Робота 3.
Дослідження якісних та енергетичних
показників процесу фрезування на
рейсмусових верстатах
Експериментальних досліджень
1. Мета роботи.
Освоїти методику виконання експериментальних досліджень процесу фрезування деревини на рейсмусових верстатах із застосуванням математичного планування багатофакторного експерименту, набути навички постановки дослідів та статистичного оброблення їх результатів.
2. Теоретичні відомості
2.1. Параметри оцінки якісних та енергетичних показників процесу фрезування деревини
Фрезування – це різання лезами, що обертаються, в результаті якого знімається припуск послідовним зрізуванням окремих серповидних стружок. Фрезування призначене для оброблення поверхонь чорнових заготівок з метою надання деталям необхідної форми і розмірів у поперечному перерізі [1].
На рейсмусових верстатах здійснюється поздовжнє циліндричне фрезування деревини, результатом якого є отримання прямої плоскої поверхні деталі.
Будь-яка деталь виготовляється згідно з кресленням і повинна відповідати йому за розмірами і формою. Під точністю обробки розуміють ступінь відповідності виготовленої деталі заданій.
Точність обробки деталей характеризується:
1. Точністю форми (ступенем відповідності форми окремих частин деталі та взаємного розміщення їх заданному на кресленні);
2. Точністю розмірів (ступенем відповідності дійсних розмірів окремих частин поверхні деталі розмірам, заданим на кресленні);
3. Шорсткістю поверхні (ступенем відповідності дійсних поверхонь щодо гладкості їх геометричним поверхням, передбаченим кресленням).
Проте на виробництві точність обробки деталей вигідніше визначати не ступенем відповідності дійсних розмірів деталі заданим на кресленні, а відмінністю (похибкою) їх, тобто відхиленням реальної деталі від потрібних розмірів.
Розрізняють похибки форми, розмірів і шорсткості поверхні.
Похибки форми характеризуються відхиленнями поверхонь деталей від заданої форми, відхиленнями кутів від заданих значень та ін.
Похибка розмірів виражається додатною або від'ємною різницею між заданими на кресленні і дійсними значеннями розмірів деталей, окремих елементів та взаємного розміщення їх. Похибки форми і розмірів безпосередньо характеризують точність обробки деталей.
Похибка шорсткості поверхні характеризується наявністю на ній нерівностей у вигляді кінематичних нерівностей – хвилястості, ворсистості та ін.
При циліндричному фрезуванні основним видом нерівностей утворених на обробленій поверхні є кінематична хвилястість(див. рис. 5.1).
Рис. 5.1. Кінематичні нерівності після фрезування
Гребені хвиль утворюються при перетині двох кіл різання, розміщених одне від одного на відстані Sz. Висота гребенів визначається за формулою [1, 2]:
Rmmax=1000l2хв/(4D), мкм
де l2хв – довжина хвилі(відстань між гребенями), мм;
D – діаметр ножового вала, мм.
Враховуючи що при фрезуванні неминучі вібрації та ріжучі кромки лез фрези (ножового вала) мають різні радіуси обертання, приймають що хвиля утворюється від одного леза:
lхв=Sо=1000 Vs/n.
де Vs – швидкість подачі заготівки верстатом, м/хв;
n – частота обертання ножового вала, хв-1.
Гранично допустима довжина хвилі на обробленій поверхні при поздовжньому циліндричному фрезуванні наведено в табл. 5.1.
Таблиця 5.1. Гранично допустима довжина хвилі на обробленій поверхні при поздовжньому циліндричному фрезуванні
Висота нерівностей Rm max, мкм |
Довжина хвилі lхв, мм, при діаметрі кола різання D, мм |
|||||||
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
|
16 32 60 100 200 |
2,0 2,8 4,0 5,2 7,2 |
2,4 3,3 4,7 6,0 8,5 |
2,7 3,7 5,2 6,7 9,5 |
2,9 4,0 5,6 7,3 10,3 |
3,2 4,3 6,2 7,9 11,0 |
3,4 4,7 6,6 8,5 12,0 |
3,6 4,9 7,0 9,0 12,6 |
3,8 5,2 7,4 9,5 13,6 |
Саме довжина хвилі є основною характеристикою якісно обробленої поверхні. Взаємозалежність якості обробленої поверхні та довжини кінематичної хвилі зображено на рис. 5.2. [1]
Рис. 5.2 Взаємозалежність якості обробленої поверхні та довжини кінематичної хвилі.
Висота (глибина) максимальних нерівностей на поверхні деревини впливає на більшість процесів її обробки, а саме на міцність склеювання, величину «втягування» облицьованих матеріалів в заглибини основи та ін.
Висота максимальних нерівностей після фрезування деревини характеризується висотою гребеня хвилі у, яка визначається за формулою [1, 2]:
де R – радіус оброблення, мм;
Sz – подача на зуб, мм.