Введение к работе
Актуальность темы. Объёмы производства ДСтП в Российской Федерации уменьшились почти в 4 раза, что вызвано переходом деревообрабатывающих предприятий в частную собственность, старением станочного парка и технологий по производству и калиброванию плит. Сокращение вырубки круглого леса с 1989 по 1998 год, также привело и к сокращению поставок на производство сырья для производства плит.
В настоящее время, с увеличением лесозаготовок и переработки древесного сырья, прослеживается тенденция увеличения производства ДСтП на предприятиях Красноярского края и в России в целом.
При всём этом, как бы не изменялось состояние вопроса объёма производства ДСтП, до сих пор остаётся актуальным вопрос о способе калибровании поверхности ДСтП по толщине. В настоящее время все отечественные и зарубежные предприятия используют на данной операции шлифовальную ленту.
Кроме положительных свойств шлифовальной ленты, как расходного материала - удобство изготовления по непрерывной технологии, целесообразные конструкции оборудования для обработки изделий шлифованием - обработке шлифованием, в частности поверхностной обработке (калиброванием) ДСтП, присущи и существенные недостатки:
высокий расход мощности на обработку при неорганизованном резании;
превращение снимаемого с плиты припуска при калибровании в
пылевидное состояние, исключающего возможность повторного
использования;
однократное использование шлифовальной ленты и значительные расходы
на ленту и оборудование при обработке необходимого объёма продукции.
Проведённый анализ патентного фонда за последние 45 лет показал, что существует ряд изобретений и патентов, исключающих применение шлифовальной ленты для обработки плитных материалов на основе древесины. Но эти устройства и способы обработки не получили распространения из-за отсутствия комплексного подхода к решению проблемы.
Цель работы:
Исследование и совершенствование рабочих процессов механической обработки поверхности плит и разработка основ создания новых обрабатывающих устройств и машин.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Провести обзор конструкций оборудования и технологии механической обработки ДСтП при калибровании.
-
Разработать основные кинематические параметры устройства со сложным движением режущей кромки фрезы с возможностью самозатачивания, исключающего применение шлифовальной ленты.
-
Разработать математическую модель, учитывающую параметры движения режущей кромки фрезы в пространственном движении.
-
Выполнить обоснование параметров кинематики механизма резания при непрерывной подаче обрабатываемого материала.
-
Рассмотреть эффективность возврата отходов калибрования в основное производство ДСтП и провести физико-механические испытания образцов, имеющих в своем строении возвратные отходы.
-
Произвести сравнительный анализ энергопотребления на опытном образце при калибровании шлифовальной лентой и винтовой фрезой с двумя степенями подвижности.
Объектом исследований является: станок для калибрования древесностружечных плит.
Предметом исследований является процесс резания древесностружечных плит винтовой фрезой с двумя степенями подвижности.
Методы исследования. Методы математического и имитационного моделирования с применением ЭВМ, теория планирования эксперимента.
Научная новизна.
-
Разработана математическая модель процесса обработки ДСтП фрезой в пространственном движении, позволяющей оптимизировать конструктивные параметры оборудования.
-
Выявлен эффект самозатачивания винтовой фрезы в процессе калибрования при одновременном вращении вокруг собственной и вертикальной оси.
-
Установлена возможность получения возвратных отходов для использования в производстве ДСтП.
Практическая значимость работы.
Разработаны способы и устройства обработки поверхности плит на основе древесины (ДСтП, фанера, МДФ). Патенты на изобретения РФ № 2313450, №2325271, №2328371
Результаты исследований могут быть использованы при проектировании деревообрабатывающих станков для калибрования плит.
Разработана технология безотходного калибрования плит (ДСтП, МДФ). Возвратные отходы (до 10%) введённые в состав 3-х алойных древесностружечных плит не ухудшат показатели плит на разрыв перпендикулярно пласти, изгиб, содержание формальдегида (Протокол №15 испытаний лаборатории, сертификат ЗАО «Красноярский ДОК»). Реализация работы.
Результаты работы представлены ЗАО «Красноярский ДОК», деревообрабатывающий цех завода ЖБИ № 937, с целью использования для проектирования станков калибрования мебельных заготовок из ДСтП, а также внедрены в учебный процесс Сибирского государственного технологического университета на кафедре «Теоретическая механика».
Апробация работы.
Результаты работы докладывались на всероссийской научно-практической конференции «Химико-лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск 2007), на научно-практической конференции СибГТУ для студентов и молодых
учёных (Красноярск 2008), на семинарах кафедры «Теоретическая механика» СибГТУ (Красноярск 2006, 2007, 2008).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Теория и метод технологического воздействия на объект обработки с целью получения высококачественной продукции.
-
Разработка процесса калибрования ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности.
-
Методика оптимизации процесса калибрования ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности.
-
Результаты экспериментальных исследований состояния инструмента и физико-механические характеристики обрабатываемых плит. Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, общих выводов, библиографического списка из 104 наименований и 5 приложений. Диссертация изложена на 134 страницах и содержит 99 рисунков и 10 таблиц.
Работа выполнялась в 2005 — 2008 годах в Сибирском государственном технологическом университете на кафедре «Теоретическая механика».
