ВИБРАЦИОННОЕ РЕЗАНИЕ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

УДК 621.914:674:004

  • Гаранин Виктор Николаевич − кандидат технических наук, доцент кафедры деревообрабатывающих станков и инструментов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: garanin@wmt.by

  • Раповец Вячеслав Валерьевич − кандидат технических наук, доцент кафедры деревообрабатывающих станков и инструментов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: slavyan_r@mail.ru

  • Машорипова Татьяна Александровна − аспирант кафедры деревообрабатывающих станков и инструментов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: t.a.mashoripova@mail.ru

  • Алифировец Григорий Васильевич − инженер кафедры деревообрабатывающих станков и инструментов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: alifirovez@tut.by

DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-23

Ключевые слова: вибрационное резание, параметры, древесные материалы, резание, исследование.

Для цитирования: : Гаранин В. Н., Раповец В. В., Машорипова Т. А., Алифировец Г. В. Вибрационное резание древесных материалов на станках с числовым программным управлением // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2023. № 1 (264). С. 208–214. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2023-264-23.

Аннотация

Данная статья посвящена теоретическим исследованиям в области вибрационного разрушения материалов с целью поиска возможностей повышения износостойкости дереворежущих фрезерных инструментов. При обработке древесины и древесных материалов на высоких скоростях использование вибрационного резания позволяет изменять условия взаимодействия системы «инструмент обрабатываемый материал», что открывает новые возможности для применения различных упрочняющих технологий инструмента, основанных исключительно на создании износостойких покрытий.

Использование вибрационного резания в процессе обработки древесины на деревообрабатывающем оборудовании с ЧПУ позволяет влиять на динамику процесса резания древесины и положительно сказывается на возможности использования инструментальных материалов с низкой ударной вязкостью при изготовлении дереворежущих инструментов.

Проведенные теоретические исследования показали, что вибрации, обусловленные процессом резания с оптимальными частотой и амплитудой колебаний, позволяют улучшать качественные показатели процесса механической обработки фрезерованием за счет адаптации к условиям создания разрушающих напряжений в зоне резания. Это дает возможность снизить энергоемкость процесса обработки и увеличить технологическую стойкость режущего инструмента с применением различных упрочняющих технологий.

Скачать

Список литературы

  1. Любченко В. И. Резание древесины и древесных материалов. М.: Лесная пром-сть, 1986. 296 с.
  2. Волков С. А. Влияние динамических нагрузок на прочность и реологическое поведение твердых тел (о механизмах самоорганизации структур дефектов кристаллической решетки в зонах деформаций) // Синергетика и методы науки. СПб.: Наука, 1998. С. 131–155.
  3. Волков С. А. Влияние скорости резания и вибрации на величину усилий в зоне среза // Строительные и дорожные машины: докл. к XXIV науч. конф. ЛИСИ. Л., 1966. С. 34–36.
  4. Волков С. А. Физические основы рабочих процессов машин для изготовления арматуры железобетонных конструкций. СПб.: С.-Петерб. гос. архитект.-строит. ун-т, 2001. 125 с.
  5. Применение ультразвука в промышленности / под ред. А. И. Маркова. М.: Машиностроение; София: Техника, 1975. 240 с.
  6. Зельдович Л. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 686 с.
  7. Dimla D. E. The Correlation of Vibration Signal Features to Cutting Tool Wear in a Metal Turning Operation // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2002. P. 705–713. DOI:10.1007/s001700200080.
  8. Szwajka K., Gorski J. Evaluation Tool Condition of Milling Wood on the Basis of Vibration Signal // Journal of Physics: Conference Series. 2006. No. 48. P. 1205–1209. DOI:10.1088/1742-6596/48/1/225.
  9. Philips S. Ogun, Michael R. Jackson. Active vibration control and real-time cutter path modification in rotary wood planning // Mechatronics Volume. 2017. No. 46. P. 21–31. DOI:10.1016/j.mechatronics.2017.06.007.
  10. Gwo-Lianq Chern, Han-Jou Lee. Using workpiece vibration cutting for micro-drilling // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2006. No. 5. P. 688–692. DOI:10.1007/s00170-004-2255-8.
  11. Use of cutting force and vibro-acoustic signals in tool wear monitoring based on multiple regression technique for compreg milling / Gorski J. [et al.] // Sensing tool wear in milling. BioResources. 2019. No. 14 (2). P. 3379–3388. DOI:10.15376/biores.14.2.3379-3388.
  12. Tratar J., Pusavec F., Kopac J. Tool wear in terms of vibration effects in milling medium-density fibreboard with an industrial robot // Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. No. 28 (11). P. 4421– 4429. DOI:10.1007/s12206-014-1010-9.
  13. Kovatchev G. Influence of the belt type over vibrations of the cutting mechanism in woodworking shaper // Chip and chipless woodworking processes. 2018. No. 11 (1). P. 105–110.
  14. Fang X. D., Yao Y., Arndt G. Monitoring groove wear development in cutting tools via stochastic modelling of three-dimensional vibrations // Elsevier Sequoia, Lausanne.Wear. 1991. No. 151. P. 143–156. DOI:10.1016/0043-1648(91)90354-W.
  15. The relationships between cutting parameters, tool wear, cutting force and vibration / Xu Chuangwen [et al.] // Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10 (1). P. 1–14. DOI:10.1177/1687814017750434.
  16. Gochev Z., Vukov G. Influence of the wearing of the saw unit elements of the wood shaper on the system vibration // Acta facultatis xylologiae Zvolen. 2017. No. 59 (2). P. 147–153. DOI:10.17423/afx.2017.59.2.14.
  17. Tian J. F., Hutton S. G. Cutting-induced vibration in circular saws // Journal of Sound and Vibration. 2001. No. 242 (5). P. 907–922. DOI:10.1006/jsvi.2000.3397.
  18. Bhuiyan M. S. H., Choudhury I. A. Investigation of Tool Wear and Surface Finish by Analyzing Vibration Signals in Turning Assab-705 Steel // Machining Science and Technology. 2015. No. 19. P. 236–261. DOI:10.1080/10910344.2015.1018531.
  19. Nasir V., Cool J. Intelligent wood machining monitoring using vibration signals combined with self-organizing maps for automatic feature selection // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. P. 202–217. DOI:10.1007/s00170-020-05505-5.
  20. Corrosion of materials used as cutting tools of wood // M. Gauvent [et al.] // Wear. 2006. No. 261. P. 1051–1055. DOI:10.1016/j.wear.2006.03.036.
  21. Suzuki N., Yokoi H., Shamoto E. Micro/nano sculpturing of hardened steel by controlling vibration amplitude in elliptical vibration cutting // Precision Engineering. 2011. No. 35. P. 44–50. DOI:10.1016/j.precisioneng.2010.09.006.
  22. Gwo-Lianq Chern, Yuan-Chin Chang. Using two-dimensional vibration cutting for micro-milling // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2006. No. 46. P. 659–666. DOI:10.1016/j.ijmachtools.2005.07.006.
Поступила 21.10.2022