Савчук Ярослав Ильич. Повышение стойкости дисковых пил при обработке древесностружечных плит нанесением покрытия нитрида титана

Короткий опис

Савчук Ярослав Ильич. Повышение стойкости дисковых пил при обработке древесностружечных плит нанесением покрытия нитрида титана : ил РГБ ОД 61:85-5/3274

На правах рукописи
САВЧУК Ярослав Ильич
УДК 674.053:621.934.333
ПОВЫИЕНИЕ СТОЙКОСТИ ДИСКОВЫХ пил ПРИ ОБРАБОТКЕ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ Ш1ИТ НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ НИТРДДА ТИТАНА
Специальность 05.06.02 - Машины и механизмы лесозаготовок,

лесного хозяйства и деревообрабатыва-ющих производств
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель
канд. техн.наук, доцент ФЕДЕЩУК В.Н.
Львов - 1984 
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 6
1, СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ II
1.1; Анализ условий эксплуатации дисковых пил при
распиловке древесностружечных плит II
1.2; Обзор литературных источников, посвященных
изучению износа, затупления и стойкости зубьев дисковых пил 16
1.3. Современные методы повышения стойкости дерево-режущего инструмента 36
1.4. Цель и задачи исследований 45
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 46
2.1. Исследования зависимости угловых параметров
зубьев дисковых пил от физико-механических свойств обрабатываемого материала и режимов резания 46
2.1.1. Обоснование необходимости совершенство-вания геометрических параметров режуще¬го инструмента 46
2.1.2. Воздействие обрабатываемого материала на заднюю поверхность зубьев при пиле¬нии и расчет допустимых скоростей пода¬чи 52
2.2. Определение остаточных напряжений в износостой¬ких покрытиях 64
2.2.1.Классификация остаточных напряжений 64
2.2.2.Остаточные напряжения в плазменных кер-
метных покрытиях 65
2,2.3. Определение остаточных напряжений 68
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 74
3.1. Объект исследования и план проведения экспери¬ментов . 74
3.2. Методика нанесения покрытия нитрида титана и из¬мерение его микротвердости и толщины 77
3.3. Методика определения остаточных напряжений в по¬крытиях нитрида титана 84
3.4. Методика проведения исследований износа и затуп¬ления зубьев пил , 93
3.4.1. Место и условия проведения опытов ....... 93
3.4.2. Существующие методы оценки износа дерево-режущего инструмента 99
3.4.3. Показатели износа и затупления, методика
их измерения 103
3.4.4. Обработка результатов 109
3.5.Методика исследования влияния режимных факторов
на силовые и качественные показатели процесса пиления 112
3.5.1. Общие положения 112
3.5.2. Экспериментальная установка и образцы для исследований 113
3.5.3. Натематическая формулировка задачи опти¬мизации 123
3.5.4. Проведение эксперимента 127
3.5.4.1. Выбор области определения фак¬торов основного уровня и интер¬валов варьирования факторов ... 127
3.5.4.2. Выбор и реализация плана 129
3.5.5, Обработка результатов эксперимента 132
3.6, Методика исследования влияния остроты зубьев и покрытия нитрида титана на шероховатость поверх¬ности 132
4. РББРШТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ .. 136
4.1. Влияние геометрических параметров дисковых пил
на допустимую скорость подачи 136
4.2. Влияние режимов осаждения на микротвердость и толщину покрытия нитрида титана ....••• 139
4.3. Остаточные напряжения в покрытиях нитрида тшгана 142 4.4^ Результаты исследований износа зубьев дисковых
пил с твердосплавными пластинками 145
4.5. Результаты исследований износа зубьев дисковых
пил с покрытием нитрида титана 149
4.6. Влияние величины заднего угла на износостойкость зубьев дисковых пил 158
4.7. Результаты исследования влияния режимных факто¬ров на процесс пиления 156
4.7.1. Анализ математических моделей 156
4.7.2. Влияние режимных факторов на силу резания
и шероховатость поверхности 162
4.8. Влияние покрытия нитрида титана и остроты зубьев дисковых пил на качество распиловки 177
5; ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 182
5.1. Расчет годового экономического эффекта 182
5.1.1» Расчет приведенных затрат 183
5.1.2. Расчет расхода дисковых пил на единицу
продукции 187
5Д.З* Расчет затрат на единицу продукции 188
6. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 191
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 194
ПРИЛОЖЕНИЯ

Список літератури

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
На основании выполненных работ можно сделать следующие вы-воды и дать рекомендации.
1. В результате исследования характера изнашивания и затуп¬ления дисковых пил с твердосплавными пластинами при пилении дре-весностружечных плит выявлены основные причины низкой стойкости наиболее изнашиваемых поверхностей зубьев пил. Установлено, что при обработке ДСтП дисковыми пилами происходит интенсивное, пре-имущественно абразивное, изнашивание зубьев по задней поверхнос¬ти. Упруго-пластические свойства ДСтП, давление, создаваемое уп¬ругим восстановлением материала, наличие в плитах связующего и абразивных материалов, твердость которых выше или прщтвнивается к твердости резцов, являются основными причинами недостаточной их износостойкости.
2. Установлено, что интенсивность воздействия абразивных материалов и давление на резец, создаваемое упругим восстановле¬нием поверхности резания при пилении ДСтП, зависят от размеров контактхфующих их поверхностей, предопределяемых величиной зад¬него угла. С его увеличением поверхность трения и скорость изна¬шивания уменьшаются. Оптимальные значения заднего угла зубьев дисковых пил должны находиться в пределах 20...25 градусов.
3. Выявлено, что фактическая стойкость дисковых пил, при качественном рас1фое и нормальных условиях работы, составляет 6...8 часов. Период стойкости рекомендуемый ГОСТ 9769-79 (17...25 ч) необходимо пересмотреть с целью приближения его к фактическому, наблюдаемому при эксплуатации дисковых пил с твердосплавными пластинами на большинстве предприятиях.
4. Экспериментально подтверждена целесообразность примене¬ния нитрида титана в качестве по!фытия, увеличивающего износо¬стойкость зубьев дисковых пил с пластинами из твердого сплава ВК15. Разработана технология и режимы осаждения его на дисковые пилы с использованием установки типа "Булат". Увеличение изно¬состойкости достигается за счет высокой твердости покрытия и остаточных напряжений, возникающих в нем при осаждении.
5. В по!фытиях нитрвда титана создаются значительные оста-точные напряжения сжатия, их величина зависит от толщины нане-сенного слоя. Максимальные значения напряжений сжатия выявлены при толщине 4...5 мкм. Их величина уменьшается с ростом покры¬тия. Оптимальной можно считать толщину 7...8 мкм.
6. Для увеличения рабочего ресурса дисковых пил и сохране¬ния покрытия на задней поверхности зубьев, их заточку произво¬дить по передней поверхности. Пластины твердого сплава рекомен¬дуется крепить вдоль задней поверхности.
7. Получены уравнения регрессии для определения составляю-щих сил резания и параметра шероховатости, адекватно описываю¬щие экспериментальные данные, а также показывающие степень вли¬яния каждого фактора на исследуемые параметры. Для достижения оптимальных значений, с точки зрения силовых и качественных ха-рактеристик процесса пиления, основные режимные факторы не долж-ны превышать следующих значений:
- подача на зуб, мм 0,25...0,30
- скорость резания, м/с 40... 50
- высота пропила, мм 35... 50
- радиус затупления, мкм 60... 80
8. Стойкость дисковых пил с пластинами твердого сплава БК15, упрочненных ТоИ и с задним углом зубьев 20...25°, при распиловке ДСтП, повышается в 1,9...2,4 раза по сравнению с пи¬лами серийного производства.
9. Применительно к производственным условиям мебельной
фабрики "Карпаты" ПО "Львовдрев" экономическая эффективность от применения ионно-плазменного напыления нитрида титана для упрочнения дисковых пил с использованием их для распиловки ДСтП на многопильном форматном станке ЩМФ, составляет 3026 рублей в год.