Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Кинематические и энергосиловые параметры процесса распиловки камня

06.02.2019

Кинематические и некоторые энергосиловые показатели процесса распиловки камня рассмотрим па примере наиболее распространенных видов инструмента — штрипсовых и дисковых пил.

К основным кинематическим параметрам процесса распиловки камни обычно относят толщину стружки (среза) камня Ac, ширину стружки b, поперечное сечение стружки f, угол контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью фo. Эти параметры непосредственно связаны с технологическими и энергетическими показа гелями процесса распиловки. Они позволяют оценить правильность выбранных режимов, установив между ними определенные соотношения, обеспечивающие требуемую производительность резания при минимальном износе инструмента.

Одни из главных кинематических параметров распиловки — толщина стружки (среза) камня, снимаемой инструментом в процессе распиловки.

В отличие от металлообработки, где из-за высокой пластичности металла стружка имеет совершенно определенные форму и размеры, понятие «стружка» в камнеобработке является условным — под ним подразумевается объем камня, разрушаемый инструментом за определенный период его воздействия на камень.

Различают стружку камня, снимаемую инструментом за одни оборот, стружку, снимаемую за один оборот одним режущим элементом, и, наконец, стружку, или, точнее, микростружку, снимаемую за одно воздействие одним работающим алмазным зерном. Первый вид стружки представляет собой сумму стружек второго вида, а каждая стружка второго вида является суммой стружек третьего вида.

Как уже отмечалось, в камнераспиловочных станках обычно сочетаются два основных формообразующих движения инструмента: резания — для срезания стружки и подачи — для периодического повторения этого процесса (рис. 59).

У штрипсовых пил оба формообразующих движения являются поступательными (при этом движение резания имеет возвратно-поступательный характер). У дисковых пил движение резания — вращательное, а движение подачи — поступательное. Как уже отмечалось, скорость резания у штрипсовых пил непостоянна, в то время как скорость рабочей подачи в большинстве случаев величина постоянная. При дисковой распиловке оба параметра резания — постоянные величины.

Если принять в первом приближении скорость резания Vp при штрипсовой распиловке за постоянную величину, то траектория движения инструмента будет прямолинейна и толщина стружки камня, снимаемой за один ход пилы,

Соответственно толщина стружки, снимаемой одним режущим элементом штрипсовой пилы,

Таким образом, толщина стружки, снимаемой одним режущим элементом штрипсовой пилы, прямо пропорциональна скорости подачи и обратно пропорциональна скорости резания.

По формуле (3.9) нетрудно вычислить, например, что при распиловке мрамора Асш' = 1,5...2,5 мкм.

При распиловке камня дисковыми пилами из-за того, что Vп и значительно меньше Vр, за траекторию инструмента можно принять с незначительной погрешностью траекторию главного движения — окружность (рис. 60) В этом случае толщина стружки, снимаемой дисковой пилой за один се оборот,

Подставив в формулу (3,10) значение u1об и выразив sinф через диаметр пилы D и глубину обработки H, по лучим выражение для толщины стружки, получаемой за 1 оборот дисковой пилы:

Если обозначить через t шаг режущих элементов дисковой пилы, то их общее число

По формуле (3.12) нетрудно определить толщину стружки, снимаемой одним режущим элементом Ас1:

Из формулы (3.14) видно, что толщина стружки, снимаемой режущим элементом, прямо пропорциональна скорости рабочей подачи и шагу режущих элементов, обратно пропорциональна скорости вращения и находится в более сложной зависимости от диаметра инструмента и глубины резания. Параметр Aс1 оказывает существенное влияние на такие важные показатели процесса распиловки, как усилие резания, энергоемкость, производительность, износостойкость инструмента, качество поверхности распила и т. д.

Так,_ чрезмерно низкие значения толщины стружки Аст, снимаемой режущими элементами, ведут к увеличению суммарного пути трения элементов по дну пропила, вследствие чего рабочие элементы тупятся и их износостойкость снижается. Повышенные значения Ас1 вызывают увеличение статических и динамических нагрузок на режущие элементы (и на работающие зерна), в результате также снижается износостойкость инструмента. Таким образом, для каждого вида обрабатываемого камня необходимо устанавливать значения Ас1, соответствующие максимальной износостойкости инструмента, что достигается обычно выбором рационального соотношения Vп/Vp.

При дисковой распиловке большое значение имеет правильный выбор схемы обработки: «по подаче» (направления вращения и подачи совпадают) и «против подачи» (направления вращения и подачи взаимно противоположны). Каждая из указанных схем обусловливает особенности процессов обработки и стружкообразования, силовые и энергетические показатели процесса и т. д. Как показано на рис. 59,б и в, при обработке по схеме «против подачи» образуется стружка толщиной от нуля до ее максимального значения. В то же время при обработке «по подаче» осуществляется снятие стружки не с нуля, а с уже заданной толщины, что вызывает появление дополнительных динамических воздействий на инструмент и в конечном счете снижает его износостойкость на 10—12 %.

Таким образом, с точки зрения износостойкости инструмента наиболее предпочтительна схема «против подачи». В технологическом отношении преимущество имеет схема «по подаче» из-за более благоприятного распределения системы сил, обеспечивающих прижим Обрабатываемой заготовки к поверхности рабочего стола, а также ввиду лучших условий охлаждения инструмента.

В процессе распиловки для внедрения в камень и снятия стручки инструменту приходится преодолевать сопротивление камня разрушению, поэтому к инструменту необходимо приложить соответствующие силы. Важнейшие из этих сил — сила взаимодействия пилы с камнем в процессе стружкообразования, сила взаимодействия инструмента со шламом и сила трения инструмента о стенки пропила. Наибольшее значение имеет первая сила, называемая силой резания.

Силы воздействия инструмента на камень распределены по всей площади его контакта с камнем, однако для удобства рассмотрения обычно делают допущение, заменяя эти силы сосредоточенной результирующей силой резания Pр и представляя ее как равнодействующую двух сил.

При штрипсовой распиловке (рис. 61, а) силу резания удобно разложить на горизонтальную Pг, совпадающую с движением резания, и вертикальную Pв, совпадающую с движением подачи (часто ее называют усилием по дачи).

Вертикальная составляющая силы резания необходима для обеспечения внедрения пилы в камень, а горизонтальная — для срезания стружки. Очевидно, что значения этих сил меняются для различных горных пород и при использовании различных видов пил. Разным будет и соотношение между этими силами m = Pп,Pг, которое возрастает с увеличением прочности камня.

В табл. 19 даны удельные значения составляющих сил резания (т. е. приведенные к единице рабочей площади пилы) для камня различной прочности.

Аналогичная схема приложения сил характерна и для некоторых других видов распиловочного инструмента (канатных и ленточных пил) с той только разницей, что в этих случаях ввиду неизменного направления движения резания направление сил остается также неизменным.

Иная картина взаимодействия сил имеет место при дисковой распиловке камня (рис. 61,б), где силу резания Рр можно представить в виде равнодействующей двух сил: касательной или тангенциальной Рк, направленной по касательной к окружности пилы, и нормальной или радиальной Pн, направленной по радиусу от центра пилы. Радиальная составляющая обеспечивает внедрение инструмента в камень, а касательная — срезание стружки. Так же, как в при штрипсовой распиловке, соотношение Рн/Рк не является постоянным и возрастает с увеличением прочности распиливаемого камня.

В технологии дисковой распиловки часто имеют дело еще с двумя силовыми параметрами: горизонтальной составляющей силы резания А, представляющей собой проекцию Pр на горизонтальную ось, и вертикальной составляющей усилия резания Pв, являющейся проекцией Pp на вертикальную ось (см. рис. 61, б).

Силу Pг называют также усилием подачи, поскольку она обеспечивает рабочую подачу в процессе распиловки. Эта сила связана следующими соотношениями с параметрами Pк и Pн:

Таким образом, при схеме резания «по подаче» значения усилия подачи Р, всегда меньше, чем при схеме резания «против подачи».

Вертикальная составляющая силы резания Pp связана с параметрами Pк и Pн следующими соотношениями:

При схеме резания «по подаче» сила Pв направлена вниз и выполняет полезную функцию в процессе распиловки, прижимая камень к поверхности рабочего стола (иногда эту силу называют еще усилием прижима).

При схеме резания «против подачи» сила Pв имеет отрицательные значения, направлена вверх и стремится отжать заготовку от поверхности стола.

Об энергоемкости процесса распиловки судят обычно по мощности резания Nр, кВт, представляющей собой разность между общей мощностью, расходуемой главным приводом распиловочного станка Nо, и мощностью, затрачиваемой на холостой ход Nх:

Мощность резания может быть определена и расчетным путем по силе резания Pp и скорости резания Vp:

Для ориентировочной оценки мощности, необходимой для распиловки, можно исходить из следующих положений, установленных на основании практического опыта. При абразивно-штрипсовой распиловке камня мощность, затрачиваемая на одну пилу, составляет 0,2—0,1 кВт, а при алмазно-штрипсовой — 1,2—2 кВт. Для приближенного определения мощности, затрачиваемой на одну дисковую алмазную пилу, необходимо ее диаметр (в мм) умножить на коэффициент, равный 0,02—0,04.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: