СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ПИЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ НА ЛЕНТОЧНОПИЛЬНОМ СТАНКЕ В ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОПИЛЬНЫХ ЛИНИЯХ Российский патент 2014 года по МПК B27B13/00 

Изобретение относится к лесопильному оборудованию и может быть использовано в гибких автоматизированных лесопильных линиях.

Качество пиления на лесопильных станках и производительность станков зависят от режимов пиления - скорости подачи и скорости резания. Правильно выбранные режимы пиления позволяют получить при наибольшей производительности необходимую точность размеров получаемых пиломатериалов и требуемую шероховатость их поверхностей.

При традиционной технологии получения пиломатериалов, которая еще используется сейчас на отечественных лесопильных предприятиях и использовалась многие десятилетия ранее, составляется план раскроя сырья, которое путем сортировки подбирается с узким диапазоном диаметров в соответствие с этим планом. Так как колебание высоты пропила незначительное, то задается скорость подачи, при которой обеспечивается требуемая точность пиления, и берутся пилы с шагом зубьев, при котором при выбранной скорости подачи и высоте пропила обеспечивается качество пиломатериалов по шероховатости их поверхностей.

В настоящее время в лесопилении стран, использующих высокие технологии, все большее применение находят гибкие автоматизированные лесопильные линии. В лесопильный цех поступает несортированное по диаметрам пиловочное сырье и в зависимости от его размеров с помощью ЭВМ выбирается план его раскроя, обеспечивающий максимальный выход пиломатериалов, и скорость подачи, обеспечивающая требуемое качество получаемых пиломатериалов. Достоинства гибких автоматизированных лесопильных линий показаны в 11 главе книги Г.Ф.Прокофьева, И.И.Иванкина. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: монография. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2009. - 380 с. В качестве лесопильных модулей в гибких автоматизированных линиях чаще всего используются ленточнопильные станки.

Выбор шага зубьев ленточной пилы для обеспечения требуемого качества пиломатериалов по шероховатости их поверхностей при традиционной технологии лесопиления осуществляется в зависимости от высоты пропила. Но в гибких автоматизированных лесопильных линиях при непрерывной распиловки древесины с разными высотами пропила изменять шаг зубьев в зависимости от высоты пропила невозможно. Следовательно, шаг зубьев должен быть принят постоянным, а постоянство подачи на зуб u_z, определяющей шероховатость поверхностей пиломатериалов при изменении скорости подачи, следует осуществлять изменением скорости резания.

Известно авторское свидетельство СССР №1033314, МПК В27В 5/00, в котором предложен способ повышения точности распиловки древесины на круглопильных станках. В этом изобретении рекомендуется в зависимости от точности пиления изменять скорость резания, пока не будет достигнута требуемая точность пиления, а затем изменять скорость подачи таким образом, чтобы подача на зуб оставалась постоянной. Данное изобретение взято за прототип.

Для ленточнопильного станка, применяемого в гибких автоматизированных лесопильных линиях, такой способ неприемлем. Во-первых, точность пиления на ленточнопильных станках зависит от скорости подачи, а не от скорости резания; во-вторых, этот способ может быть использован при постоянной высоте пропила, а в гибких автоматизированных лесопильных линиях высота пропила может непрерывно изменяться.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является способ выбора с помощью ЭВМ режимов пиления на ленточнопильном станке в гибких автоматизированных лесопильных линиях, обеспечивающих при высокой производительности получение пиломатериалов требуемого качества.

Это достигается тем, что задается средняя скорость резания v_cp ленточнопильного станка и при этой скорости резания рассчитывается скорость подачи с ограничением по точности пиления u_T в зависимости от высоты пропила h с учетом параметров станка и пилы, приравнивается скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов u_ш к рассчитанной скорости подачи с ограничение по точности пиления u_T, рассчитывается уточненное значение скорости резания v и уточняется скорость подачи u при уточненной скорости резания v.

Пример. Поступает на распиловку еловое бревно с диаметром в комле D=260 мм. Одним из лесопильных модулей в гибкой автоматизированной линии является ленточнопильный станок, на котором получают одну из пластей двухкантного бруса толщиной δ=150 мм. Параметры ленточнопильного станка: диаметры пильных шкивов D_ш=1250 мм, сила натяжения пилы N=7 кН, расстояние между осями шкивов L=1800 мм, расстояние между контактными направляющими l=400 мм. Параметры ленточной пилы: толщина s=1,0 мм, ширина полотна пилы b=100 мм, шаг зубьев t=50 мм, уширение зубьев на сторону s=0,5 мм; ширина пропила b′=2,0 мм. Расчеты режимов пиления для ленточнопильного станка выполняются с высокой скоростью по заданной программе в следующей последовательности.

У ленточнопильных станков скорость резания может находиться в пределах от 30 м/с до 50 м/с. Принимается v_cp=40 м/с. Рассматривая комлевой торец бревна как круг, а наибольшую высоту пропила как хорду, отстоящую от центра на величину $$\frac{\delta }{2}=75$$ , получаем максимальную высоту пропила по формуле $$h_{\max }=\sqrt{D^2-{\delta }^2}$$ , то есть для нашего случая h_max=212 мм.

По методикам, приведенным в книге Г.Ф.Прокофьева, И.И.Иванкина. Повышение эффективности пиления древесины на лесопильных рамах и ленточнопильных станках: монография. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2009. - 380 с. Для заданных условий рассчитываются критическая сила пилы Р_кр, начальная жесткость j_н, удельная работа резания К, нормальная составляющая силы резания Р. Принимая коэффициент q_л=0,5, угол встречи θ=4° и допускаемое отклонение режущей кромки пилы [у]=0,7 мм, рассчитывается скорость подачи станка с ограничением по точности пиления по следующей формуле, приведенной в вышеупомянутой работе

$$u_T=60\frac{v_{cp}{P}_{кр}}{q_{л}Кb\text{'}h}\left(1-\frac{Ptg\theta }{j_{н}\left[у\right]}\right)$$ .

Получаем u_T=42 м/мин.

Скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов определяется по формуле

$$u_{ш}=60v\frac{u_z}{t}$$ .

Требуемая шероховатость поверхностей пиломатериалов, получаемая при подаче на зуб, u_z=0,8 мм. Приравнивая u_ш=u_T и подставляя значения u_z=0,8 мм и t=50 мм, определяем уточненное значение скорости резания $$v=\frac{42\cdot 50}{60\cdot \mathrm{0,8}}=\mathrm{43,57}м/с$$ . Скорость резания легко регулируется, например, с помощью частотного преобразователя тока электродвигателя узла резания. Уточняется скорость подачи с учетом уточненного значения скорости резания u=45,9 об/мин.

Таким образом, определяется скорость подачи ленточнопильного станка и скорость резания, то есть режимы пиления, при которых обеспечивается максимальная производительность станка и достигается требуемое качество получаемых пиломатериалов. При изменении высоты пропила автоматически выполняется корректировка режимов пиления.

Изобретение относится к лесопильной промышленности. Регулируют скорость подачи и скорость резания. Обеспечивают постоянство подачи на зуб. Задают среднюю скорость резания ленточнопильного станка и при этой скорости резания рассчитывают скорость подачи с ограничением по точности пиления в зависимости от высоты пропила с учетом параметров станка и пилы. Приравнивают скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов к рассчитанной скорости подачи с ограничением по точности пиления. Рассчитывают уточненное значение скорости резания и уточняют скорость подачи при уточненной скорости резания. Повышается производительность ленточнопильного станка и качество получаемых пиломатериалов.

Способ определения режимов пиления древесины на ленточнопильном станке в гибких автоматизированных лесопильных линиях, включающий регулировку скорости подачи и скорости резания и обеспечение постоянства подачи на зуб, отличающийся тем, что задают среднюю скорость резания ленточнопильного станка и при этой скорости резания рассчитывают скорость подачи с ограничением по точности пиления в зависимости от высоты пропила с учетом параметров станка и пилы, приравнивают скорость подачи с ограничением по шероховатости поверхности пиломатериалов к рассчитанной скорости подачи с ограничением по точности пиления, рассчитывают уточненное значение скорости резания и уточняют скорость подачи при уточненной скорости резания.