close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Формирование чистовой поверхности древесины резанием

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
СЕРГЕЕВИЧЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ
ФОРМИРОВАНИЕ ЧИСТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ
ДРЕВЕСИНЫ РЕЗАНИЕМ
05.21.05 – Древесиноведение, технология и оборудование
деревопереработки
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Санкт-Петербург
2018
Диссертационная работа выполнена в ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский
государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова»
Научный консультант:
Официальные
оппоненты:
Онегин Владимир Иванович,
доктор технических наук, профессор
Рыбин Борис Матвеевич,
доктор технических наук, профессор
кафедры древесиноведения и технологии
деревопереработки ФГБОУ ВО «Московский
государственный технический университет имени
Н.Э. Баумана, Мытищинский филиал (МГУЛ)»
Исаев Сергей Петрович,
доктор технических наук, доцент,
профессор кафедры технологии лесопользования
и ландшафтного строительства ФГБОУ ВО
«Тихоокеанский государственный университет»
Гороховский Александр Григорьевич,
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой автоматизации
производственных процессов
ФГБОУ ВО «Уральский государственный
лесотехнический университет»
Ведущая организация:
ФГАОУ ВО «Северный (Арктический)
федеральный университет
имени М.В. Ломоносова
Защита состоится «11» октября 2018 года в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.03 при Санкт-Петербургском государственном
лесотехническом университете имени С.М. Кирова (194021, СанктПетербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний)
С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского лесотехнического университета имени С.М. Кирова и на сайте http//spbftu.ru/science/sovet/D21222003/dis03/.
Автореферат разослан «____» ___________ 20___ года.
Ученый секретарь
диссертационного Совета
2
Егор Германович Хитров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. В настоящее время одной из основных проблем, стоящих перед отечественной деревообрабатывающей промышленностью, является повышение рентабельности производства и конкурентоспособности продукции. В условиях рыночных отношений от производителей машиностроительной и инструментальной продукции требуется
изыскивать новые резервы для повышения эффективности производства, сокращать сроки его технического и технологического перевооружения, повышать качество и долговечность изделий.
Интенсификация деревообрабатывающего производства, прежде всего,
связана с модернизацией станочного парка, применением новых видов инструментов и внедрением новейших технологий механической обработки
древесины. Решение этих задач позволит повысить экономическую эффективность промышленности, снизить трудоемкость продукции и обеспечить
рост валового национального продукта за счет производящих отраслей. Задачей деревообрабатывающей промышленности становится производство высокотехнологичной, конкурентоспособной наукоемкой продукции.
Шероховатость поверхности изделий из древесины оказывает непосредственное влияние на многие технологические и эксплуатационные свойства деталей в целом и является важным производственным фактором, с которым связан расход материалов и технико-экономическая эффективность
многих технологических операций таких, как склеивание, шлифование, покрытие лаком и т.д. Нельзя забывать и об эстетических свойствах древесины
– отражающую и поглощающую способность, на которую непосредственно
оказывает влияние шероховатость поверхности под действием света.
Актуальность проблемы получения необходимого качества обработанной поверхности древесины в настоящее время становится всё более значимой в связи с повышением требований к качеству продукции деревообработки и получения наибольшего экономического эффекта для предприятия.
Исключительно высокие требования, предъявляемые в настоящее время к качеству изделий из древесины, заставляют разрабатывать новые, высокопроизводительные, износостойкие шлифовальные инструменты, способные обеспечить не только снижение трудоемкости операции шлифования, но
и улучшение качества шлифуемой поверхности.
Проведенные до настоящего времени теоретические и экспериментальные исследования шлифования древесины и древесных материалов лишь частично решают указанные вопросы и не могут полностью удовлетворить все
требования, предъявляемые к шлифованию.
Разработка теоретических основ и методов повышения эффективности
процесса шлифования с учетом получения требуемого качества изделия
представляет собой актуальную проблему, имеющую большое народнохозяйственное значение.
Для решения данной проблемы необходим всесторонний глубокий анализ физико-механических, динамических и теплофизических явлений, сопро3
вождающих процесс шлифования на основе методов математического моделирования процесса резания, его входных и выходных характеристик. Это
позволит сформулировать теоретические основы процесса шлифования и
разработать технологические рекомендации по наиболее эффективному его
использованию в деревообрабатывающей промышленности.
Цель работы – повышение эффективности процесса образования чистовой поверхности древесины шлифованием.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Теоретически и экспериментально обосновать оценку качества поверхности древесины в процессе шлифования.
2. Разработать математическую модель, отражающую кинетику изменения профиля формообразующего элемента за период стойкости инструмента.
3. Изучить закономерности износа вершины формообразующего элемента
при микрорезании образцов древесины.
4. Определить режущую способность абразивного зерна на основании
теории статистического многогранника, позволяющую сочетать такие параметры, как размер, форма и ориентация частиц.
5. Установить взаимосвязь между износостойкостью абразивного инструмента и основными параметрами процесса шлифования древесины.
Степень разработанности темы исследования. Исследованием процесса резания при шлифовании древесины и древесных материалов занимались многие российские ученые: Бершадский А.Л., Борзенкова С.С., Бугаенко Я.П., Ваксер Д.Б., Верезуб В.Н., Гиндин М.Н., Гончар А.А., Грубе А.Э.,
Жуков Е.В., Зайцева М.А., Зонов Е.Г., Ивановский Е.Г., Коробовский А.А.,
Кравчук В.И., Кутуков Л.Г., Назаренко И.Г., Островский В.И., Петрова Т.И.,
Попов Ю.И., Санев В.И., Столбов А.А., Сулинов В.И., Федосеев О.Б.,
Хромчак И.И., Якимов А.В., Якубовский А.В., Яцюк А.И. и др. Исследованием геометрии абразивных зерен занимались: Каменцев М.В., Кащеев В.Н.,
Кузнецов В.Д., Ландау Л.Л., Лурье Г.Б., Маслов Е.Н., Маталин А.А., Пекленик И. и др. Поверхностные свойства древесины при обработке резанием
изучали: Буглай Б.М., Ветошкин Ю.И., Кириллов Д.В., Королев А.П., Любимов В.Г., Манжос Ф.М., Онегин В.И., Пижурин А.А., Рудяков Б.Н., Рыбин
Б.М., Санаев В.Г., Смигла В.П., Цой Ю.И., Швамм Е.Е. и др.
Выполненные исследования позволили обосновать систему оценки
процесса шлифования с позиции активных зерен, разработать математикостатистические модели, позволяющие определить оптимальную производительность шлифования древесины при заданном качестве обработанной поверхности в зависимости от параметров технологического процесса. Предложен критерий качества обработанной поверхности древесины. Данный
критерий может быть достаточно просто оценен в рамках любого деревообрабатывающего предприятия на основе статистических данных. Представлена статистическая многогранная модель абразивного зерна, позволяющая
4
связать режущую способность абразивных частиц с их геометрической формой и расположением относительно обрабатываемой детали.
Перспективным направлением является применение абразивного инструмента с нанесением зерен на основу по обоснованной схеме, что позволяет увеличить межзерновое пространство, повысить износостойкость шлифовального инструмента и прочность закрепления абразивных зерен в клеевом слое.
Научной новизной обладают:
1. Предложенная вероятностная модель, отражающая кинетику изменения профиля формообразующего элемента за период стойкости, позволяет
теоретически описать процесс износа абразивного зерна.
2. Математико-статистические модели на основе теоремы Байеса, позволяют определить оптимальную производительность шлифования древесины
при заданном качестве обработанной поверхности в зависимости от параметров технологического процесса.
3. Система оценки процесса шлифования древесины с позиции активных
зерен является базой для определения его производительности.
4. Режущая способность абразивных частиц описана статистической многогранной моделью абразивного зерна.
5. На основе теоремы Байеса предложена математическая модель с использованием распределения Дирихле и обобщенной модели Уолли, которая
позволяет описать процесс шлифования древесины.
Теоретическая значимость
 предложена теоретически обоснованная методика изготовления шлифовальной шкурки путем ориентированного нанесения абразивных зерен на
основу по обоснованной схеме;
 создана обобщенная модель ε-засорения, позволяющая подобрать оптимальную производительность процесса шлифования при заданном качестве обработанной поверхности;
 разработана новая робастная регрессионная модель, основанная на использовании обобщенной модели Лассо, обработки экспериментальных данных для получения поправочных коэффициентов абразивной обработки древесины, которая позволила вывести зависимость производительности и качества процесса шлифования древесины от зернистости абразивного инструмента;
 выведен и представлен универсальный критерий качества обработанной поверхности древесины. Предложенный критерий может быть достаточно просто оценен в рамках любого деревообрабатывающего предприятия на
основе статистических данных. Универсальность критерия позволяет использовать его и в других задачах оптимизации технологического процесса обработки древесины в качестве объективной характеристики процесса резания;
 предложена статистическая многогранная модель абразивного зерна,
позволяющая связать режущую способность абразивных частиц с их геометрической формой и расположением относительно обрабатываемой детали;
5
 предложена математическая модель, отражающая кинетику изменения
профиля формообразующего элемента за период стойкости инструмента.
Практическая значимость
Полученные результаты могут быть использованы:
 на мебельных и деревообрабатывающих предприятиях при назначении
режимов процесса шлифования древесины;
 производителями абразивного инструмента при изготовлении шлифовальных шкурок.
Для практики имеет значение:
 методика выбора зернистости абразивного инструмента. С уменьшением номера зернистости шлифовальной шкурки среднее расстояние между
контактными зернами уменьшается, причем более интенсивно у мелких номеров зернистости. Уменьшение расстояния между контактными зернами ведет к более качественному формированию поверхности древесины при равных режимах шлифования шкурками различной зернистости;
 методика оценка давления прижима на шлифуемую поверхность. С
увеличением давления прижима на шлифуемую поверхность древесины,
среднее расстояние между контактными зернами уменьшается, что вызывает
более интенсивный рост производительности процесса шлифования;
 оценка поверхностной энергии древесины при образовании новых поверхностей в результате технологических процессов подготовки под отделку:
необходимо стремиться к увеличению поверхностной активности подложек и
уменьшению поверхностного натяжения жидких лакокрасочных материалов;
 анализ экспериментальных данных различных методов шлифования
цилиндрового, ленточного и вибрационного с позиции активных зерен позволяет считать, что изготовление абразивных шкурок для шлифования древесины целесообразно производить с редкой насыпкой до 50%. Шлифовальное
зерно для изготовления шлифовальной шкурки необходимо применять повышенной основной фракции, что увеличивает количество активных зерен, а,
следовательно, качественные и количественные показатели процесса шлифования;
 повышение прочности закрепления абразивных зерен в клеевом слое.
Прочность закрепления абразивных зерен в клеевом слое возрастает с понижением плотности насыпки. Это явление объясняется тем, что с уменьшением процента насыпки абразивные зерна имеют большую площадь контакта с
клеевым слоем;
 повышения износостойкости абразивного инструмента можно добиться
путем нанесения зерен на основу с размещением их на ней по обоснованной
схеме, что позволит увеличить объем межзернового пространства;
 свойства подложки оказывает большое влияние на конечные свойства
лакокрасочного покрытия. Рельеф поверхности играет решающую роль в
расходе лакокрасочных материалов и номинальную толщину эксплуатационно-способных покрытий.
6
Методология и методы исследования
Исследования базировались на принципах системного подхода и использованием обоснованных методов и методик научного поиска. Применение современных методов исследований, включая метод изучения процесса
шлифования древесины путем резания-царапания единичным абразивным
зерном, методику снятия контактных оттисков-реплик со шлифовальной
шкурки, линейные регрессионные модели, метод Лассо, робастные модели εзасорения, постулат Лапласа, теорему Байеса и гребневые регрессии позволило вывести зависимость производительности и качества процесса шлифования древесины от зернистости абразивного инструмента и математически
описать зависимость износостойкости шлифовальных лент от объема межзернового пространства.
Информационную базу исследований составили материалы научных
исследований, научная, учебная и методическая литература, материалы периодических изданий, конференций, патентная информация, сведения из сети
Интернет.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Процесс шлифования древесины носит вероятностный характер, описан вероятностными регрессионными моделями при недостатке информации,
позволяющими установить оптимальную производительность шлифования
при заданном качестве обработанной поверхности в зависимости от параметров технологического процесса.
2. Создание шлифовальных шкурок с нанесением зерен в соответствии
полученной моделью позволяет повысить их износостойкость.
3. Режущая способность абразивных частиц зависит не только от их геометрической формы, но и от их расположения относительно обрабатываемой детали,
что описывает статистическая многогранная модель абразивного зерна.
4. Производительность процесса шлифования древесины зависит от количества активных зерен, снимающих древесину путем образования стружки,
в то время как контактирующие зерна оставляют след без образования
стружки и не влияют на съем древесины.
Степень достоверности
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается обоснованными упрощениями, корректными допущениями при замене реальных процессов расчетными схемами и разработке математических
моделей; современными средствами научного поиска; результатами производственных испытаний технологического процесса шлифования древесины,
проведенных на предприятиях отрасли, адекватными совпадениями результатов теоретических исследований с экспериментальными данными и возможностью внедрения результатов исследования в производство.
Апробация работы
Результаты исследований апробированы в производственных условиях
(АО «Адмиралтейские верфи», ООО «Напольные покрытия»). Результаты
исследований отмечены двумя грантами Правительства Санкт-Петербурга в
7
2011, 2017 гг., из них одна работа выполнена лично автором, вторая – под его
руководством.
Результаты исследований используются в учебном процессе в дисциплинах: «Резание древесины», «Деревообрабатывающие станки», «Дереворежущий инструмент», «Оборудование деревообрабатывающих производств», «Тенденции развития оборудования и инструмента для обработки
древесины».
Основные положения диссертации докладывались на НТК: Состояние
и перспективы развития современного лесопиления (Санкт-Петербург, 2006),
Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в
условиях рынка (Сыктывкар, 2013), Современные проблемы и перспективы
рационального лесопользования в условиях рынка (Санкт-Петербург, 2007),
Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины (Санкт-Петербург, 2009), Леса России в
ХХI веке (Санкт-Петербург (2009, 2010), Современные проблемы механической технологии древесины (Санкт-Петербург, 2010), Современные проблемы переработки древесины (Санкт-Петербург, 2011-2015), Итоги научноисследовательских работ (Санкт-Петербург, 2010-2017); на международных
конференциях: Первичная обработка древесины: лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития (Санкт-Петербург, 2007), Леса России: политика, промышленность, наука, образование (СанктПетербург, 2016, 2017).
Работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР «Совершенствование
конструкции и эксплуатации деревообрабатывающих станков и инструментов».
Публикации
По результатам исследований автором опубликовано 32 печатные работы по теме диссертации, в том числе 1 монография, 18 статья в ведущих
рецензируемых изданиях из перечня ВАК.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка
использованных источников и приложений, стр. 300, рис. 97, табл. 35.
Соответствие паспорту специальности
1.Исследование свойств и строения древесины как объекта обработки (технологических воздействий).
2.Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции.
3.Прогнозирование технического прогресса в технологиях и обоснование системы машин и оборудования для их реализации.
4.Разработка операционных технологий и процессов в производствах: лесопильном, мебельном, фанерном, древесных плит, строительных деталей и
при защитной обработке, сушке и тепловой обработке древесины.
11.Разработка методов оценки и управления качеством обоснования технических показателей и их уровней, эффективности технического обслуживания
отдельных агрегатов, оборудования, поточных и автоматических линий.
8
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель
исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.
В первой главе приведен анализ современного состояния техники и
технологии процесса абразивной обработки древесины и шлифовального инструмента. Представлен анализ работ по исследованию геометрии зерна и
динамики процесса шлифования. Систематизированы технологические и режимные факторы, влияющие на качество и производительность процесса
шлифования древесины.
Шлифование занимает особое место среди других видов механической обработки древесины, обусловленное специфическими особенностями происходящих физических явлений и особенностями инструмента. Шлифовальный инструмент не имеет сплошной режущей кромки, в большинстве случаев передние
углы для абразивных зерен отрицательны, зерна имеют округленные вершины и
неправильную геометрическую форму. Шлифование следует рассматривать как
процесс резания-царапания поверхностного слоя древесины большим количеством абразивных зерен шлифовального инструмента.
Основное назначение процесса шлифования – подготовка поверхности
к отделке путем ликвидации неровностей, дефектов предыдущей обработки.
Эффективность шлифования в большей степени зависит от режимов обработки, характеристики и свойств шлифовального инструмента.
Исследователями изучалось влияние различных факторов процесса
шлифования древесины и древесных материалов на шероховатость обработанной поверхности: скорости резания, скорости подачи, давления прижима,
зернистости абразивного инструмента, разновысотности зерен шлифовальных шкурок, метода нанесения зерен на основу и т.д.
Отличием шлифования от других видов механической обработки древесины резанием является отсутствие у абразивных инструментов постоянных, определенных геометрических параметров режущей части шлифовальной шкурки.
Существенное влияние на производительность абразивного инструмента оказывает продолжительность его работы. С течением времени производительность падает, причем особенно резко в начале работы шкурки, затем
более полого, что обусловлено особенностями износа и затупления инструмента. Снижение производительности во время шлифования обусловлено
двумя причинами: частичной потерей зерен и засаливанием шкурки.
Наибольшая потеря зерен наблюдается в начале работы шкурки и уменьшается по мере ее засаливания.
На рис. 1 представлена схема резания абразивным зерном. Абразивное
зерно имеет лезвие, как правило, с отрицательным передним углом – γ и углом
заострения β в пределах 40º…145º, причем у большинства зерен этот угол превышает 90º. Во время контакта со шлифуемым материалом лезвие снимает с обрабатываемой поверхности микрослой толщиной ai.
9
Средний радиус закругления режущих
кромок лезвий абразивных зерен ρ = 3…30 мкм
и зависит, соответственно, от размера зерен.
Это обстоятельство, в частности, указывает на
то, что уменьшения шероховатости поверхности при шлифовании мелкозернистыми шкурками достигается не только за счет уменьшения
толщины срезаемых слоев, но и за счет более
высокой остроты режущих кромок мелких зерен.
Рис.1. Схема резания абразивным зерном
Число абразивных зерен, одновременно взаимодействующих с обрабатываемой поверхностью зависит от размера зерен, степени их затупления,
площади контакта с обрабатываемым изделием и характеристик режима
шлифования. Этими же параметрами, в основном, определяется величина
шероховатости обработанной поверхности, производительность процесса и
стойкость шлифовальной шкурки.
Шлифовальная шкурка представляет собой режущий инструмент, в котором роль резцов выполняют абразивные зерна, закрепленные с помощью
клея или синтетических смол на полотно или бумагу.
К шлифовальным шкуркам предъявляются следующие требования:
 высокая износостойкость;
 достаточная острота и однородность формы необходимая для создания
благоприятных условий стружкообразования;
 высокая твердость абразива при достаточной механической прочности;
 высокая адгезия по отношению к связующему веществу, обеспечивающему прочное закрепление зерен в основе;
Комплексная оценка результатов исследований по проблеме формирования поверхности древесины шлифованием позволила сделать следующие
выводы:
1. Необходимо разработать математическую модель, отражающую кинетику изменения профиля формообразующего элемента за период стойкости
инструмента.
2. Необходимо определить режущую способность абразивного зерна в зависимости от размера, формы и ориентации частиц, что позволит оценить
характеристики излома и износа абразивного зерна.
3. Необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования зависимости износостойкости абразивного инструмента от объема межзернового пространства, конструкции шлифовальной шкурки и режимов
шлифования.
4. Разработать критерий качества обработанной поверхности древесины
5. Изучить закономерности износа вершины формообразующего элемента
при микрорезании образцов древесины.
10
6. Определить режущую способность абразивного зерна в зависимости от
размера, формы и ориентации частиц.
7. Установить взаимосвязь между износостойкостью абразивного инструмента и основными параметрами процесса шлифования древесины.
8. Определить оптимальную производительность шлифования древесины
при заданном качестве обработанной поверхности в зависимости от параметров технологического процесса.
Во второй главе «Исследование поверхностных свойств древесины
при обработке шлифованием» представлено обоснование необходимости
шлифования древесины, подлежащей отделке не только с целью уменьшения
шероховатости поверхности, но и для повышения ее поверхностной энергии.
Шлифование – это заключительная операция технологического процесса механической обработки древесины и древесных материалов резанием,
характеризуемая перемещением с большими скоростями активных абразивных зерен, расположенных на рабочей поверхности шлифовальной шкурки и
находящихся под действием нормальных и касательных сил.
Закономерности износа абразивного инструмента непосредственно связаны с работой единичных абразивных зерен. В основе механизма износа лежат явления адгезии, диффузии, абразивного разрушения, пластического течения тончайших поверхностных слоев, размягченных под действием высоких контактных температур и давлений, химического воздействия на абразив
окружающей среды и обрабатываемого материала. Под действием механических и температурных напряжений происходит растрескивание, скалывание
режущих кромок, выкрашивание из связки отдельных абразивных зерен и
целых комплексов.
Относительная неподвижность поверхностных атомов твердых тел
приводит к значительной зависимости поверхностной энергии и других физических свойств от предыстории твердого тела. Поверхностная энергия чистого среза, как правило, ниже энергии шлифованной поверхности.
В процессе обработки древесины создается искусственная шероховатость, называемая механической, которая отрицательно влияет при смачивании древесины жидкими материалами, поэтому ее стараются максимально
уменьшить, ограничив высоту микронеровностей 16 микронами.
Разная шероховатость, поры, следы механической обработки древесины вызывают изменение площади фактического контакта между лакокрасочным покрытием и подложкой. Данное обстоятельство в первую очередь скажется на значении краевого угла смачивания, далее приведет к изменению
способности лакокрасочных материалов заполнять неровности твердого тела,
вытисняя при этом из него воздух, который препятствует достижению максимально возможного контакта.
На основании проведенных экспериментов, можно сделать вывод, что
во всех случаях уменьшения шероховатости подложек, качество формируемых покрытий повышается, снижается количество пузырьков воздуха в лаковой пленке из-за уменьшения гистерезиса и анизотропии смачивания, также
11
снижается возможность образования гетерофазной поверхности контакта при
смачивании поверхности подложки. Поэтому механические методы подготовки поверхности древесины позволяют повысить технологические свойства подложек, а, соответственно, снизить удельный расход лакокрасочных
материалов.
Во третьей главе представлены результаты теоретических исследований процесса формирования поверхности древесины шлифованием:
исследование формы режущих кромок рабочей поверхности абразивного инструмента, статистическая многогранная модель абразивного зерна, исследование зависимости износостойкости шлифовальных шкурок от параметров
режущего инструмента, математические модели процесса шлифования древесины на основе распределения Дирихле, обобщенной модели Уолли и модели ε-засорения, робастная модификация регрессионной модели процесса
шлифования древесины.
Резание древесины абразивным инструментом – шлифовальной шкуркой, носит массовый характер агрессии, связанный с дисперсной структурой
шлифовальных шкурок.
Описание базового участка рабочей поверхности абразивного инструмента предусматривает определение геометрических размеров, числа и распределения формообразующих элементов. Форма элементов зависит от их
природы и вида. Для процессов обработки абразивным инструментом элементы не имеют регулярной геометрии, их форма может быть смоделирована
случайными функциями.

 (φ, 0) =  + ∑=2( ω φ +  ω φ),
(1)
где rg – радиус средней окружности профиля, мкм, определяемый как среднее
значение функции Rg(,0);
xk, yk – случайные некоррелированные амплитуды, соответствующие k-й гармонике и имеющие равные дисперсии;
k – произвольно выбранная частота.
Радиус-вектор точек контура абразивного зерна Rg() является случайной функцией угла , рис. 2.
Рис. 2. Изменение контура абразивного зерна: а – схема к расчету; б – контур вершины
зерна из электрокорунда нормального после одного, двух … пяти проходов
(кривые 2, 3, … 6 соответственно)
12
Уравнение (1) является результатом разложения случайной функции в
ряд Фурье и приемлемо для описания формы практически любых единичных
элементов рабочей поверхности инструмента.
При записи уравнения (1) в виде

 (φ, 0) =  + ∑=2  sin(φ + ψ ),
где  = √2 + 2 ;
tgk = yk/xk, вычислены как математическое ожидание и корреляционная
функция радиус-вектора точек контура абразивного зерна.
[ (φ, 0)] = 0 ;
1

2
)(φ2 − φ1 ),
 (φ1 , φ2 ) = 2 + ∑=2(20 + 0
(2)
2
где rg0 и r2 – математическое ожидание и дисперсия средней окружности
контура зерна;
A0k и 0k2 – математическое ожидание и дисперсия амплитуды синусоид.
Уравнения (1) и (2) описывают статический профиль режущих кромок.
Для целого ряда процессов форма кромок не остается постоянной, а существенно изменяется за период стойкости инструмента. Для процессов обработки деталей абразивным инструментами изменение формы кромок определяется их износом (рис. 2). Для единичного абразивного зерна текущий полярный радиус Rg(,τ) меньше его значения в статике на величину износа
hg(,τ) за время τ.
Математическое ожидание и корреляционная функция профиля изношенной части формообразующего элемента в общем виде вычисляются:
[ (φ, τ)] = [ (φ, 0)] − [ℎ (φ, τ)];
(3)
 (φ1 , φ2 , τ) = [( (φ1 , τ) −  (φ1 , τ))( (φ2 , τ) −  (φ2 , τ))],
(4)
где  (φ1 , τ) и  (φ2 , τ) – соответствующие математические ожидания
случайных величин  (φ1 , τ) и  (φ2 , τ).
В отличие от исходного, профиль изношенного абразивного зерна не
является стационарной функцией. Его корреляционная функция зависит не
только от разности значений углов 1 и 2, но и от их абсолютных величин.
При τ = 0 математическое ожидание и корреляционная функция радиусвектора  (φ, τ) при вычислении по зависимостям (3) и (4) равны математическому ожиданию и корреляционной функции радиус-вектора точек исходного профиля зерна. Таким образом, предложенная математическая модель
отражает кинетику изменения профиля формообразующего элемента за период стойкости инструмента.
Другим возможным вариантом моделирования элемента рабочей поверхности инструмента является описание только той его части, которая
непосредственно определяет процесс формообразования. При анализе операций обработки заготовок абразивными инструментами предполагают, что
13
вершина зерна, выступающая над уровнем связки, может иметь форму конуса, конуса с закругленной вершиной, конуса с усеченной вершиной, шара.
Более совершенной моделью вершины зерна является модель в виде параболоида вращения, рис. 3.
Анализ существующих моделей режущих элементов абразивных зерен, показывает, что модель в виде параболы является по
сравнению с другими более предпочтительной и с высокой степенью точности соответствует экспериментальным
геометрическим
параметрам абразивных зерен.
Рис. 3. Модель абразивного зерна а. контур зерна; б. параболоид вращения
В отличие от большинства режущих инструментов геометрия абразивных зерен меняется в широких пределах. Поэтому такие важные параметры,
как задний и передний угол зерна, могут быть определены только статически.
Кроме того, сложность геометрии режущих частиц исключает применение
чисто детерминистического подхода к конструированию абразивного инструмента. Понятие статистического многогранника развилось на основе попыток связать режущую способность абразивных частиц с их геометрической
формой и расположением относительно обрабатываемой детали, рис.
4.
В абразивных инструментах,
как положение, так и форма зерна
меняются. Поэтому влияние формы
абразивных частиц на режущую способность заметно меняется в зависимости от их расположения относительно обрабатываемой детали.
Рис. 4. Виды контакта абразивного зерна с обрабатываемой деталью
Отметим два следующих важных параметра статистического многогранника:
1. Суммарная функция распределения F(r) радиусов, измеренных от центра зерна
до его поверхности в различных направлениях.
2. Статистическое распределение проекций поверхности зерна.
Первый параметр представляет интерес при анализе усилий и износных
характеристик зерна. Второй создает возможную основу для измерения формы
абразивных зерен.
Рассмотрим сферу радиусом a√3, описанную вокруг куба со стороной
2а. Представим себе вектор s, начинающийся от центра куба О и заканчивающийся на верхней грани куба в точке S. Продолжим вектор s, до пересечения с описанной сферой в точке S’. При перемещении точки S по периметру
14
верхней грани куба, точка S’ очертит четырехсторонний сферический много1
угольник, площадь поверхности которого будет равна [4π(√3)2 ] = 2π2 .
6
Тогда функция плотности вероятности будет:
3
при  <  < √2;
2
() = {3
(5)
4

[1
−

при
√2
<

<

3
.
(
)]
√
2
2
2

π
√ −
Интегрируя уравнение (5), получаем суммарную функцию распределения

3 (1 − ) при  <  < √2;


3 (1 − ) −

() =

12
π
[ (
√ 2 −22
√2( 2 −2)
)−
(6)

{−   (√ 2−2 )] при √2 <  < √3 .
Решение для куба легко распространить и на прямоугольную призму с
тремя неравными сторонами 2а, 2b, 2c.
Суммарная функция распределения F(r) создает основу для сравнения
тенденции к разрушению зерен различной геометрии. Каждое зерно с совокупностью различных его положений можно рассматривать как сферу с диаметром, равным диаметру описанной сферы. Так как объем описанной сферы
больше объема зерна, ясно, что не весь объем будет занят абразивом; ясно
также, что вероятность занятия абразивом изменяется с удалением от центра,
достигая единицы в центре и нуля на периферии. Функция F(r) показывает
изменение этой вероятности. Таким образом, можно в определенном смысле
считать, что сфера обладает различной «прочностью». «Прочность» сферы
должна меняться в обратном расстоянию от центра отношении, и на расстоянии r от центра она будет равна функции F(r), умноженную на максимальную прочность абразивного материала.
Функция F(r) дает также представление об износных характеристиках
зерен различной формы.
Так как поверхность износа по задней грани является важным фактором, определяющим эффективность режущего инструмента, функция ()
имеет большое значение при сравнении форм абразивных зерен.

() = 2π ∫  ().
(7)
Если зерна расположены в связке беспорядочно, то R будет равномерно
распределяться в интервале – rm < R < rm, где rm – радиус описанной сферы.
Предположим, однако, что, когда R за счет износа уменьшится до некоторой
критической величины Rс, зерна будут вырываться из связки. Тогда в первом
приближении можно предположить, что R равномерно распределяется в интервале – rm < R < Rс. Более общим будет условие, что Rс рассеяно, а не имеет
постоянного значения, и распределение R не будет равномерным. При приближении R к критическому значению Rс вероятность вырывания зерен приближается к максимуму. Во всяком случае, если известно (), ожидаемое
изношенное сечение частицы будет определяться выражением:
15

 = ∫− ()(),
(8)

где () – распределение R.
Как теоретически, так и экспериментально доказано, что для заданного
переднего угла, угла трения и угла сдвига, глубина резания при постоянном
усилии подачи является линейной функцией площадки износа на задней поверхности. Таким образом, функция () отражает соотношение объема древесины и усилий шлифования.
Рассмотрим призму со следующим соотношением длин осей: l=c/a;
n=c/b; m=b/a. По определению b=ma и c=nb=mna. Если принять 2а=1, то
2b=m и 2c=mn, а проекция поверхности частицы будет определяться выражением
 = 4 = 2 ,
(9)
где проекция взята по самой короткой стороне частицы.
Подсчитаем теперь диаметр окружности, площадь которой равна площади проекции абразивной частицы. Тогда
=√
2
π
( +  + 1).
(10)
где D – искомый диаметр, мм.
Рааль предложил ввести коэффициент формы в следующем виде:
Объемный коэффициент формы =
Тогда, при постоянстве значения k уравнение
3
0,512(++1) ⁄2
3

,
(11)
=
(12)
позволяет определить контур всех частиц, имеющих фиксированный коэффициент формы. Таким образом, если известен коэффициент формы для упорядоченно расположенных частиц, уравнение (9) может быть решены относительно величин m и n.
Идея статистического многогранника позволяет сочетать в едином понятии такие параметры, как размер, форма и ориентация частиц, что весьма
полезно при определении режущей способности абразивного зерна. Это понятие позволяет оценивать очень важные характеристики излома и износа
абразивного зерна
По современным представлениям, основной причиной снижения работоспособности и износостойкости шлифовальных шкурок при обработке
древесины является засаливание, которое происходит вследствие защемления сошлифованных частиц древесины в межзерновом пространстве, прилипания частиц шлифовальной пыли к поверхности шкурки, что обусловлено липкостью смазки и выделением смолистых веществ древесины при
нагреве, накоплением на шкурке электростатического заряда, недостаточным объемом свободного межзернового пространства.
На продолжительность работы абразивного инструмента до полного
износа оказывают влияние следующие основные факторы процесса шлифования, которые можно разделить на две группы:
 √
16
1. Факторы, относящиеся к обрабатываемому материалу и режимам обработки. Интегральной характеристикой этих факторов является производительность шлифования;
2. Факторы, относящиеся к конструкции инструмента, а именно: вид используемого связующего, способ насыпки зерна, объем межзернового пространства
шкурки, вид используемого абразивного материала. Причем определяющим фактором во второй группе является объем межзернового пространства.
Для выяснения связи между износостойкостью абразивного инструмента и указанными выше факторами рассмотрим процесс размещения сошлифованного объема стружки в межзерновом пространстве.
При перемещении единицы площади шкурки относительно единицы
площади древесины за один проход будет сошлифован объем материала,
равный a рис. 5. Этот объем древесины размещается в межзерновом пространстве в виде воздушнопылевого облака плотностью

ρ=
(13)
с
где Vc – объем свободного межзернового пространства на единице площади
шкурки, мм3.
Плотность этого облака поддерживается
постоянной в течение всего времени работы шкурки.
При выходе шкурки из зоны контакта с древесиной часть стружки выбрасывается из межзернового пространства,
другая часть остается там вследствие различных причин, как то: механическое застревание, адгезия стружки к связке,
удерживание стружки силами статического электричества (рис. 5). Объем застрявшей части шлифовальной пыли:
Рис. 5. Изменение объема межзернового пространства шкурки
з = 
(14)
3
где Vз – объем застрявшей части шлифовальной пыли, мм ;
с – доля застрявшей части стружки от общего объема сошлифованной древесины
С учетом (14), объем свободного межзернового пространства уменьшится и примет значение
с′ = с − з
(15)
Следовательно, количество срезанной стружки a не сможет разместиться в
объеме Vc’ с плотностью ρ. Это приведет к вытеснению зерен из древесины и,
следовательно, к уменьшению количества срезаемой стружки от a до a’ так, чтобы сохранить плотность воздушнопылевого облака постоянной, т.е.
ρ=
′
с′
=

с
= 
(16)
Зависимость между износостойкостью (Т) абразивного инструмента и
основными показателями процесса шлифования: режимами шлифования, ха17
рактеристикой которых является удельная производительность шлифования
а0; конструкцией шкурки, характеризуемой геометрическим объемом свободного межзернового пространства V0, и коэффициентом с.
0,6930
=
(17)
0
В реальном процессе при шлифовании используется минимальное давление прижима, обеспечивающее заданную производительность шлифования. По мере снижения производительности, периодически давление прижима повышается, с целью сохранить ее значение на прежнем уровне. При анализе этого процесса примем, согласно критерию износостойкости шлифовальных лент, что каждое следующее повышение давления прижима происходит после снижения производительности шлифования вдвое от начальной.
Таким образом, при начальном давлении q1 шлифовальная лента проработает
до следующего этапа повышения давления время Т1.
0,6930 шк
1 =
(18)
 1 0 
где V0 – объем межзернового пространства на единице поверхности шкурки, м3;
lшк – длина шлифовальной ленты, м;
cz – коэффициент, учитывающий выпадение зерен, cz = 1 при обработке мягких пород древесины, cz = 1,25 при обработке твердых пород древесины;
L – длина контакта шкурки с древесиной, выраженная в количестве участков
длиной 1*10-2 м;
V – скорость резания, м/с
а0 – начальная удельная производительность шлифования на заданном режиме, м3;
с1 – доля застрявшей в межзерновом пространстве стружки от общего объема
сошлифованной древесины при давлении q1.
При давлении q2 = 1,5q1 длительность второго этапа Т2 определится из
зависимости:
2 =
0,693(0 −з1) шк
(19)
 2 0 
где с2 – значение коэффициента с при давлении q2.
Vз1 – объем застрявшей стружки.
Обычно минимальное давление при шлифовании на ленточных станках
равно 2кПа, тогда количество этапов нагружения:
=
ln
5
2
ln 1,5
+ 1 = 3,26
Принимаем количество этапов, равное 3. Тогда для первого этапа давление прижима q1 = 2кПа, для второго q2 = 3кПа, для третьего q3 = 4,5кПа.
Время шлифования абразивной лентой складывается из времени работы ее на каждом этапе:
 = 1 + 2 + 3
(20)
или
=
18
0,6930 шк
 1 0 
+
0,693(0 −з1) шк
 2 0 
+
0,693(0 −з1 −з2 шк
 3 0 
(21)
з =
0 
(22)
1,382
Подставив Vз в формулу (21), получим:
=
0,6930 шк 0
 0 
[ +
1
  
0 − 1 0 1
1,382
2
+
0
(  +2 2
1,382 1 1
0 −
3
]
(23)
Определив длительность первого этапа Т1 можно найти объем застрявшей
на этом этапе стружки, что позволит рассчитать Т2 и Т3. Характер изменения
производительности при шлифовании представлен на рис.6.
Анализ зависимости (23) показывает, что длительность каждого последующего этапа будет больше, чем предыдущего, в связи с уменьшением доли
застрявшей древесины (коэффициента с), в то время как производительность
процесса шлифования остается на прежнем уровне. Последовательное повышение давления прижима позволяет более полно использовать режущую
способность шлифовальной
ленты.
Ступенчатое увеличение
давления прижима по мере
затупления шлифовальных
лент позволяет полнее использовать их режущие
свойства. Продолжительность их работы возрастает
в зависимости от числа этапов повышения давления в
заданных пределах.
Рис. 6. Изменение производительности шлифования при ступенчатом повышении давления: 1 – q = 2кПа; 2 – q = 3кПа; 3 – q = 4кПа
Для увеличения износостойкости шлифовальных лент необходимо увеличивать объем межзернового пространства и уменьшать объем застревающей в этом пространстве стружки.
Практически во всех прикладных областях техники принятие оптимальных решений и анализ риска являются одними из важнейших этапов реализации проектов и разработок.
В диссертационной работе предлагается новая робастная регрессионная модель процесса шлифования древесины, основанная на использовании
обобщенной модели ε-засорения. Для того чтобы уйти от слишком жестких
предположений о вероятности каждой точки обучающей выборки, предлагается новая модель. Пусть p=(p1,…,pn) – оценка некоторого распределения вероятностей. Модель ε-засорения образует множество распределений вероятностей M( )  {(1   ) pi   qi } для каждого фиксированного значения параметра
засорения   (0,1) и распределения p, где qi – произвольные вероятности, на
которые накладывается единственное ограничение q1  ...  qn  1 . Другими
19
словами, q  ( q1 ,..., qn ) – произвольное распределение вероятностей из единичного симплекса.
Окончательно задачу вычисления оптимальных параметров β с учетом
штрафного слагаемого Q (β) можно записать как
1 
R (β)  max minp 
s 1,...,n βR
 n
n

i 1, i  s
l ( Yi , X i , β) 

1   ( n  1)
l ( Ys , X s , β)  Q (β)  .
n

(24)
Таким образом, задача поиска оптимального решения сводится к решению n стандартных задач Лассо или эластичных сетей с заданными весами
точек. При этом оптимальным будет являться решение, которое обеспечивает
наибольшее значение целевой функции.
Для реализации рассмотренных моделей при построении зависимости
поправочных коэффициентов ск от параметров процесса шлифования древесины необходимо построить стандартную модель следующего вида:
 = β0() + β1()  + β2()  + β3()  + ε,  = 1, … ,4
(25)
где с1 – коэффициент отношения ЗА/ЗК при данных режимах работы;
с2 – коэффициент, учитывающий соотношение размера (по высоте) удаленной древесины в стружке по сравнению с глубиной царапины;
с3 – коэффициент формы резца;
с4 – коэффициент, учитывающий возможность попадания зерен, расположенных на одной линии с первым зерном, оставляющим глубокую царапину, но
по высоте меньших первого и, следовательно, не образующих стружек;
Р – линейная нагрузка, Н/см;
q – давление прижима, кПа;
z – зернистость шкурки;
β – вектор параметров модели;
ε имеет нормальное распределение с нулевым математическим ожиданием и
неизвестным средним квадратическим отклонением σ (ε ~ N(0, σ).
Для определения вектора параметров модели β = (β0, …, β3), функционал риска находим из следующего выражения:
∗ 2
(β) = ∑10
(26)
=1( −  )
где R(β) – целевая функция или функционал риска;
сk* определяется из (25), а ск – на основании экспериментальных данных вычисления поправочных коэффициентов.
Поскольку количество наблюдений ограничено, использование стандартного предположения для регрессионных моделей, заключающихся в равной вероятности всех наблюдений, является неправомерным. В этом случае необходимо использовать робастную модель ε-засорения, формально описанную ранее. При этом значение ε берем от 0 (стандартный случай) до 0,5.
Таким образом, в результате построения модели получим функцию ск(ε, z).
Имея множество зависимостей поправочных коэффициентов ск от ε и
зернистости шкурки z, постоим множество зависимостей производительности
процесса шлифования древесины от z и ε на основе моделей ε-засорения, то есть
20
в соответствии с формулой (25), которая была программно реализована на языке R пакета GLMNET, являющимся составной частью языка R.
Для выбора оптимальной зернистости абразивного инструмента необходимо построить функцию зависимости качества поверхности от зернистости шкурки.
В диссертационной работе впервые предлагается использовать объективную оценку качества обработанной поверхности шлифованием, которая
определяется как доля принятой продукции к общему объему произведенной
продукции при заданных параметрах процесса абразивной обработки древесины, рис. 7.
Объективность этого критерия определяется тем, что он рассчитывается
статистически и непосредственно не зависит от субъективного мнения одного
эксперта. Даже, в том случае, если контролер качества принял неправильное решение об отбраковке изделия (ошибки 1 и 2 рода), это не оказывает влияния на
общую характеристику доли принятых изделий, так как она вычисляется исходя
из всего объема произведенной продукции. Если объем всей партии изделий невелик (мелкосерийное производство), то можно использовать робастные оценки
доли принятой продукции. В данной работе предполагается, что размер выборки
более 100 штук изделий, что позволяет использовать стандартные статистические процедуры для вычисления среднего.
Рис. 7. Зависимость производительности процесса шлифования от зернистости шкурки
при различной степени ε-засорения
Основная идея, лежащая в основе оптимизации выбора зернистости абразивного инструмента, заключается в определении точки пересечения двух
кривых: одна из которых – производительность процесса шлифования древесины, а вторая – доля принятой продукции.
В качестве иллюстрации определения оптимальной точки на рис. 8
приведены характеристики нормализованной производительности и доли
21
принятой продукции в зависимости от зернистости абразивного инструмента,
полученные в результате проведения экспериментальных исследований.
Рис. 8. Зависимость производительности процесса шлифования древесины и доли принятой продукции от зернистости абразивного инструмента
При анализе рис. 8 можно сделать выводы, что имеют место четыре
точки пересечения, соответствующие различным степеням ε-засорения. При ε
= 0,5 получаем гарантированное значение зернистости абразивного инструмента для обеспечения требуемого качества обработанной поверхности изделий из
древесины. Оптимистическое принятие решения соответствует ε = 0,2. В этом
случае можно увеличить зернистость абразивного инструмента, при условии
обеспечения требуемого качества поверхности изделия.
В четвертой главе «Экспериментальные исследования процесса резания древесины одиночным абразивным зерном» представлены: результаты исследования влияния номера зернистости, геометрии зерна на глубину
царапания древесины в зависимости от нормальной силы резания; результаты исследования касательной силы резания и удельной работы при резании
одиночным абразивным зерном на маятниковом копре.
Работоспособность шлифовальных зерен в первую очередь зависит от
их геометрических параметров.
Для сравнения геометрических параметров абразивных зерен в одних и тех
же условиях, одним и тем же методом были исследованы абразивные зерна двух
номеров зернистостей №25 и №40 из электрокорунда нормального по 100 зерен
каждого вида и номера зернистости. Всего исследовано 200 зерен.
В силу особенности процесса шлифования, сопровождающееся снятием в массовых количествах тонких стружек, в работе шлифовальной шкурки
одновременно участвует значительное количество режущих зерен. Этим же
обстоятельством – снятием стружек весьма малых толщин за время, измеряемое тысячными долями секунды, исключается возможность вести непосредственное наблюдение за протекающими процессами. Таким образом, указан22
ные обстоятельства предопределяют единственную возможность изучения
процессов резания при шлифовании путем резания-царапания единичным
абразивным зерном.
Графическая зависимость глубины внедрения η от нормальной силы Q
для зерен-резцов Э5 №40 и Э5 №25 представлена на рис. 9:
Как видно из графика,
глубина
внедрения абразивного зерна η
увеличивается
при увеличении
нормального давления Q, причем
для зернистости
№25 при равных
нормальных давлениях более интенсивно.
Рис. 9. График зависимости глубины внедрения η резца от нормальной силы Q при шлифовании березы влажностью 9 %: 1 – зерно Э5 №40; 2 – зерно Э5 №25
Экспериментальные исследования показали, что при повторном резании-царапании по ранее сделанному следу глубина внедрения растет незначительно, так как для зерна №40 при нагрузке до 0,8 Н глубина внедрения 9
мкм, а для зерна №25 при нагрузке 0,5 Н – 8 мкм.
На основании экспериментальных данных глубина внедрения η в древесину березы единичного абразивного зерна для нормальной силы Q установлено, что зависимость η = f(Q) подчинена корреляционному уравнению:
η =  ∙ α .
(27)
В результате математических вычислений, получены зависимости:
 для зерна Э5 №40:
η = 0,3551 ∙ 0,7536 ;
(28)
 для зерна Э5 №25:
η = 0,3557 ∙ 0,6482 .
(29)
Исследование зависимости касательной силы Pk от глубины резанияцарапания одиночным зерном производилось на настольном маятниковым копре.
По данным исследованиям построен график (рис. 10) зависимости
удельной работы резания одиночным абразивным зерном Э5 №40 от глубины
внедрения в древесину березы и бука.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что
величина касательной силы резания пластического деформирования с увеличением глубины резания увеличивается у исследуемых пород древесины березы и бука, причем для бука значение Pk при равных условиях резанияцарапания выше, чем для материала березы.
23
Рис. 10. График зависимости касательной
силы резания одиночным абразивным зерном
Э5 №40 от глубины внедрения в древесину:
1 – материал береза; 2 – материал бук
В пятой главе «Экспериментальные исследования процесса резания при шлифовании древесины
с позиции активных зерен» представлены: методика исследования
профиля шлифовальной шкурки путем снятия реплик-оттисков; результаты исследования топографии шлифовальных шкурок; результаты исследования количества контактных абразивных зерен и среднего расстояния между ними на единицу площади шлифовальной шкурки; анализ результатов исследований режимов различных
видов шлифования древесины с позиции активных зерен; результаты экспериментальных исследований прочности крепления абразивного зерна в клеевом слое с различной структурой насыпки и результаты исследования затупления абразивных лент при обработке древесины.
В практике при выборе характеристики шлифовальной шкурки исходят
из номера зернистости. Но в любом номере зернистости, состоящем из ряда
фракций, размеры зерен лежат в столь широких пределах, что само понятие –
номер зернистости, является условным. Например, в шлифовальной шкурке
Э5 №40 одновременно участвуют в работе зерна, имеющие по ширине размеры, соответствующие зернистости от №80 до №16. Очевидно, что при таком рассеивании размеров абразивных зерен на поверхности шлифовальной
шкурки в процессе шлифования будут принимать участие не все зерна, а
лишь какая-то их часть.
Поэтому, вводится понятие – «контактные зерна», то есть зерна, которые находятся при определенном давлении прижима в контакте с древесиной
независимо от того срезают они стружку или нет.
Исследование процесса шлифования древесины абразивными зернами
шлифовальной шкурки, вступающими в контакт с древесиной (ЗК), приводит
к необходимости разделения отдельных зерен на зерна, осуществляющие царапание путем образования стружки – снимающие древесину (активные ЗА)
и на зерна, оставляющие след (царапину) без образования стружки – не влияющих на съем древесины – контактирующие.
Ранее выполненные исследования по определению числа контактных
зерен основывались на снятии отпечатков шлифовальной шкурки на свинцовую пластину, а иногда и на копировальную бумагу. При таких методах отпечатки дают только самые высокие, наиболее выступающие абразивные
зерна. В процессе шлифования, наиболее выступающие зерна, внедряясь в
24
исследуемый материал, дают возможность вступать в работу зернам менее
высоким. Глубина внедрения зерен в шлифуемый материал зависит от давления прижима q, поэтому и число контактных зерен изменяется в зависимости
от давления прижима.
Для исследования разновысотности абразивных зерен на 1 квадратный
сантиметр шлифовальной шкурки был применен метод снятия контактных
оттисков-реплик со шлифовальной шкурки.
На основании произведенных замеров построен сравнительный график кривых нормального распределения высот вершин зерен Э5 №25 и Э5 №40, рис. 11.
Рис. 11. Сравнительный график кривых нормального распределения высот вершин зерен
Э5 №25 и Э5 №40
Анализируя кривые нормального распределения, можно сделать вывод,
что у различных образцов одной и той же зернистости шлифовальной шкурки с насыпкой в электростатическом поле разброс размера по высоте составляет для зерна №25 – 425 мкм, для зерна №40 – 513 мкм.
Это говорит о том, что незначительная часть зерен находится у предельных границ разброса размера n, по приближению к центру группирования их количество возрастает. Отсюда следует, что у новой шлифовальной
шкурки в процессе работы, наиболее выступающие контактные зерна будут
иметь большую нагрузку, и не исключена возможность их выкрашивания, а,
следовательно, на последующих этапах работы шлифовальной шкурки число
контактных зерен будет меняться в возрастающем порядке.
В результате исследования процесса резания-царапания одиночным абразивным зерном березовой древесины вдоль волокон, была установлена
средняя глубина внедрения абразивного зерна в древесину η в зависимости
от нормальной силы Q.
25
Таблица 1
Методическая сетка проведения экспериментов по исследованию количества контактных абразивных зерен на 1 квадратный сантиметр шлифовальной шкурки
в зависимости от давления прижима
Задача исследования
Установить количество контактных абразивных зерен на
1 см2 шлифовальной шкурки
в зависимости от
давления прижима
Постоянные факторы
наименование
Материал абразивных зерен
Порода древесины
Ширина шлифовальной шкурки,
мм
Длина шлифовальной шкурки,
мм
Зернистость
шлифовальной
шкурки
Влажность древесины, %
значение
Переменные
факторы
наименозначевание
ние
Кол-во
опытов
Кол-во
набл. в
опыте
Общее
кол-во
набл.
Э5
5
1
3
3
береза
10
1
3
3
10
15
1
3
3
10
20
1
3
3
25
1
3
3
30
1
3
3
35
40
50
60
70
80
90
100
110
120
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
25, 40
9
Давление
прижима,
кПа
Одновременно, пользуясь микротопографическими картами шлифовальной шкурки, упрощенная модель которой приведена на рис. 12, можно
предположить, что абразивные зерна на 1 квадратный сантиметр шлифовальной шкурки внедряются в древесину на разные глубины η1, η2, η3… ηn, при
определенном давлении прижима q.
Очевидно, что в данном случае, каждое абразивное зерно или группа
зерен будут воспринимать и различные нормальные нагрузки в зависимости
от глубины внедрения их в древесину.
На основании произведенных расчетов, исследуемых микротопографических карт, были получены средние арифметические значения ординат контактных зерен от давления прижима на 1 квадратный сантиметр исследуемой
поверхности шлифовальных шкурок Э5 №25 и Э5 №40. По данным вычислений построен график зависимости ЗК = f(q), (рис. 13) и график зависимости
шага между контактными зернами от давления прижима (рис. 14).
26
Рис. 12. Упрощенная модель шлифовальной шкурки
Рис. 13. График зависимости числа контактных зерен от давления прижима на шлифуемую поверхность при шлифовании березы
влажностью 9%
Рис. 14. График зависимости шага контактных зерен от давления прижима на шлифуемую поверхность березы влажностью 9%:
1 – зерна Э5 №40; 2 – зерна Э5 №25
С уменьшением номера зернистости шлифовальной шкурки среднее расстояние между контактными зернами уменьшается, причем более интенсивно у
мелких номеров зернистости. Уменьшение расстояния между контактными зернами ведет к более качественному формированию поверхности древесины при
равных режимах шлифования шкурками различной зернистости.
С увеличением давления прижима на шлифуемую поверхность древесины, среднее расстояние между контактными зернами уменьшается, что вызывает более интенсивный рост производительности процесса шлифования.
27
Экспериментальные исследования показали, что активные зерна в процессе шлифования частично выкрашиваются, а частично подвержены излому.
Такое выкрашивание или разрушение зерен приводит к непрерывному изменению количества зерен, участвующих в работе, что существенным образом
влияет на производительность шлифовального инструмента. Несомненно, что
понятие – количество активных зерен на единице площади шлифовальной
шкурки применительно на какой-то определенный промежуток времени, в период длительной работы инструмента, их число будет неизменно меняться.
Отметим, что количество активных зерен на единицу площади шлифовальной
шкурки зависит от равновысотности зерен, номера зернистости шлифовальной
шкурки, давления прижима, породы обрабатываемой древесины. Чем больше
разброс размера высоты вершин абразивных зерен, тем меньше число активных зерен при том же давлении прижима, и наоборот, чем меньше номер зернистости шлифовальной шкурки, тем больше количество активных зерен на 1
квадратный сантиметр. Чем больше давление прижима, при прочих равных
условиях, тем больше число активных зерен на единицу площади. Чем мягче
древесина, тем больше будет число активных зерен.
Основными показателями процесса шлифования являются производительность и чистота обрабатываемой поверхности. Далее приведен сравнительный анализ производительности процесса шлифования древесины цилиндровым, ленточным и вибрационным методами.
Исследование цилиндрового шлифования древесины проводилось для
жесткой и эластичной постели.
Сравнительный анализ производительности указанных методов шлифования древесины выполнен на основе произведенных теоретических расчетов и полученных опытных данных на экспериментальных установках.
Одновременно сделаны выводы о чистоте обрабатываемой поверхности, как факторе характеризующем процесс шлифования древесины.
Теоретическая форма сечения среза состоит из двух участков: сегментального в соответствии с округлением вершин абразивного зерна ρ и трапецеидального на прямолинейном участке образующей абразивного зерна.
На основании проведенных исследований геометрии абразивных зерен
известно, что зерно Э5 №40 имеет средний радиус округления вершин ρ = 32
мкм, а угол при вершине ε = 92°30’. Абразивное зерно Э5 №25 имеет соответственно ρ = 24 мкм, а ε = 87°32’ (рис. 15).
Далее, по глубине внедрения единичного абразивного зерна и соответствующему профилю теоретического сечения зерна, вычисляется площадь
поперечного сечения стружки снимаемой единичным зерном F1.
Для данных режимов работы известно, число контактных зерен на единице площади шлифовальной шкурки, соответственно, можно определить
теоретическую общую площадь удаленной древесины группой контактных
зерен, расположенных на единице площади шлифовальной шкурки:
общ = ЗК ∙ 1 ,
(30)
2
где Fобщ – общая площадь сечения удаленной древесины, мкм ;
28
F1 – теоретическая площадь сечения снимаемой стружки одним контактным
зерном, мкм2.
Таблица 2
Методическая сетка проведения экспериментов по определению поправочных коэффициентов расчета производительности эластичного цилиндрового шлифования в
зависимости от линейной нагрузки на 1 см длины цилиндра
Переменные
Постоянные факторы
Кол-во Общее
факторы
Задача исслеКол-во
набл. в кол-во
дования
значе- наименозна- опытов
опыте
набл.
наименование
ние
вание
чение
Материал абраЭ5
2
1
3
3
зивных зерен
Порода древеУстановить
береза
4
1
3
3
сины
ширину конВлажность
тактной пло9
6
1
3
3
древесины, %
щадки шлифоЛинейная
Зернистость
вального цинагрузка
8
1
3
3
линдра с обра- шлифовальной 25, 40
на 1 см
шкурки
батываемой
длины
заготовкой в
Скорость резацилиндра,
30
10
1
3
3
зависимости от
ния, м/с
Н/см
линейной
Скорость пода9,25
нагрузки на 1
чи, м/мин
см длины циДиаметр шлилиндра
фовального
280
цилиндра, мм
Подслой
фетр
Рис. 15. Профиль теоретического сечения зерна Э5 №25
Время контакта заготовки на длине контактной площадки со шлифовальной шкуркой определяется:

 = ,
(31)

где bk – ширина контактной площадки, см;
u – скорость подачи древесины, см/с.
29
Общую длину шлифовальной ленты, контактирующей с обрабатываемой древесиной за время t, или число циклов шлифования 1 квадратный сантиметр шлифовальной шкурки на ширине контактной площадки определим
по формуле:
 =  ∙ ,
(32)
где t – время контакта, с;
V – скорость резания, см/с.
Общая теоретическая поперечная площадь древесины, снимаемая
шлифовальной шкуркой за полный цикл шлифования, определяется по формуле, мкм2:
∑  =  ∙ общ ,
(33)
Подставляя в формулу 34 значения (31) и (33) получим окончательное
выражение:
∑  =  ∙  ∙ ЗК ∙ 1 ,
(34)
’
Тогда общая теоретическая толщина снимаемого слоя S т, мкм:
∑
т′ = ,
(35)

где l – длина реплики, равная 10 мм.
Известно, что действительное сечение абразивного зерна значительно
отличается от принятого среднего теоретического сечения и имеет различные
формы, что непосредственно влияет на площадь поперечного сечения снимаемой части древесины. Кроме того, при повторном проходе по ранее сделанной
царапине при той же нормальной силе внедрения углубляет царапину лишь на
12-15 % от глубины первого следа. Часть контактных зерен вообще не участвует в срезании древесины из-за малой глубины их внедрения по отношению к
радиусу закругления их вершин. Поэтому в расчет теоретической производительности процесса шлифования вводится поправочный коэффициент собщ:

общ = э′,
(36)
т
где Sэ – толщина снимаемого слоя древесины при экспериментальном исследовании, мкм.
Общий коэффициент, на основании проведенных исследований, можно
представить, как состоящий из произведения отдельных коэффициентов (25):
общ = 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ,
(37)
Таким образом, подставляя в формулу (36) зависимости (32), (35) и (37)
получим окончательное значение теоретической производительности процесса шлифования древесины с позиции активных зерен:

т′ =  ∙  ∙ ЗК ∙ 1 ∙ 1 ∙ 2 ∙ 3 ∙ 4 ∙ 10−4 .
(38)

Коэффициент с1 характеризуется отношением:
ЗА
1 =
(39)
ЗК
при данных режимах работы.
30
Для определения коэффициента по данным анализа процесса шлифования строится график зависимости ЗК = f(η).
Из рис. 16 видно, что при
средней глубине внедрения
резцов 33 мкм, число контактных зерен ЗК = 7,1 шт., в
тоже время в зоне внедрения
резца на глубину до 10 мкм
находится 1,7 зерна.
Таким образом, зерна,
лежащие в зоне (х1 – х2) – активны.
Поправочный коэффициент с2 учитывает соотношение размера (по высоте)
удаленной
древесины
в
стружке по сравнению с глубиной царапины.
Рис. 16. График зависимости числа контактных зерен Э5 №40 от глубины внедрения
единичного зерна при шлифовании березы влажностью 9 %
Коэффициент характеризуется отношением:

2 = а
ср
(40)
где Fа – площадь (abrd) трапецеидальной части теоретического резца, мкм2;
Fср – площадь (abb1rd) сечения теоретического резца, мкм2, на средней глубине внедрения η (рис. 17).
Рис. 17. Совмещенный профиль теоретического и реального резцов Э5 №40
Поправочный коэффициент формы зерна представлен как отношение площадей:
р
3 = ,
(41)
т
где Fр – площадь реального резца на глубине η для данных режимов обработки;
Fт – площадь теоретического сечения зерна на той же глубине внедрения.
Определение коэффициента формы зерна проводили по результатам
измерений 100 углов абразивных зерен каждого из двух номеров зернистостей Э5 №40 и Э5 №25.
31
Коэффициент, учитывающий повторность работы абразивных зерен –
с4, определяется исходя из величины линейной нагрузки и глубины внедрения единичного зерна.
Приведенная выше методика расчета поправочных коэффициентов выполнена для шлифовальной шкурки Э5 №40. Аналогичные вычисления проведены для шлифовальной шкурки Э5 №25 с рассмотрением различных методов шлифования древесины (рис. 18, 19).
Рис. 18. Сравнительный график поправочных коэффициентов при эластичном
шлифовании березы влажностью 9% зернами Э5 №25 и Э5 №40
Рис. 19. Сравнительный график поправочных коэффициентов при шлифовании березы
влажностью 9% шкурками с зерном Э5 №40:1-жесткое шлифование; 2-эластичное
32
Экспериментальные исследования процесса вибрационного шлифования древесины с позиции активных зерен показали, что вибрационный метод
подготовки поверхности при небольших давлениях прижима до 4 кПа малоэффективен. По производительности вибрационное шлифование значительно
уступает ленточному и цилиндровому.
Эластичное вибрационное шлифование эффективно применять для
окончательного шлифования, когда требуется высокий класс чистоты поверхности под отделку, а также для шлифования лаковых покрытий.
Числовые значения поправочных коэффициентов для данных режимов
вибрационного шлифования древесины приведены в табл. 3.
Таблица 3
Шлифовальная шкурка Э5 №25. Вибрационное шлифование
Наименование показателей
Значение коэффициентов
Общий поправочный коэффициент, собщ
0,114
Коэффициент отношения ЗА/ЗК, с1
0,550
Коэффициент, характеризующий отношение Fa/Fср, с2
0,774
Коэффициент формы резца, с3
0,850
Коэффициент повторности работы зерен, с4
0,315
На основании анализа процесса резания древесины шлифованием с позиции активных зерен можно сделать следующий вывод. Ленточное шлифование, как операция подготовки поверхности древесины под отделку, является весьма производительным видом механической обработки древесины и
уступает по производительности лишь цилиндровому шлифованию. Вместе с
тем ленточное шлифование, как показали экспериментальные исследования,
обеспечивает высокий класс чистоты поверхности.
Числовые значения поправочных коэффициентов для данных режимов
ленточного шлифования древесины приведены в табл. 4.
Таблица 4
Шлифовальная шкурка Э5 №25. Ленточное шлифование
Наименование показателей
Значение коэффициентов
Общий поправочный коэффициент, собщ
0,147
Коэффициент отношения ЗА/ЗК, с1
0,550
Коэффициент, характеризующий отношение Fa/Fср, с2
0,774
Коэффициент формы резца, с3
0,850
Коэффициент повторности работы зерен, с4
0,408
При цилиндровом шлифовании древесины шлифовальная шкурка теряет свои режущие свойства преимущественно по следующим причинам:
1. Недостаточная динамическая прочность зерен, способных выкрашиваться в процессе работы, тем самым непрерывно изменяя количество активных зерен, участвующих в резании;
2. Быстрое засаливание абразивного слоя вследствие забивания свободного пространства между зернами волокнами древесины, смолой, лаками и т.д.
Качество шлифовальной шкурки, характеризуемое ее износостойкостью и производительностью, зависит не только от сырьевых материалов, но
33
и от структуры абразивного слоя, т.е. количество абразивного зерна на
условную единицу площади.
Как показали экспериментальные исследования, процент осыпавшегося
зерна у шлифовальных шкурок с семидесяти трехпроцентной насыпкой
меньше, чем у шкурок со сто процентной насыпкой. Это положение подтверждается полированными микрошлифами на шлифовальные шкурки различных структур.
На рис. 20 и 21 представлены микрошлифы Э5 №40 с процентом
насыпки зерна на основу 100 и 73.
Рис. 20. Микрошлиф поперечного разреза шлифовальной шкурки, изготовленной из изометричного зерна Э5 №40, сто процентная насыпка
Рис. 21. Микрошлиф поперечного разреза шлифовальной шкурки, изготовленной из изометричного зерна Э5 №40, семидесяти трехпроцентная насыпка
Анализируя шлифовальные шлифы указанных структур, можно сделать вывод, что при стопроцентной насыпке зерна имеют меньшую площадь
контакта с клеевым слоем, чем у шлифовальной шкурки с семидесятитрехпроцентной насыпкой.
Из представленных на рис. 20, 21 микрошлифов видно, что объем свободного пространства между зернами у шкурок с редкой насыпкой больше,
чем у шкурок с плотной насыпкой. На основании вышеизложенного можно
сделать вывод, что увеличение свободного пространства между зернами создает благоприятные условия для стружкоемкости инструмента, что положительно сказывается на производительности и чистоте поверхности обрабатываемого объекта.
Для проверки прочности крепления абразивного зерна в клеевом слое с
различной структурой насыпки были проведены экспериментальные исследования, которые позволили определить среднюю величину силы, необходимой для вырыва зерна с поверхности тканевой шлифовальной шкурки №40
со сто, семидесяти трех и пятидесятипроцентной насыпкой зерна.
После обработки результатов исследований строится теоретическая
кривая распределения в координатах Рг и n/N (рис. 22).
Таким образом, можно сделать вывод, что прочность крепления абразивных зерен в шлифовальных шкурках с редкой насыпкой выше, чем у
шлифовальных шкурок с плотной насыпкой.
Существенное влияние на производительность абразивного инструмента оказывает продолжительность его работы. С течением времени произво34
дительность падает, причем особенно резко в начале работы шкурки, затем
более полого, что обусловлено особенностями износа и затупления инструмента. Снижение производительности во время шлифования обусловлено
двумя причинами: частичной потерей зерен и засаливанием шкурки.
При изучении влияния различных технических характеристик абразивного инструмента на процесс шлифования древесины установлено, что снижение режущей способности шлифовальных шкурок может происходить по
трем основным причинам: выкрашивание абразивного зерна или отделение
его основы вместе с клеем, заполнение промежутков между зернами сошлифованным материалом, затупление зерна.
Рис. 22. Кривая распределения прочности крепления зерна в клеевом слое
Как показали экспериментальные исследования, при работе шлифовальной ленты в резании участвуют лишь 20-30 % зерен от общего количества. Остальные зерна только способствуют застреванию отходов шлифования в межзерновом пространстве. Поэтому удаление этой части зерен позволит снизить засаливание инструмента. Однако указанные зерна, кроме функции своеобразного сборника отходов шлифования, выполняют важную
функцию «абразивной щетки», которая сама стружки не образует, но обеспечивает вынос из зоны шлифования стружки, срезанной активными зернами,
тем самым способствуя нормальному течению шлифовального процесса. Поэтому просто хаотичное нанесение 20-30 % зерен на основу приведет к
нарушению хода этого процесса, снижению производительности шлифования. Проблема может быть решена, если зерна располагать рядами шириной
3 зерна и расстояниями между ними в 15 размеров зерна, так, чтобы предотвратить образование наростов большой длины вследствие опекания пыли и
связки. Шкурка с таким расположением зерен напоминает шлифовальную
шкурку с прерывистой рабочей поверхностью (с программным нанесением
зерен). Однако последняя имеет участки абразива шириной 2-3 мм, т.е. создаются условия для прилипания и механического защемления стружки.
Спекание пыли вокруг активных зерен и наличие зерен за ними может способствовать образованию наростов. Шкурки с предлагаемым расположением
35
зерен всего этого лишены, условия работы режущих зерен таких шлифовальных лент максимально приближены к условиям работы лезвийных инструментов, что способствует повышению ее режущей способности.
Согласно перечисленным условиям были изготовлены шлифовальные
ленты на бумажной основе, длиной 8 м, шириной 0,2 м, зернистостью 25.
Связующее – синтетическая. Абразив наносился рядами шириной в три зерна
(0,6 мм) и интервалом между рядами 15 размеров зерен (9 мм). Угол наклона
к направлению движения ленты 80º. Зерна по длине ряда наносились плотно,
без интервалов, рис. 23.
Рис. 23. Шлифовальная лента с размещением зерен на основе по специальной схеме
Шлифовались образцы из древесины березы. Скорость резания 25 м/с,
давление прижима 3 кПа.
Результаты производственных испытаний показали, что износостойкость
абразивной ленты, оснащенной зернами Э5№25 насыпкой в электростатическом поле по разработанной схеме, превышает износостойкость обычной
шкурки на 30-35 %. Производительность процесса шлифования увеличилась в
1,25 раза. Признаков прилипания и механического защемления стружки не
обнаружено. У некоторых активных зерен отмечено появление наростов
опекшейся пыли, но длина их не достигает среднего ряда.
В шестой главе «Технико-экономическая эффективность внедрения шлифовальных лент с размещением зерен по специальной схеме»
изложена методика расчета экономического эффекта применения шлифовальных лент с нанесением зерен по разработанной схеме.
При среднем объеме выпуска шлифованной древесины 250 т. м2, с учетом среднего повышения износостойкости шлифовальных лент в 1,3 раза
можно сделать вывод, что потребное количество шлифовальных лент снизится на: 43800 – 33692 = 10108 штук в год. При средней стоимости абразивной
ленты 800 рублей годовой экономический эффект от внедрения шкурок нового образца в условиях предприятия может составить 8 млн. руб. в год.
Применение разработанной схемы нанесения зерен на основу позволяет повысить эффективность процесса шлифования древесины на деревообрабатывающих и мебельных предприятиях. Экономический эффект может достигать 32 руб./м2.
36
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ состояния вопроса формирования чистовой поверхности древесины шлифованием, несмотря на актуальность проблемы подготовки поверхности древесины под отделку, показывает отсутствие в последние годы
исследовательских работ в этом направлении.
2. Режущая кромка рабочей поверхности абразивного инструмента, отражающая кинетику изменения профиля формообразующего элемента в процессе шлифования древесины, описана математической моделью износа абразивного зерна.
3. Математико-статистическая модель многогранного абразивного зерна,
включающая размер, форму и ориентацию частиц на поверхности инструмента позволяет обосновать длительность периодов износостойкости шлифовального инструмента на основании характеристик излома и износа зерна.
4. Математическая модель износостойкости шлифовальных лент, включающая объем межзернового пространства и давление прижима по мере их
затупления, позволяет обосновать полное использование их режущих
свойств и увеличить продолжительность работы.
5. Робастная регрессионная модель обработки экспериментальных данных, основанная на использовании обобщенной модели Лассо, позволяет вывести зависимость производительности и качества процесса шлифования
древесины от зернистости абразивного инструмента.
6. Повышение поверхностной энергии древесины, подлежащей отделке,
можно достичь шлифованием, что обеспечит улучшение условий смачивания, и в конечном итоге, позволит повысить качество защитно-декоративных
покрытий.
7. Сравнительный анализ различных методов шлифования на основании
экспериментальных исследований показывает, что изготовление абразивных
шкурок для обработки древесины целесообразно производить с насыпкой до 50
%. Шлифовальное зерно необходимо применять повышенной основной фракции, что увеличивает количество активных зерен, а, следовательно, и производительность процесса абразивной обработки:
 при уменьшении процента насыпки абразивных зерен увеличивается
прочность их закрепления в клеевом слое, что оказывает положительное влияние на износостойкость шлифовального инструмента.
 для увеличения производительности и износостойкости шлифовального инструмента необходимо стремиться к увеличению межзернового пространства.
8. Производительность процесса шлифования древесины зависит от зернистости инструмента и давления прижима, существенное влияние оказывают скоростные режимы и ширина контактной площадки в зоне резания.
9. Переход к научно-обоснованному лезвийному процессу шлифования
древесины позволяет повысить производительность процесса шлифования на
25-30% и износостойкость шлифовальных шкурок на 30-35%. Этот эффект достигается при расположении зерен на основу рядами шириной три размера
37
зерна, под углом восемьдесят градусов к направлению движения ленты с расстоянием между рядами, соответствующим пятнадцати диаметрам зерен основной фракции. Экономический эффект от использования данного абразивного инструмента на мебельных и деревообрабатывающих предприятиях может достигать 32 рублей на один квадратный метр шлифованной древесины.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
Монографии
1. Сергеевичев А.В. Формирование поверхности древесины и древесных материалов шлифованием. [Текст] / А.В. Сергеевичев - СПб.: СПбГЛТУ, 2015. –
136 с.
Статьи в ведущих рецензируемых журналах
2. Сергеевичев А.В. Повышение качества оцилиндрованных бревен путем
совершенствования механизма резания. [Текст] / А.В. Сергеевичев // Деревообрабатывающая промышленность. Вып. 1, 2003. – С. 11.
3. Сергеевичев А.В. Изготовление оцилиндрованных бревен и точность обработки. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.Ю. Волков // ИВУЗ «Лесной журнал». №5, 2007. – С.
72-77.
4. Сергеевичев А.В. Основные характеристики процесса шлифования древесины
и древесных материалов. [Текст] / А.В. Сергеевичев // Известия СанктПетербургской лесотехнической академии. Вып. 206, 2014. – С. 124-138.
5. Сергеевичев А.В. Формирование поверхности твердых тел: граничная область
материал-среда. [Текст] / А.В. Сергеевичев, В.А. Соколова, В.О. Кушнерев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 208, 2014. – С. 138-152.
6. Сергеевичев А.В. Анализ исследований геометрии зерна и динамики процесса шлифования. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев // Системы. Методы. Технологии. № 1 (25), 2015. – С. 129-134.
7. Сергеевичев А.В. Форма режущих кромок рабочей поверхности абразивного инструмента для шлифования древесины и древесных материалов. [Текст] /
А.В. Сергеевичев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии.
Вып. 210, 2015. – С. 169-180.
8. Сергеевичев А.В. Анализ режимов шлифования древесины и древесных материалов с позиции активных зерен. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев, Ар.А.
Федяев // Системы. Методы. Технологии. № 3 (27), 2015. – С. 123-127.
9. Сергеевичев А.В. Анализ разрушения абразивных зерен при шлифовании
древесины и древесных материалов. [Текст] / А.В. Сергеевичев // ИВУЗ «Лесной журнал». №5, 2015. – С. 117-125.
10. Сергеевичев А.В. Анализ исследований процесса резания при шлифовании древесины и древесных материалов с позиции активных зерен. [Текст] /
А.В. Сергеевичев, А.В. Семенов, Е.О. Овчарова // Известия СанктПетербургской лесотехнической академии. Вып. 213, 2015. – С. 212-223.
11. Сергеевичев А.В. Аналитическое обоснование износостойкости шлифовальных лент с целью повышения их работоспособности. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.М. Артеменков // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 214, 2016. – С. 190-203.
38
12. Сергеевичев А.В. Статистическая многогранная модель абразивного зерна. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев // Системы. Методы. Технологии. №
3 (31), 2016. – С. 99-106.
13. Сергеевичев А.В. Анализ нагрева шлифовальных лент при обработке древесины и древесных материалов. [Текст] / А.В. Сергеевичев // Известия СанктПетербургской лесотехнической академии. Вып. 217, 2016. – С. 206-219.
14. Сергеевичев А.В. Повышение износостойкости шлифовальных лент.
[Текст] / А.В. Сергеевичев // Труды БГТУ. Лесная и деревообрабатывающая
промышленность. Вып. 2 (184), 2016. – С. 229-234.
15. Сергеевичев В.В. Повышение качества комбинированной фанеры. [Текст] /
В.В. Сергеевичев, А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев, Е.Г. Кузнецова, Ар.А. Федяев
// Системы. Методы. Технологии. № 4 (32), 2016. – С. 148-153.
16. Сергеевичев А.В. Определение объема межзернового пространства шлифовального инструмента при обработке древесины и древесных материалов.
[Текст] / А.В. Сергеевичев, А.М. Артеменков // Известия Санкт-Петербургской
лесотехнической академии. Вып. 218, 2017. – С. 174-186.
17. Сергеевичев А.В. Анализ влияния параметров режущего инструмента и режимов резания на качественные и мощностные показатели в условиях оцилиндровки бревен. [Текст] / А.В. Сергеевичев, В.О. Кушнерев // Известия СанктПетербургской лесотехнической академии. Вып. 219, 2017. – С. 193-206.
18. Семенов А.В. Анализ способов повышения стойкости абразивных лент в
условиях обработки древесины и древесных материалов. [Текст] / А.В. Семенов,
А.В. Сергеевичев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии.
Вып. 222, 2018. – С. 178-192.
В сборниках докладов на конференциях
19. Сергеевичев А.В. Состояние вопроса шлифования древесины. [Текст] / А.В.
Сергеевичев / Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования
в условиях рынка: сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. СПб.: СПбГЛТА, 2008. – С. 134-136.
20. Сергеевичев А.В. Анализ современных методов повышения износостойкости
шлифовальных лент в деревообработке. [Текст] / А.В. Сергеевичев /
Современные проблемы лесозаготовительных производств, производства материалов и изделий из древесины: пиломатериалы, фанера, плиты, деревянные дома заводского изготовления, столярно-строительные изделия: материалы международной
научно-практической конференции. СПб.: НП «НОЦ МТД», 2009. Т.1. – С. 81-83.
21. Сергеевичев А.В. Классификация методов повышения износостойкости дереворежущих инструментов. [Текст] / А.В. Сергеевичев, В.В. Бегарь / Современные
проблемы механической технологии древесины: материалы международной научно-практической конференции. СПб.:СПбГЛТА, 2010. – С. 137-140.
22. Сергеевичев А.В. Зависимость износостойкости шлифовальных лент от их параметров при постоянном давлении прижима. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.Н. Фурин /
Современные проблемы механической технологии древесины: материалы международной научно-практической конференции. СПб.:СПбГЛТА, 2010. – С. 165-171.
23. Сергеевичев А.В. Механическая обработка поверхностей твердых тел.
[Текст] / А.В. Сергеевичев, В.А. Соколова / Современные проблемы и перспективы
рационального лесопользования в условиях рынка: сборник материалов Междуна39
родной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. СПб.:
СПбГЛТУ, 2013. – С. 152-160.
24. Сергеевичев А.В. Технология нанесения абразивного зерна на основу при
изготовлении шлифовальной шкурки. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев / Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка: материалы международной научно-технической конференции преподавателей, студентов, аспирантов и докторантов в рамках научной темы «Методология развития региональной системы лесопользования в Республике Коми». Сыктывкар.: СЛИ, 2013. –
С. 86-90.
25. Сергеевичев А.В. К вопросу оптимизации процессов шлифования и полирования твердых тел. [Текст] / А.В. Сергеевичев, А.А. Федяев, В.О. Кушнерев / Труды Братского государственного университета. Братск: БрГУ, 2013. – С.148-153.
26. Сергеевичев А.В. Виброустойчивость деревообрабатывающего оборудования. [Текст] / А.В. Сергеевичев, С.П. Гузюк, В.О. Кушнерев / Современные проблемы переработки древесины: материалы международной научно-практической
конференции. СПб.:СПбГЛТУ, 2014. – С. 50-56.
27. Сергеевичев А.В. Повышение износостойкости шлифовальных лент. [Текст]
/ А.В. Сергеевичев, А.И. Травкина / Современные проблемы переработки древесины:
материалы
международной
научно-практической
конференции.
СПб.:СПбГЛТУ, 2014. – С. 56-62.
28. Гузюк С.П. Состояние и тенденции развития оборудования в деревообрабатывающей отрасли. [Текст] / С.П. Гузюк, А.В. Сергеевичев, В.О. Кушнерев / Современные
проблемы переработки древесины: материалы международной научно-практической
конференции. СПб.: НП «НОЦ МТД», 2015. – С. 61-63.
29. Сергеевичев А.В. Граничная область материал-среда при шлифовании древесины и древесных материалов. [Текст] / А.В. Сергеевичев, Е.О. Овчарова / Современные
проблемы переработки древесины: материалы международной научно-практической
конференции. СПб.: НП «НОЦ МТД», 2015. – С. 71-78.
30. Сергеевичев А.В. Затупление шлифовальных лент при обработке древесины и
древесных материалов. [Текст] / А.В. Сергеевичев / Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы первой международной научно-технической
конференции. СПб.: СПбГЛТУ, 2016. Т.2. – С. 111-113.
31. Семенов А.В. Износ шлифовального инструмента при обработке древесины
на основе анализа работы единичного абразивного зерна. [Текст] / А.В. Семенов,
А.В. Сергеевичев, Е.О. Овчарова / Леса России: политика, промышленность, наука,
образование: материалы второй международной научно-технической конференции.
СПб.: СПбГЛТУ, 2017. Т.3. – С. 120-123.
32. Сергеевичев А.В. Анализ формы режущих кромок шлифовального инструмента для обработки древесины. [Текст] / А.В. Сергеевичев / Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы второй международной научно-технической конференции. СПб.: СПбГЛТУ, 2017. Т.3. – С. 123-126.
Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.220.03
или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер. 5. Санктпетербургский государственный лесотехнический университет имени С.М.
Кирова.
40
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
1 822 Кб
Теги
древесины, резанием, поверхности, чистовой, формирование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа