Методика экспериментальных исследований стойкостных показателей         

    4.1.1. Обоснование выбора переменных и постоянных факторов

   Проведение исследований стойкостных показателей дереворежущего инструмента поверхностные слои которого упрочнены гальваническим хромированием с введенными углеродами ставит цель установления целесообразности данного метода упрочнения режущих элементов.В связи с этим принимается минимальное количество переменных факторов.

   Анализ литературных источников стойкостных показателей при механической обработке выявил определенные закономерности влияния отдельно взятых переменных факторов, многие из которых имеют практически одинаковый характер интенсивности затупления для любых древесных как натуральных, так и композитных материалов.

   Учитывая вышеизложенное в качестве переменных факторов принята средняя толщина стружки и угол заострения режущего элемента. Эти факторы оказывают влияние на интенсивность затупления с отличием в зависимости от обрабатываемых материалов, наличия расхождений в физико-химических свойствах последних и режимов работы оборудования.

  Поэтому, для избежания случайных погрешностей стойкостных показателей необходимо предусмотреть древесный материал имеющий высокую однородность физико-механических свойств. Таким материалом может быть принята плита MDF которая характеризуется наружными слоями с высокой степенью уплотненности (плотность свыше 10). В то же время благодаря тому, что плита формируется из волокон она имеет равномерный средний слой высокой степени плотности порядка 7 кН/м³. Притом плотность такого плитного материала практически не изменяется по всей длине и ширине плиты, что важно при выполнении исследований по показателям процессов резания.

   На основании вышеизложенного, условия опытов проведения стойкостных испытаний представлены в табл. 4.1.

        4.1.2. Выбор показателя стойкости инструмента

   Меру оценки изнашивающего действия материала можно выразить через коэффициент, равный отношению величины износа инструмента при обработке

эталонного материала к величине износа при обработке исследуемого. Этот коэффициент является относительным показателем и он может служить основой при внедрении в производство новых древесных материалов.

   При исследовании стойкостных показателей различных инструментальных сталей, методов упрочнения относительный коэффициент не может дать полную оценку целесообразности использования наиболее рационального решения так как в процессе резания древесных материалов на износ инструмента влияет множество одновременно действующих факторов, взаимосвязанных между собой.

                                                                                                             Таблица 4.1

         Условия проведения исследований стойкости

                                    инструментальных сталей

   Поэтому при выполнении исследований в направлении целесообразности использования методов упрочнения или марки стали необходимо иметь показатель количественной оценки который бы позволил не только оценить состояние режущей кромки, но и использовать этот параметр при проектировании специального инструмента, а также при разработке технологических режимов заточки. Таким выходным показателем может быть либо радиус скругления режущей кромки, либо его линейный износ по биссектрисе угла заострения режущего элемента. Так как эти показатели взаимосвязаны между собой, то с учетом возможностей, принят выходной показатель линейного износа.

   Изменение плотности плиты MDF , принятой как объект обработки, по толщине определяет, что величина линейного износа должна измеряется в двух зонах (в зоне пластей и средней части).

                  4.1.3. Методическая сетка опытов

   Анализ влияния факторов на стойкостные показатели процессов резания показывают наличие априорной информации о существенности кривизны поверхности оптима, позволяющей проводить эксперимент с реализацией математического метода планирования второго порядка.

   Согласно рекомендациям А.А. Пижурина и других ученых, в настоящее время наиболее целесообразно использовать оптимальные планы, которые обладают достоинствами в сравнении с другими планами по получению более точных теоретических зависимостей, существенно приближенных к экспериментальным значениям выходных величин.

   Данные планы представляют собой определенные выборки строк из полного факторного эксперимента типа. Притом, все переменные факторы варьируются только на трех уровнях, что весьма важно в решении вопросов по подготовке образцов, режущего инструмента и наладки экспериментальной установки.

   Для двух переменных факторов методическая сетка опытов при условии проведения исследований (табл.4.1) имеет вид представленный в табл. 4.3.

   Для реализации методической сетки опытов с учетом уровней варьирования, физико-механических свойств плиты MDF и выходных показателей по стойкости инструмента наиболее приемлема экспериментальная установка, использующая метод цилиндрического фрезерования.

   Данная экспериментальная установка, позволяет сравнительно быстро получать необходимое затупление режущего элемента с минимальным расходом объекта обработки. Установка изготовлена на базе фрезерного станка. После доработки базовой модели, экспериментальная установка имеет подающий механизм с бесступенчатым изменением скорости подачи заготовки. Кроме этого установка может работать в двух вариантах. Первый вариант позволяет выполнять процесс фрезерования со снятием необходимой высоты припуска, а второй – производить срезание стружки по всей ширине образца.

   На установке используется фрезерный инструмент со сменными режущими элементами.

   Для выполнения экспериментальных работ резцы выполнены из сталей 9ХФ, 8Х6НФТ И Р6М5. Выбор данных марок сталей обусловлен широким их использованием для изготовления дереворежущих инструментов, а также отличием по содержанию хрома. Химический состав выбранных инструментальных сталей представлен в табл. 4.2.

                                                                                                     Таблица 4.2

 Химический состав легированных сталей используемых для

                         дереворежущего инструмента                                                                           

                                                                                                               Таблица 4.3

     Результаты исследований линейного износа по биссектрисе угла

                                      заострения для стали 9ХФ

          4.2.Результаты исследований стойкостных показателей