Износостойкость режущего инструмента при обработке композиционных материалов на древесной основе (13.04.2009)

Автор: Абразумов Владимир Владимирович

_______________

АБРАЗУМОВ Владимир Владимирович

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

ПРИ ОБРАБОТКЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ДРЕВЕСНОЙ ОСНОВЕ

05.21.05 – Древесиноведение, технология

и оборудование деревообработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО

"Московский государственный университет леса"

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Станислав Николаевич Рыкунин

доктор технических наук, профессор

Евгений Анатольевич Памфилов

доктор технических наук, профессор

Анатолий Константинович Прокопенко

Ведущая организация – ОАО "Мегаполис инструмент"

Защита состоится « » июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.03 при ГОУ ВПО "Московский государственный университет леса" в ауд. 1222 по адресу: 141005, Московская область, Мытищи-5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУЛ.

Автореферат разослан « » марта 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Б.М. Рыбин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В рамках национальной программы, направленной на решение жилищной проблемы в стране, правительством Российской Федерации уделяется большое внимание развитию малоэтажного строительства и, в первую очередь, деревянного домостроения. Реализация намеченной программы предполагает широкое использование как натуральной древесины, прошедшей глубокую стадию переработки, так и созданных на её основе экологически чистых композиционных материалов, производство которых успешно осваивается и будет неуклонно расширяться в будущем. Несомненным достоинством этих материалов является легкость получения большого их ассортимента с требуемыми физико-механическими и потребительскими свойствами и, не менее важным, возможность использования древесных отходов и низкокачественной древесины, которая непригодна в фанерном производстве и лесопилении.

На деревообрабатывающих производствах древесные композиционные материалы подвергаются различным видам механической обработки с использованием современного высокоавтоматизированного оборудования, эффективность работы которого существенно зависит от стойкости и надежности режущего инструмента. В связи с этим инструмент должен обладать высокими эксплуатационными характеристиками и в полной мере обеспечивать возрастающие требования к точности и качеству обработки в условиях высокопроизводительного резания. Поэтому в настоящее время проблема создания эффективных и надежных режущих инструментов для обработки широкой гаммы композиционных материалов на древесной основе является весьма актуальной. Успешное решение этих задач требует

комплексного подхода, который предполагает как создание высококачественного инструмента на стадии его производства, так и высокий уровень подготовки его в доэксплуатационный период и строгое соблюдение технологических требований в процессе эксплуатации.

Уровень показателей стойкости и надежности режущего инструмента определяется, в первую очередь, характеристиками физико-механических свойств инструментального материала, в связи с чем направление, связанное с совершенствованием и разработкой новых материалов, было и остается определяющим. Тем не менее, инструментальные материалы, обладающие высокой твердостью и износостойкостью при резании неметаллических материалов, могут быть далеко неэффективны при обработке композиционных материалов на древесной основе, что связано с особенностями их строения и свойств. Поэтому исследования обрабатываемости резанием древесных композитов с целью выбора износостойкого инструментального материала для режущей части инструмента являются востребованными в настоящее время.

Комплексные научные исследования в области резания древесных композитов практически не проводятся с середины 90-х г.г. прошлого века. Необходимость таких исследований в настоящее время вызвана потребностью обработки современных композиционных материалов, недавно появившимся на отечественном рынке, и отсутствием обоснованных рекомендаций по выбору материала инструмента и режимов обработки. Кроме того, успехи, достигнутые в области материаловедения при создании наноструктурных инструментальных материалов, которые обладают высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами и представляют несомненный интерес для оснащения ими дереворежущего инструмента, предопределяют направление исследований их режущих свойств в этой области.

Успешное решение задач, связанных с повышением стойкости и надежности режущего инструмента, неразрывно связано с дальнейшей разработкой теории процесса резания древесных композитов, более глубоким изучением физических явлений, протекающих на контактных поверхностях режущей части резца, выявлением кинетики изнашивания различных видов инструментальных материалов и факторов, определяющих их износостойкость, и поиск путей повышения работоспособности инструментальных систем. В связи с этим тема диссертационной работы является актуальной.

Цель работы: разработать структурные модели гетерофазных транстропных и трансверсально изотропных древесных композиционных материалов, на их основе представить модели процессов взаимодействия отдельных структурных составляющих с функциональными поверхностями режущей части инструмента, выявить основные факторы, влияющие на формирование механизмов изнашивания различных инструментальных материалов, и наметить пути повышения стойкости и работоспособности режущего инструмента.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать структурные модели композиционных материалов с позиции влияния их структурных составляющих на физические явления в зоне резания и на микроконтактных площадках режущей части инструмента.

2. Разработать математическую модель тепловых явлений, сопровождающих процесс резания древесных композиционных материалов с учётом их структурных особенностей. На основе численных экспериментов, выполненных на математической модели, произвести анализ влияния на распределение температуры на активных поверхностях режущего клина теплофизических свойств инструментального и обрабатываемого материалов резания, структуры древесных композитов и режимов резания.

3. Рассмотреть явления, протекающие на микроконтактных площадках режущего клина в процессе резания, и разработать модели взаимодействия структурных составляющих инструментального и обрабатываемого материалов.

4. Исследовать кинетику изнашивания микроповерхностных слоев инструментального материала на контактных площадках режущего клина и выявить влияние тепловых процессов в зоне резания на формирование механизмов изнашивания для различных марок инструментальных материалов.

5. Исследовать влияние параметров морфологического строения инструментальных материалов на формирование механизмов изнашивания контактных поверхностей режущего клина и их износостойкость.

6. Разработать требования к инструментальным материалам, которые должны обеспечивать высокую износостойкость и надежность инструмента при резании композиционных материалов на древесной основе, и наметить пути их реализации.


загрузка...