Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Варданян Армен Карленович

Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня
<
Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Варданян Армен Карленович. Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня : ил РГБ ОД 61:85-5/2029

Содержание к диссертации

Введение

2. Состояние вопроса

2.1. Современное состояние производства облицовочных плит из природного камня 10

2.I.I. Классификация камнераспиловочных станков и технологические схемы распиловки 12

2.2. Некоторые особенности процесса шлифования (микрорезания) материалов 19

2.3. Анализ работ в области алмазной обработки камня 22

2.4. Цель и задачи исследования 32

3. Методика исследований 34

3.1. Выбор методики, измеряемые параметры и математическая обработка экспериментальных данных 36

3.2. Обрабатываемый материал 38

3.3. Экспериментальный станок, режущий инструмент, измерительная аппаратура 39

3.3.1. Экспериментальный станок 39

3.3.2. Режущий инструмент 41

3.3.3. Измерительная аппаратура 41

3.3.4. Прибор системы автоматического регулирования (САР) "Прогресс-3" 42

3.4. Методика определения износа 45

3.5. Методика исследования механизма изнашиваемости

РЇЇИ 47

4. Исследование силовых показателей при алмазно-дисковой распиловке камня . 50

4.1. Экспериментальное определение силы микрорезания единичным зерном 50

4.2. Метод расчета составляющих сил резания 53

4.3. Экспериментальные исследования влияния режимов резания на силы резания 57

4.3.1. Влияние минутной подачи 58

4.3.2. Влияние скорости резания 61

4.3.3. Влияние глубины резания 63

4.4. Исследование процесса совместной распиловки гранита и туфа 66

4.5. Влияние физико-механических свойств обрабатываемого камня на силы резания 70

4.6. Удельная работа резания 74

4.7. Выводы 76

5. Исслщование изнашиваемости алмазного диска при рас пиловке природного камня 79

5.1. Теоретические предпосылки 79

5.2. Влияние режимов резания на изнашиваемость алмазного инструмента 80

5.2.1. Влияние подачи 80

5.2.2. Влияние скорости 84

5.2.3. Влияние глубины резания 85

5.3. Влияние физико-механических свойств обрабатываемого камня на удельный износ алмазного инструмента 87

5.4. Некоторые особенности механизма изнашиваемости алмазного инструмента при распиловке камня . 88

5.4.1. Механизм изнашиваемости алмазного зерна . 88

5.4.2. Механизм изнашиваемости связки 93

5.5. Описание режущей поверхности алмазного инструмента посредством цепей Маркова 96

5.6. Выводы 112

6. Выбор оптимальных решмов резания при алмазно-дисковой распиловке камня с применением системы автоматического регулирования (сар) 115

6.1. Математическая модель автоматической стабилизации заданной номинальной мощности резания 116

6.2. Система автоматической стабилизации мощности резания за счет изменения подачи 119

6.3. Выбор оптимальных режимов резания 124

6.4. Исследование работоспособности САР "Прогресс-3" при алмазно-дисковой распиловке камней с различными физико-механическими свойствами 132

6.5. Экономическая эффективность оптимизации режимов резания в системе автоматического регулирования алмазно-дисковой распиловки камня 136

6.6. Выводы 145

7. Заключение 147

Указатель литературы

Введение к работе

Решением ХХУІ съезда КПСС предусматривается "обеспечить дальнейший экономический прогресс общества, глубокие качественные сдвиги в материально-технической базе на основе ускорения научно-технического прогресса, интенсификации общественного производства, повышения его эффективности".

В частности, большие задачи стоят перед промышленностью строительных материалов в деле резкого повышения объема производства и улучшения качества строительных материалов, в том числе облицовочного естественного камня, производство которого к концу XI пятилетки увеличится в 1,6 раза и будет доведено до II млн.кв.м. Такой рост объема производства облицовочного камня может быть обеспечен за счет совершенствования и внедрения более эффективных технологических схем и оборудования.

Широкому внедрению прогрессивного камнеобрабатывающего оборудования с использованием различных методов алмазного резания во многом способствовали труды коллективов таких научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов, как ВНИИАл-маз, ИСМ АН УССР, ВНИПИИСтромсырье, НПО "Камень и силикаты", ВНИИНЕРУД, Карагандинский и Киевский политехнический институты, "Гипростроглмашина" (г.Киев), СКТБ "Строммашина" (г.Ленинакан)и др.

Одной из самых трудоемких операций при производстве облицовочных плит является распиловка блоков, которая в основном

осуществляется штрипсовыми распиловочными станками, а в последние годы и алмазными дисками. Несмотря на то, что процесс алмазно-дисковой распиловки камня, благодаря применяемым высоким скоростям резания, в несколько раз производительнее алмазно-штрипсовой, 80% блоков распиливаются штрипсовыми станками. Это объясняется тем, что традиционно добываются крупные блоки, которые распиливаются крупногабаритными многоштрипсовыми станками. С появлением различных технологических схем алмазно-дисковой распиловки открываются широкие перспективы эффективного использования некондиционных блоков и блоков малых размеров для производства тонких облицовочных плит, что позволит более полноценно использовать запасы месторождений и повысить выход блоков из горной массы.

Известно, что эффективность камнеобрабатывающих станков и поточных линий во многом предопределяется работоспособностью режущего органа и правильным выбором режимов резания. Отсутствие обоснованных данных по выявлению условий эффективной эксплуатации дорогостоящего алмазного инструмента является тормозом для быстрого расширения сферы применения алмазно-дисковой распиловки горных пород. Поэтому разработка методов эффективного использования алмазно-дискового инструмента при резании горных пород путем оптимизации режимов резания в системе автоматического регулирования с помощью адаптивного алгоритма, составленного с использованием законов удельных сил и износа инструмента, является актуальной задачей, отвечающей современным требованиям производства и будет способствовать прогрессу отрасли.

Целью работы является разработка методов эффективного использования алмазно-дискового инструмента при резании горных пород путем оптимизации режимов резания и их автоматического регулирования, приводящих к повышению производительности алмазно-дисковых

станков и поточных линий, а также снижение удельного расхода алмазного инструмента.

Идея работы заключается в повышении работоспособности алмазных дисков посредством выбора оптимальных режимов резания, обеспечивающих условия нормального самозатачивания инструмента и стабилизации мощности резания, благодаря автоматическому регулированию.

Научные положения, разработанные лично диссертантом и их новизна.

Разработана новая методика расчета составляющих сил резания при алмазно-дисковой распиловке, охватывающая широкий диапазон свойств горных пород.

Впервые разработана методика исследования изнашиваемости алмазного инструмента, основанная на обработке экспериментальных данных профилограмм элементарных режущих профилей по модели однородной цепи Маркова, что позволяет прогнозировать режущие способности алмазного инструмента при различных условиях резания.

Предложен и осуществлен способ совместной алмазно-дисковой распиловки гранита и туфа (А.с. 667405, А.с. 718280), обеспечивающий нормальные условия самозатачивания инструмента при резании твердых пород.

Определены оптимальные режимы резания, исходя из закономерностей изменения удельных сил резания, удельного износа инструмента и входных параметров автоматического регулирования.

Исследована надежность работы прибора САР "Прогресс-3" -(А.с. 854735) в лабораторных и производственных условиях.

Выявлена экономическая эффективность применения алмазно-дисковой распиловки горных пород, обладающих различными физико-механическими свойствами, с использованием системы автоматической стабилизации мощности в зависимости от условий резания.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: анализом результатов экспериментальных и теоретических работ, а также опыта алмазной обработки камня; экспериментально-аналитическим определением составляющих сил резания, износа алмазно-дискового инструмента, оптимальных режимов резания и входных параметров автоматического регулирования при сходимости теоретических и экспериментальных результатов с коэффициентом вариации 10-12%; использованием при экспериментах современной измерительной аппаратуры и ЭВМ EC-I022 для опре- , деления составляющих сил резания и режущей способности алмазного инструмента; технико-экономическим анализом эффективности применения оптимальных режимов резания в системе автоматического регулирования; внедрением разработанных рекомендаций и прибора САР "Прогресс-3" с высокой экономической эффективностью.

Значение работы. Научное значение заключается в разработке: адаптивного алгоритма для оптимизации режимов резания в системе автоматического регулирования; оригинальной методики исследования изнашиваемости алмазного инструмента и прогнозирования его режущей способности при различных условиях обработки; объективного способа повышения работоспособности алмазных дисков при резании твердых пород типа гранитов путем совместной распиловки с мягкими абразивными породами типа туфов.

Практическое значение работы заключается в существенном повышении производительности алмазно-дисковых станков и поточных линий и снижении себестоимости производства облицовочных плит из природного камня (до 17%). При проектировании камнеобрабатывающих станков, а также при их эксплуатации успешно использованы предложенные методы расчета составляющих сил резания и удельного износа алмазно-дискового инструмента.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанная мето-

дика и формулы расчета сил резания легли в основу выбора рабочих . параметров серийно выпускаемых алмазно-многодискового станка GMP-059 и поточной линии СМР-058.

Рекомендации по выбору оптимальных режимов резания и использованию разработанного прибора системы автоматического регулирования "Прогресс-3" внедрены на производственном объединении "Ар-тик-туф" Минстройматериалов Армянской CGP на поточных линиях по производству облицовочных плит с годовым экономическим эффектом 75 тыс.руб. на одну линию.

Автор искренне признателен научному руководителю, доктору технических наук, профессору Тер-Азарьеву И.А. и сотрудникам кафедры "Горные машины, рудничные стационарные установки и транспорт" Грузинского политехнического института за оказанную методическую помошь при работе над диссертацией.

Классификация камнераспиловочных станков и технологические схемы распиловки

Наиболее трудоемким процессом обработки камня является распиловка блоков на плиты. Себестоимость этой операции составляет 40-45% от общей стоимости, доля шлифования и полирования - 25-30%, окантовки - 10%.

Чтобы правильно классифицировать камнераспиловочные станки, следует учитывать и твердость обрабатываемого камня. Природные камни по обрабатываемости условно можно разделить на три группы: твердые - типа гранита, средней твердости - типа мрамора и мягкие - типа туфа. Такое подразделение пород проведено, исходя из трудоемкости обработки, с учетом вида разрушающего инструмента и применяемого оборудования.

Распиловочные станки классифицируются: - по виду применяемого режущего инструмента - штрипсовый, дисковый, канатный, ленточный; - по виду ревущего материала - обработка свободным абразивом, алмазными брусками, твердосплавными резцами; - по количеству применяемого инструмента - одноинструментные и многоинструментные; - по способу подачи камня - периодическая, непрерывная; - по назначению выполняемой технологической операции - однопроходная, многопроходная, одноступенчатая, многоступенчатая, ортогональная, двухярусная. В таблице 2.3 приводится классификация камнераспиловочных станков.

При распиловке блоков твердых пород в СССР в основном применяются штрипсово-распиловочные станки традиционного типа (см. таблицу 2.3-1.1) с использованием стальных штрипсов и металли-ческой дроби, производительность которых низка (0,05 м /ч на один штрипс). Блоки мягких пород и породы средней твердости в основном распиливаются алмазньми штрипсами (см. таблицу 2,3-1,2) и дисками. Учитывая, что алмазные диски, благодаря высоким скоростям резания обладают наибольшей производительностью, в последние годы в мировой практике появились различные технологические схемы распиловки с применением алмазных дисков и соответственные конструкции станков и поточных линий (см. таблицу 2.3-2).

Наиболее прогрессивными из них являются алмазно-многодисковые станки (см. таблицу 2.3-2.2) и, так называемые, ортогональные алмазно-дисковые станки (см. таблицу 2.3-2.3) с нес колькими вертикальными и горизонтальным дисками, работающие по ступенчатой схеме. Многими иностранными фирмами делаются настойчивые попытки распиловку твердых пород осуществить алмазными дисками. Так, фирма "Винтер" (ФРГ) предлагает распиловку гранита производить алмазными дисками по многопроходной схеме с малыми глубинами резания, 5-Ю мм на каждый проход и большими значениями подач, 2000-3000 мм/мин. Фирма "Терзаго" (Италия) предлагает оригинальную схему с количеством вертикальных дисков 21 шт с глубиной резания 5-Ю мм, подачей 2000-3000 мм/мин, при этом о достигается производительность 18 м /ч., что примерно в десять раз выше, чем производительность современных традиционных штрип-совых станков.

В табл. 2.3-2.4 показана схема станка многоступенчатой распиловки, где применяются диски с различными диаметрами, в табл. 2.3-2.5 показана схема двухъярусного станка, дающего возможность произвести распиловку с большой глубиной реза дисками малого диаметра. Алмазные канатные станки (см. табл. 2.3-3.1) в последние годы фирма "Бенетти" (Италия) применяет при добыче и пассировке мраморных блоков. Ленточно-алмазные станки (см. табл. 2.3-3.2) не получили распространения из-за отсутствия работоспособного инструмента. В табл. 2.3 приведены также максимальные размеры заготовок, вид инструмента, режимы резания и количество инструментов.

С целью выявления эффективного экономичного способа распиловки камней твердых пород с высоким содержанием кварца в табл. 2.4 приведены сопоставления некоторых характерных показателей процессов алмазно-дисковой, алмазно-штрипсовой и традиционного штрип-сового способов распиловок.

Экспериментальный станок, режущий инструмент, измерительная аппаратура

До настоящего времени в технической литературе почти отсутствуют данные об изменении режущих свойств алмазного инструмента от продолжительности обработки. Если процесс самозатачивания инструмента происходит нормально, то фактор времени не имеет существенного значения, поскольку рабочая поверхность после определенного периода работы возобновляется. Но?когда процесс самозатачивания протекает ненормально вследствии неправильного выбора характеристики круга, режимов резания или из-за твердости и абразивности камня, фактор времени имеет решающее значение, поэтому необходимо знание закономерностей изменения режущих свойств алмазного инструмента,с целью управления процессом резания, создания нормальных условий самозатачивания и сохранения оптимальных условий разрушения. В процессе резания природного камня из-за наличия часто изменяющихся факторов, таких, как твердость камня, режущая способность алмазного инструмента и т.д., поддержание оптимальных режимов резания становится затруднительным, вследствии того, что оператор не в состоянии вовремя корректировать условия резания.

Для повышения эффективности применения алмазного инструмента целесообразно широко применять автоматизированные системы управления при всех видах обработки камня. Несмотря на достигнутые успехи в смежных отраслях по применению САР (система автоматического регулирования) при различных технологических процессах, в камнеобработке делаются только первые попытки. Так, институтом Гипростроммашина разработан и испытан на камнерезных машинах для добычи камня САР для регулирования подачи камнерезной машины в зависиїлости от мощности главного привода. Привод подачи является ассинхронным двигателем с фазовым ротором и тиристорным регулятором в цепи ротора. Тиристоры, поочередно открываясь, замыкают силовую цепь и приводят двигатель подачи к вращению [65] . Аналогичный прибор САР разработан и применен на камнерезных машинах в НИИСМИ им.Дадашева [51 ] . В нашу задачу не входит анализ дос тсинств и недостатков вышеуказанных CAPsотметим лишь, что до настоящего времени они не получили применения в камнеобработке из-за неустойчивой работы.

Работы, проведенные в НИИ камня и силикатов [l7,20], показали, что применение САР открывает новые возможности для эффективного использования алмазного инструмента при резании различных типов камней в заранее заданном оптимальном режиме. Для широкого внедрения САР на камнеобрабатывающих станках и поточных линиях необходимо исследовать изменение режущих свойств в зависимости от условий резания, определить зону оптимальных подач исходя из различных критериев, с целью определения конкретных параметров САР.

Из приведенного краткого обзора литературы можно отметить, что исследованиями алмазной обработки камня занимались ряд научно-исследовательских институтов Союза и накоплен достаточный экспериментальный материал, который был использован при создании и внедрении прогрессивных алмазных инструментов и новых камнеобрабатывающих станков и поточных линий.

Однако несомненные преимущества алмазно-дисковой распиловки (в частности, высокая режущая способность инструмента) в современной камнеобрабатывающей промышленности используются не полностью. Это объясняется недостаточной изученностью механизма протекания процессов изнашиваемости и самозатачивания алмазного дискового инструмента, а также механики процесса дисковой распиловки.

В настоящей работе сделана попытка раскрыть физическую природу изнашиваемости и самозатачивания алмазного инструмента при обработке природных камней, отличающихся различными характеристиками твердости и абразивности, и найти пути автоматического регулирования процесса резания с целью повышения эффективности алмаз но-дисковой распиловки камней, в особенности, твердых пород типа гранита.

Изучение современного состояния производства облицовочных плит из природного камня, анализ существующих способов распиловки блоков на плиты, а также литературных источников, посвященных исследованиям процесса алмазно-дисковой распиловки показали, что в настоящее время одним из эффективных и экономически целесообразных способов производства облицовочных плит является алмазно-дисковая распиловка. Отсутствие обоснованных данных по выявлению условий эффективной эксплуатации дорогостоящего алмазного инструмента приводит к относительно высокой удельной стоимости его в себестоимости производимой продукции. Для снижения удельного расхода алмаза и увеличения производительности процесса необходимо произвести комплекс исследований по выявлению резервов повышения режущих свойств алмазного инструмента.

Целью диссертационной работы является разработка методов эффективного использования алмазно-дискового инструмента при резании горных пород путем оптимизации режимов резания и их автоматического регулирования, приводящих к повышению производительности алмазно-дисковых станков и поточных линий и снижению удельного расхода алмазного инструмента.

Экспериментальные исследования влияния режимов резания на силы резания

Исследованиями механики процесса алмазного резания камня занимаются около 20 лет и, несмотря на сравнительно короткий срок, уже решены многие практические задачи, связанные с выбором оптимальных режимов резания, параметров камнеобрабатывающих станков и поточных линий [2,12,22,28,32,61,64,66,67,78,81,82,83,86]. При создании основ алмазного резания камня большую роль играло использование работ в области резания металлов [14,35,33,40,44,54,72 J , разрушения горных пород [51,57,59] , резания грунтов [26], обработки стекла [4,30,80]и камня[і,ІЗ,І8,26,46,53,68,69,88,92] .

Имеется много теоретических работ, связанных с расчетом сил, возникающих при резании камня, с использованием задач Буссинекса и Штаермана [22, 32] , Гриффитса [22], однако эти работы не получили практического применения, поскольку в них не учтены сложные явления, связанные с учетом влияния сил трения, температуры в зоне контакта и т.д. на силу резания, поэтому определение силы резания в зависимости от режимов резания, физико-механических свойств обрабатываемого камня осуществлялось экспериментальным путем.

Ниже приводятся результаты экспериментальных работ по определению закономерностей изменения составляющих сил резания в зависи 58 мести от режимов резания (минутной подачи, скорости и глубины резания), твердости камня. Влияние минутной подачи

Минутная подача является одним из основных параметров, предопределяющих производительность процесса. Для выявления влияния минутной подачи на силы резания были проведены серии экспериментов при прочих постоянных факторах. С изменением минутной подачи меняется толщина среза. При дисковой распиловке толщина среза меняется также в зависимости от длины дуги контакта диска с камнем, поэтому целесообразно оперировать величиной приведенной средней толщины среза, определяемой соотношением

SM (4.12.)

В табл. П.І приводятся влияние минутной подачи (приведенной толщины среза) на горизонтальную и вертикальную составляющие силы, мощность резания, измеренные двухкомпонектным динамометром, ваттметром и прибором П004 с помощью осциллографа, значения нормальной и тангенциальной составляющих сил резания, расчитанные по формуле (4.9.), и значения удельных сил резания, расчитанные по формуле иПа при резании янцевского гранита, коелгинского мрамора и артикского туфа.

На рис. 4.4а приводится влияние приведенной толщины среза (минутной подачи) на при резании янцевского гранита. С увеличением толщины среза PH,PV, N увеличиваются пропорционально до определенного значения Qn , после чего прямолинейная связь нарушается и переходит в параболическую,

Влияние минутной подачи (приведенной толщины среза) на энергетические показатели при распиловке янцевского гранита. Я7 =30м/с, t =100 мм.

а) - Д,,РН1 N ;б) - рс, р,, f t где степень при Олр больше единицы. Эти же закономерности наблюдаются при изменении Гм и rt (рис. 4.46). Отклонения от прямолинейного закона показывают, что нарушаются нормальные условия резания.

Другой характерной особенностью является то, что прямые ке проходят через начало координат. Величины отрезков, отсекаемых от оси ординат, характеризуют силы трения, которые не участвуют в процессе стружкообразования (диспергирования).

Как видно из рис. 4.46, с увеличением минутной подачи удельная сила резания уменьшается по гиперболическому закону до определенного значения, после чего возрастает. Здесь имеет месте язно выраженная оптимальная зона подачи, которая при распиловке янцевского гранита лежит в пределах SM= 1004-200 мм/мин. Уменьшение удельной силы резания до оптимального значения объясняется уменьшением доли работы трения в общем балансе работ, поэтому с энергетической точки зрения в указанном диапазоне выгоднее резать с максимально высокими значениями подачи.

В табл. П.І и на рис, 4.5 приводятся значения вышеуказанных параметров при резании коелгинского мрамора и артикского туфа. В исследуемом диапазоне минутных подач (приведенной толщины среза) вертикальная, горизонтальная, нормальная и тангенциальная составляющие сил резания, а также мощность резания изменяются по прямолинейному закону, а удельные силы резания -по гиперболическому закону. На рис. 4.5 показаны характеры изменения тангенциальной и удельной сил резания при обработке мрамора (рис. 4.5-1,2) и туфа (см. рис. 4.5-3,4).

Так как с увеличением минутной подачи, в достаточно широком диапазоне, удельная сила резания снижается, окончательный выбер оптимального значения минутной подачи производится исходя из закономерности изменения удельного износа инструмента.

Влияние режимов резания на изнашиваемость алмазного инструмента

То есть с увеличением подачи, удельный путь трения по гиперболе уменьшается (см. рис. 5.I.-I).

Скорость износа инструмента в зависимости от подачи имеет параболический вид (см. рис. 5.1.-2): для гранита Qu= 255- КГ6 - 11,34- Ю 3$г+ 2,08 -S, 2 карат/с; для мрамора Qu= 3,93-Ю б - I,28-I0"3«S2+ 0,3032 ; для туфа 0 = 43,09-КГ6- I3,23-I0 3S?+ 1,36 S2 . (5 6)

Как видно из формулы (5.8), с увеличением подачи скорость износа инструмента уменьшается до определенного значения, после чего увеличивается по параболическому закону. Такой характер зависимости объясняется следующим образом: с увеличением подачи удельный путь трения уменьшается по гиперболическому закону (5.8-1), а толщина среза и сила резания, приходящиеся на единичное зерно, при этом увеличиваются, что при больших значениях подачи приводит к выкрашиванию алмазных зерен и интенсивному истиранию связки диспергированным материалом.

На рис. 5.I.-3 и 5.2 приводится закономерность изменения удель ного износа в зависимости от подачи. Кривые имеют минимумы при определенных значениях подачи, то есть каждая порода имеет свою зону оптимальных подач. При резании гранита после определенного значения подачи наступает катастрофический износ, связанный с выкрашиванием алмазных зерен и температурными явлениями (тепловой износ). Зона оптимальной подачи зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются физико-механические свойства обрабатываемого камня, условия резания, характеристика алмазного инструмента.

На основе обработки приведенных экспериментальных данных получены формулы для расчета удельного износа алмаза в зависимости от подачи на зуб:

При алмазно-дисковой распиловки камня применяются высокие скорости резания. Чем выше скорость резания при одинаковой толщине среза, тем выше производительность процесса, то есть производительность увеличивается прямо пропорционально возрастанию скорости.

Для исследования влияния скорости резания на удельный износ алмазного инструмента необходимо исключить влияние других переменных факторов, в частности, толщины среза, так как при постоянной минутной подаче с увеличением скорости резания уменьшается толщина среза. Поэтому опыты были проведены при постоянном значении толщины среза за счет изменения подачи. В табл. П.2, табл. П.З и рис. 5.3 приводится влияние скорости резания на удельный износ при резании гранита, мрамора и туфа. При резании мрамора и туфа зависимость имеет гиперболический вид и выражается формулами: для мрамора Q =3 10 + 10 карат/мм3; (5 10 ) для туфа (J=I7-I0"9+ Щ- Ю 9 карат/мм3.

Ограничивающим фактором увеличения скорости является жесткость системы станок-инструмент-камень. На практике скорость резания прюленяется в пределах 40 70 м/с. При резании гранита кривая удельный износ-скорость (см. рис. 5.3.-I) имеет параболический вид с минимумом в точке 17=20 м/с, причем минимум зависит от твердости гранита и содержания в нем кварца. В общем виде зависимость удельный износ-скорость при резании гранита имеет следующий вид: %={ +f + kVWl .кацат. Значения постоянных в0,8,,2 и минимального износа при оптимальной скорости резания гранитов различных месторождений приводится в табл. 5.2.

Если снижение удельного износа с увеличением скорости резания объясняется общей теорией абразивного износа материалов, то последующее возрастание удельного износа объясняется повышением мгновенной температуры в зоне контакта и наступлением теплового износа [84, 90] .,

Как было отмечено выше, производительность при дисковой распиловки находится в прямопропорциональной зависимости от глубины резания, а толщина среза на зуб находится в степенной зависимости ). То есть с увеличением глубины резания толщина среза возрастает менее интенсивно, чем производительность. Так как для не-затупленного инструмента скорость его износа пропорциональна толщине среза, то при обработке мрамора и туфа выбирается максимальная глубина, допускаемая конструкцией инструмента.

Похожие диссертации на Разработка методов эффективного использования алмазнодискового инструмента при распиловке природного камня