2. Планирование эксперимента и подбор образцов

Для решения задачи по определению оптимальных режимов термосиловой обработки древесностружечных плит и режимов работы станка методом активного планирования эксперимента был выбран общий критерий оптимизации шероховатости поверхности древесностружечной плиты. Шероховатость поверхности определялась с помощью электронного микроскопа ТСП-4, позволяющего делать снимки вершин и впадин неровностей обработанной поверхности древесностружечной плиты по ГОСТ 10632 – 77 [82]. В ходе предварительного эксперимента по термосиловому воздействию на древесностружечные плиты было установлено, что способ термопротяжки является наиболее приемлемым в достижении наименьшей шероховатости.

Образцы для основного этапа эксперимента были получены из ДСтП, произведённых на линии «Бизон» ЗАО «Красноярский ДОК»,размером 3500*1750*16,3- 17,5 мм с шероховатостью поверхности R_m от 420 до 550 мкм.

Для выполнения операции термопротяжки по облагораживанию древесностружечных плит была выбрана пластина из стали, изготовленная на металлорежущем станке. Поверхность пластины для облагораживания древесной плиты была отшлифована абразивной лентой и отполирована пастой ГОИ (рисунок 3.3 ). Термопротяжный узел собирается из пластины и общего противовеса. Пластина присоединена к противовесу при помощи крепёжных болтов . При этом пластина имеет выемки с внутренней стороны под пружины для изменения силового усилия, одного из входных факторов эксперимента пластины на древесную плиту при её обработке. Термопротяжная пластина при помощи регулировочных винтов крепится к термопротяжному узлу,( рисунок 3.4). Имеющиеся пружины предназначены для регулировки усилия прижима пластины на обрабатываемую плиту.

Рисунок 3.3. Поверхность термопротяжной пластины: 1 – резьбовые отверстия для болтового соединения с противовесом

.

Рисунок 3.4. Термопротяжный узел в разборе: 1 – противовес; 2 – пружины; 3 – термопротяжная пластина с внутренней стороны; 4 – фиксирующие болты для соединения с термопротяжного органа с экспериментальной установкой

Рисунок 3.5.Термопротяжный узел в сборе: 5 – фиксирующие болты для соединения пластины с противовесом.

Рисунок 3.6. Калибровально – термопротяжный узел: 1 – термопротяжная пластина, 2 – противовес, 3 – шестерня зубчатой конической передачи, 4 – фреза для снятия припуска, 5 – фиксирующие болты

Такой калибровально-термопротяжный узел представляет собой организованный узел с механизмами калибровки, термосилового воздействия и смонтирован с механизмом привода ременных передач, который показан на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7. Калибровально-термопротяжный узел с механизмом привода ременных передач

Рисунок 3.8. Общий вид калибровально-термопротяжного станка

Калибровально-термопротяжный станок представляет собой раму, на которой смонтированы узлы привода подачи плиты, электродвигатели, механизмы ременных и зубчатых передач, калибровально-термопротяжный узел.

Рисунок 3.9. Механизм зубчатых передач с редуктором калибровально-термопротяжного станка: 1- подающий стол; 2 – режущий и термопротяжный узел.

Рисунок 3.10. Общий вид калибровально-термопротяжного узла

1–первичный вал; 2–вторичный вал; 3–шкив привода первичного вала; 4–опоры подшипников первичного вала; 5–водило; 6–опора подшипников вторичного вала; 7–опора хвостовика вторичного вала; 8–крепёжные болты опор вторичного вала; 9–коническая передача; 10–фреза; 11–термопротяжный узел; 12 – крепёжные болты фланца опоры вторичного вала; 13–наборные шайбы для изменения положения фрезы на валу; 14–крепёж механизма резания к станине.

Техническая характеристика калибровально – термопротяжного устройства:

Ширина обработки, мм...............................................................................400;

Усилие прижима пластины, H.............................................................100 – 500;

Температура нагрева пластины,⁰С......................................................160 –240;

Скорость протягивания плиты, м/мин........................................................2 - 6.

Постоянные факторы экспериментального исследования принимают следующие значения [105]:

1. линейная скорость вращения фрезы – 2,613 м/с;

2. линейная скорость вращения водила – 6,256 м/с;

3. скорость подачи образца – 0,085 м/с;

4. толщина снимаемого слоя на образце – 0,065 мм.

Основные данные станка для калибрования ДСтП

Наибольшая ширина обрабатываемой ДСтП, мм……………………........290

Длина обрабатываемой ДСтП, мм…………………………..............1000-3500

Наибольшая толщина обрабатываемой ДСтП, мм……………………........20

Максимальная толщина снимаемого слоя при калибровании ДСтП, мм.0,75

Привод, габариты и масса станка

Электродвигатели трёхфазного тока привода вращения фрезы:

мощность, кВт…………………………………………………………...........1,5

число оборотов, мин^-1……………………………………………………..1380

Привода вращения водила:

мощность, кВт………………………………………………………………..1,5

число оборотов, мин^-1……………………………………………………..1480

Привода подачи заготовки:

Мощность, кВт…………………………………………………………........1,3;

число оборотов, мин^-1………………………………………………….....1420;

Максимальная потребляемая мощность станка , кВт………………......4,95;

Габариты станка (длина * ширина * высота)……………...1280 720 1380;

Длина станка вместе с подающими и принимающими столами, мм….4880;

Масса станка, кг…………………………………………………................450.

Станок для калибрования и процесса термопротяжки ДСтП представляет собой сконструированный станок с механизмом резания для последующего выглаживания поверхности ДСтП и механизм подачи заготовки. Измерительная система, подключаемая к станку представляет Термодат – 10М5/1УВ/1Р с электронным табло считывания температуры от термометра сопротивления.

Экспериментальная установка работает следующим образом. На подающий стол кладётся образец обрабатываемой плиты ДСтП. Включается электродвигатель привода фрезы. После набора необходимых оборотов электродвигателем фрезы включаются электродвигатели привода термопротяжного узла и подачи механизма образца плиты. Образец плиты подводится к вращающимся подающим вальцам. Захваченный образец плиты от подающих вальцов попадает под калибровально-термопротяжный механизм: под вращение двухподвижной винтовой фрезы, выполняющей операцию резания (калибрования) и под движение термопротяжного узла, выполняющего операцию выглаживания поверхности образца плиты. Фреза, совершающая движение вокруг собственной и вертикальной оси, снимает с поверхности образца плиты запланированный слой материала. После срезания фрезой материала образца обрабатываемую поверхность начинает выглаживать термопротяжная пластина, закреплённая на соответствующем термопротяжном узле. Далее образец плиты попадает на принимающие вальцы. Принимающие вальцы захватывают образец плиты и перемещают его на принимающий стол. При переходе образца плиты с него снимаются показания разнотолщинности и шероховатости. Проведём анализ управляемых факторов и выберем пределы их варьирования:

1. Величина прижима термопротяжной пластины на образец.

Скорость подачи образца на термопрокатном станке, на основе исследований, проведёнными ранее, [92] выбираем σ_max=0,085 м/с. При этом выбираем нижний предел варьирования усилия прижима термопротяжной пластины на образец 10кг., что составляет 98,1 Н

2. Температура нагрева пластины.

Нижний предел 160°С, так как в ходе проведения предварительного эксперимента было установлено, что при данной температуре и соответствующем усилии на валец происходит снижение шероховатости образца на несколько микрон. Верхний предел 240°С так, как также по результатам предварительного эксперимента было выяснено, что при более высоких температурах происходит прижоги образца. А средний предел соответственно 200°С.

На основе этого варьирования составляем таблицу кодовых значений входных управляемых факторов (табл. 3.2) [26]

Таблица 3.2. Кодовые значения входных управляемых факторов и их варьирования

Кодовое Обозначение Факторов	Наименование и обозначение факторов	Уровни варьирования			Интервал варьирования
		Основной.	Нижний	Верхний
		0	-1	+1
X1	Усилие прижима пластины кг (Н)	30 (294,3)	10 (98,1)	50 (490,5)	20 (196,2)
X2	Температура нагрева пластины tв С°	200	160	240	40

На основе полученной таблицы составляется матрица плана эксперимента (таблица.3.3). [26]

Таблица 3.3. План эксперимента на кодовых значений входящих факторов

№	X1	X2
1	-1	-1
2	-1	0
3	-1	1
4	0	-1
5	0	0
6	0	1
7	1	-1
8	1	0
9	1	1