RU2134195C1 - Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood - Google Patents
Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134195C1 RU2134195C1 RU98110114A RU98110114A RU2134195C1 RU 2134195 C1 RU2134195 C1 RU 2134195C1 RU 98110114 A RU98110114 A RU 98110114A RU 98110114 A RU98110114 A RU 98110114A RU 2134195 C1 RU2134195 C1 RU 2134195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- mold
- longitudinal axis
- punch
- mould
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области деревообработки, в частности к технологии уплотнения и формообразования цилиндрических изделий из цельной древесины, в том числе к технологии обработки длинномерных древесных заготовок. The invention relates to the field of woodworking, in particular to the technology of compaction and shaping of cylindrical solid wood products, including the processing technology of long wood blanks.
Известны способ и устройство для обработки заготовок из цельной древесины, в которых уплотнение и формообразование изделий достигается за счет приложения прессующих усилий в направлении, перпендикулярном оси заготовки, [а.с. СССР N 370050, B 27 M 1/02. публ. 1973 г.]. A known method and device for processing workpieces made of solid wood, in which the compaction and shaping of products is achieved through the application of pressing forces in the direction perpendicular to the axis of the workpiece, [and.with. USSR N 370050, B 27 M 1/02. publ. 1973].
В указанном способе заготовку размещают между двумя плитами, расположенными параллельно волокнам древесины, прикладывают прессующие усилия в направлении, перпендикулярном оси заготовки, и перемещают плиты горизонтально параллельно одна другой, приводя тем самым во вращательное движение заготовку. Вращение заготовки обеспечивает последовательное многократное приложение прессующего усилия по всем точкам поверхности заготовки. In this method, the workpiece is placed between two plates parallel to the wood fibers, a pressing force is applied in the direction perpendicular to the axis of the workpiece, and the plates are moved horizontally parallel to one another, thereby causing the workpiece to rotate. Rotation of the workpiece provides sequential multiple application of pressing force at all points on the surface of the workpiece.
Способ позволяет достигнуть значительной степени уплотнения древесины. Однако однонаправленное статическое воздействие не обеспечивает равномерного уплотнения изделия во всем его объеме. The method allows to achieve a significant degree of compaction of wood. However, unidirectional static impact does not provide uniform compaction of the product in its entire volume.
В настоящее время широко используются способы и устройства, обеспечивающие разнонаправленное обжатие заголовки, помещенной в пресс-форму. Currently, methods and devices are widely used that provide multidirectional compression of the headers placed in the mold.
Известны способ и устройство обработки заготовки из цельной древесины [а.с. СССР N 1655780. B 27 K 5/06. публ. 1994 г.], согласно которым на заготовку, помещенную в пресс-форму, воздействуют путем внешнего силового воздействия, прикладываемого последовательно в аксиальном, радиальном и тангенциальном направлениях. Устройство для реализации указанного способа включает пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия, а также источник периодической нагрузки, действующей в аксиальном направлении, и систему статического сжатия заготовки в радиальном и тангенциальном направлениях. A known method and device for processing a blank of solid wood [and.with. USSR N 1655780. B 27 K 5/06. publ. 1994], according to which a workpiece placed in a mold is exposed by external force applied sequentially in axial, radial and tangential directions. A device for implementing this method includes a sequential three-sided compression mold, as well as a periodic load source acting in the axial direction, and a workpiece static compression system in the radial and tangential directions.
Указанные способ и устройство обеспечивают более равномерное уплотнение материала заготовки. The specified method and device provide a more uniform compaction of the workpiece material.
Однако способ является многостадийным и требует строгого дозирования величины внешних воздействий по различным направлениям, что усложняет технологический процесс обработки древесины. However, the method is multi-stage and requires strict dosing of the magnitude of external influences in various directions, which complicates the technological process of wood processing.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым способу и устройству являются способ и устройство для уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, в частности, цилиндрических изделий [патент РФ N 2089385, B 27 M 1/08, публ. 1997 г.], которые выбраны авторами за прототип. The closest in technical essence to the claimed method and device are a method and device for sealing and shaping products from solid wood, in particular cylindrical products [RF patent N 2089385, B 27 M 1/08, publ. 1997], which are selected by the authors for the prototype.
Указанный способ включает статическое силовое воздействие на заготовку, перемещающуюся в пресс-форме под действием нагрузки, действующей вдоль продольной оси заготовки, и одновременно колебательное силовое воздействие, которое обеспечивается двумерным полем акустических колебаний. Двумерное поле акустических колебаний создают путем сообщения пресс-форме колебаний, направленных вдоль ее продольной оси, и колебаний, направленных по нормали к ее продольной оси. The specified method includes a static force action on the workpiece moving in the mold under the action of a load acting along the longitudinal axis of the workpiece, and at the same time an oscillatory force effect, which is provided by a two-dimensional field of acoustic vibrations. A two-dimensional field of acoustic vibrations is created by communicating to the mold the vibrations directed along its longitudinal axis and the vibrations directed normal to its longitudinal axis.
Устройство для осуществления указанного способа включает пресс-форму для заготовки, выполненную в виде полой трубы с заходной частью в форме обратного усеченного конуса, систему создания колебательного силового воздействия - вибратор с концентратором продольных акустических колебаний, излучающая поверхность которого сопряжена с заходной частью пресс-формы, а также систему создания статической нагрузки, включающую пуансон, установленный соосно с пресс-формой и с возможностью перемещения в направлении продольной оси пресс-формы. A device for implementing this method includes a mold for the workpiece, made in the form of a hollow pipe with an inlet in the form of a reverse truncated cone, a system for creating an oscillatory force action - a vibrator with a longitudinal acoustic vibration concentrator, the radiating surface of which is interfaced with the inlet of the mold, as well as a system for creating a static load, including a punch mounted coaxially with the mold and with the ability to move in the direction of the longitudinal axis of the mold.
Комплексное воздействие статической нагрузки и поля упругих колебаний обеспечивает качественное уплотнение и формообразование изделия при сохранении структуры древесины. При этом под воздействием акустического поля частицы древесного вещества осуществляют высокочастотные продольно-поперечные упругие смещения, что приводит к более равномерному уплотнению древесной заготовки. Кроме того, смещения частиц в поперечном направлении способствуют "отжатию" заготовки от стенок пресс-формы, что несколько снижает трение при продвижении заготовки в пресс-форме. Однако из-за релаксационных свойств частиц упруго сжатой древесины указанный эффект проявляется в недостаточной степени. The combined effect of static load and the field of elastic vibrations provides high-quality compaction and shaping of the product while maintaining the wood structure. In this case, under the influence of the acoustic field, particles of wood substance carry out high-frequency longitudinal-transverse elastic displacements, which leads to a more uniform compaction of the wood billet. In addition, displacements of particles in the transverse direction contribute to the "squeezing" of the workpiece from the walls of the mold, which somewhat reduces friction when moving the workpiece in the mold. However, due to the relaxation properties of particles of elastically compressed wood, this effect is not sufficiently manifested.
Высокая степень уплотнения в рассматриваемых способе и устройстве достигается при значительной величине статической нагрузки. При этом для осуществления процесса обработки заготовки необходимо использовать систему создания акустических колебаний. A high degree of compaction in the considered method and device is achieved with a significant amount of static load. In this case, to implement the processing of the workpiece, it is necessary to use a system for creating acoustic vibrations.
Задачей предлагаемых способа и устройства является повышение производительности и экономичности процесса обработки древесной заготовки при обеспечении качественного уплотнения и формообразования изделия. The objective of the proposed method and device is to increase the productivity and efficiency of the processing of wood billets while ensuring high-quality compaction and shaping of the product.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе уплотнения и формообразования цилиндрических изделий из цельной древесины, включающем одновременное колебательное силовое воздействие и статическое силовое воздействие на заготовку при продвижении ее в пресс-форме под действием нагрузки, направленной вдоль продольной оси заготовки, колебательное силовое воздействие осуществляют путем сообщения заготовке в процессе ее перемещения в пресс-форме механических крутильных колебаний, действующих вокруг продольной оси заготовки. The essence of the invention lies in the fact that in the method of compaction and shaping of cylindrical solid wood products, including the simultaneous oscillatory force and static force on the workpiece when moving it in the mold under the action of a load directed along the longitudinal axis of the workpiece, the oscillatory force effect by informing the preform during its movement in the mold of mechanical torsional vibrations acting around the longitudinal axis of the preform.
Кроме того, угол γ крутильных колебаний выбирают исходя из условия
где γ - угол крутильных колебаний, рад;
P - величина нагрузки, направленной вдоль оси заготовки, Н;
Dз - диаметр заготовки, м;
fтр - коэффициент трения скольжения материала заготовки в пресс-форме;
l - длина заготовки, м;
J - полярный момент инерции сечения заготовки, м4;
G - модуль упругости материала заготовки при сдвиге, Н/м2;
[τ] - величина допускаемых касательных напряжений материала заготовки Н/м2;
w - полярный момент сопротивления сечения заготовки, м3.In addition, the angle γ of torsional vibrations is selected based on the condition
where γ is the angle of torsional vibrations, rad;
P is the magnitude of the load directed along the axis of the workpiece, N;
D s - the diameter of the workpiece, m;
f Tr - the coefficient of sliding friction of the workpiece material in the mold;
l is the length of the workpiece, m;
J is the polar moment of inertia of the cross section of the workpiece, m 4 ;
G is the modulus of elasticity of the workpiece material in shear, N / m 2 ;
[τ] is the value of the allowable shear stresses of the workpiece material N / m 2 ;
w is the polar moment of resistance of the cross section of the workpiece, m 3 .
Кроме того, минимальную величину угловой скорости кручения заготовки выбирают, исходя из условия
где v - линейная скорость перемещения заготовки под действием статической нагрузки, м/с;
rср - средний радиус заходной части пресс-формы, м.In addition, the minimum value of the angular velocity of torsion of the workpiece is chosen based on the condition
where v is the linear velocity of the workpiece under the action of static load, m / s;
r cf - the average radius of the inlet of the mold, m
Кроме того, угол крутильных колебаний уменьшают по мере перемещения заготовки в пресс-форме, Кроме того, на заготовку в процессе ее перемещения в пресс-форме дополнительно воздействуют полем акустических колебаний, которое создают путем возбуждения в пресс-форме и заготовке поля акустических колебаний. In addition, the angle of torsional vibrations is reduced as the workpiece moves in the mold. In addition, the workpiece in the process of moving it in the mold is additionally affected by the acoustic vibration field, which is created by excitation of the acoustic vibration field in the mold and the workpiece.
Новым в способе является то, что колебательное силовое воздействие осуществляют путем сообщения заготовке в процессе ее перемещения в пресс-форме механических крутильных колебаний, действующих вокруг продольной оси заготовки. New in the method is that the vibrational force is carried out by communicating the workpiece during its movement in the mold of mechanical torsional vibrations acting around the longitudinal axis of the workpiece.
Новым является также то, что угол крутильных колебаний выбирают, исходя из условия (1). It is also new that the angle of torsional vibrations is chosen based on condition (1).
Новым является также то, что минимальную величину угловой скорости кручения заготовки выбирают, исходя из условия (2). Also new is the fact that the minimum value of the angular torsion speed of a workpiece is chosen based on condition (2).
Новым является также то, что на заготовку в процессе ее перемещения в пресс-форме дополнительно воздействуют полем акустических колебаний, которое создают путем возбуждения в пресс-форме и заготовке поля акустических колебаний. It is also new that the workpiece in the process of its movement in the mold is additionally affected by the field of acoustic vibrations, which is created by excitation of the field of acoustic vibrations in the mold and the workpiece.
Сущность устройства для реализации способа заключается в том, что устройство включает пресс-форму для заготовки, выполненную в виде полой трубы с заходной частью в форме обратного усеченного конуса, систему создания колебательного силового воздействия на заготовку, систему создания статического силового воздействия, включающую пуансон, соосно установленный с пресс-формой с возможностью его перемещения в направлении продольной оси пресс-формы, при этом система создания колебательного силового воздействия выполнена в виде системы создания механических крутильных колебаний, содержащей патрон, смонтированный на торце пуансона с возможностью поворота вокруг продольной оси пуансона и снабженный зажимами для закрепления в нем концевого участка заготовки, а также кулачок, в теле которого выполнен паз волнообразной формы, ориентированный параллельно продольной оси пресс-формы, и закрепленный нормально к боковой поверхности патрона палец, свободный конец которого размещен в пазу кулачка. The essence of the device for implementing the method lies in the fact that the device includes a mold for the workpiece, made in the form of a hollow pipe with an inlet in the form of a reverse truncated cone, a system for creating an oscillatory force action on the workpiece, a system for creating a static force effect, including a punch, coaxially installed with the mold with the ability to move it in the direction of the longitudinal axis of the mold, while the system for creating oscillatory force is made in the form of a system mechanical torsional vibrations, containing a cartridge mounted on the end face of the punch with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the punch and equipped with clamps for securing the end portion of the workpiece in it, as well as a cam, in the body of which a groove is made in a wave-like shape, oriented parallel to the longitudinal axis of the mold, and a finger fixed normally to the side surface of the cartridge, the free end of which is placed in the cam groove.
Новым в устройстве является то, что система создания колебательного силового воздействия выполнена в виде системы создания механических крутильных колебаний, которая содержит патрон, смонтированный на торце пуансона с возможностью поворота вокруг продольной оси пуансона и снабженный зажимами для закрепления в нем концевого участка заготовки, а также кулачок, в теле которого выполнен паз волнообразной формы, ориентированный параллельно продольной оси пресс-формы, и закрепленный нормально к боковой поверхности патрона палец, свободный конец которого размещен в пазу кулачка. New in the device is that the system for creating vibrational force is made in the form of a system for creating mechanical torsional vibrations, which contains a cartridge mounted on the end of the punch with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the punch and equipped with clamps for securing the end portion of the workpiece in it, as well as a cam , in the body of which a groove of a wave-like shape is made, oriented parallel to the longitudinal axis of the mold, and a finger fixed normally to the side surface of the cartridge is free end of which is housed in the groove of the cam.
Кроме того, новым является то, что "амплитуда" образующей волнообразного паза кулачка, уменьшается в направлении перемещения заготовки под действием нагрузки. In addition, it is new that the "amplitude" of the generatrix of the wavy groove of the cam decreases in the direction of movement of the workpiece under the action of the load.
Кроме того, новым является то, что пресс-форма выполнена перфорированной, а соосно установленные пресс-форма и пуансон размещены под углом к горизонту. In addition, it is new that the mold is perforated, and the coaxially mounted mold and punch are placed at an angle to the horizontal.
Кроме того, новым является то, что устройство дополнительно содержит акустический преобразователь с концентратором, излучающая поверхность которого сопряжена с поверхностью пресс-формы. In addition, it is new that the device further comprises an acoustic transducer with a concentrator, the radiating surface of which is interfaced with the surface of the mold.
Совокупное воздействие на заготовку, перемещаемую в пресс-форме под действием нагрузки, направленной вдоль продольной оси заготовки, статических прессующих усилий и механических крутильных колебаний, действующих вокруг продольной оси заготовки, обеспечивает обжатие и формообразование изделия в пресс-форме и одновременное уплотнение материала древесины во всем объеме заготовки. При этом принципиальным является совершение заготовкой в процессе ее перемещения в пресс-форме крутильных колебаний. Указанный характер движения заготовки, а именно сочетание поступательного движения со знакопеременными поворотами заготовки вокруг ее продольной оси, способствует тому, что граничные условия прилипания заготовки к стенкам пресс-формы изменяются на граничные условия периодического проскальзывания. Это приводит к существенному снижению трения заготовки о стенки пресс-формы и, следовательно, дает возможность осуществлять процесс уплотнения и формообразования изделия при меньших величинах статической нагрузки и делает его более экономичным. The combined effect on the workpiece moved in the mold under the action of a load directed along the longitudinal axis of the workpiece, static pressing forces and mechanical torsional vibrations acting around the longitudinal axis of the workpiece, provides compression and shaping of the product in the mold and simultaneous compaction of the wood material throughout the volume of the workpiece. In this case, it is fundamental that the workpiece performs torsional vibrations in the mold during its movement. The indicated nature of the movement of the workpiece, namely, the combination of translational motion with alternating rotations of the workpiece around its longitudinal axis, contributes to the fact that the boundary conditions for the workpiece to stick to the walls of the mold change to the boundary conditions for periodic slipping. This leads to a significant reduction in the friction of the workpiece against the walls of the mold and, therefore, makes it possible to carry out the process of compaction and shaping of the product with lower static loads and makes it more economical.
При этом крутильные колебания сжатой заготовки приводят к знакопеременным сдвиговым смещениям частиц древесного вещества, что в совокупности со смещениями частиц, возникающими под действием статических прессующих усилий, обеспечивает сужение капиллярно-порового пространства древесины, из которого вытесняется клеточный сок. Это приводит к уплотнению материала заготовки без нарушения его клеточной структуры и одновременно к снижению пространственной неравноплотности древесного вещества в объеме изделия и, следовательно, позволяет добиться качественного уплотнения и формообразования изделия. In this case, the torsional vibrations of the compressed workpiece lead to alternating shear displacements of the particles of wood substance, which, together with the displacements of the particles arising under the influence of static pressing forces, provides a narrowing of the capillary-pore space of the wood from which the cell sap is displaced. This leads to compaction of the workpiece material without violating its cellular structure and, at the same time, to a decrease in the spatial unequal density of wood substance in the product volume and, therefore, allows to achieve high-quality compaction and shaping of the product.
Угол крутильных колебаний следует выбирать из условия, приведенного в формуле (1). Минимальная величина угла крутильных колебаний должна обеспечивать преодоление сил трения заготовки о стенки пресс-формы, а максимальная его величина ограничена прочностными свойствами заготовки при сдвиге. The angle of torsional vibrations should be selected from the conditions given in formula (1). The minimum value of the angle of torsional vibrations should ensure that the friction forces of the workpiece against the mold wall are overcome, and its maximum value is limited by the strength properties of the workpiece during shear.
Для получения наилучших результатов целесообразным является оптимизировать величину угловой скорости поворота заготовки вокруг продольной оси при совершении ею крутильных колебаний. При снижении угловой скорости ниже некоторой пороговой величины эффект снижения трения заготовки о стенки пресс-формы проявляется в недостаточной степени. Величину минимальной угловой скорости выбирают из условия, приведенного в формуле (2). To obtain the best results, it is advisable to optimize the value of the angular velocity of rotation of the workpiece around the longitudinal axis when it performs torsional vibrations. When the angular velocity decreases below a certain threshold value, the effect of reducing the friction of the workpiece on the mold wall is not sufficiently manifested. The value of the minimum angular velocity is selected from the condition given in formula (2).
Угол крутильных колебаний заготовки вокруг ее продольной оси целесообразно уменьшать по мере перемещения заготовки в пресс-форме во избежание механических повреждений материала древесины вследствие повышения деформационных напряжений в древесине при продвижении заготовки в пресс-форме. It is advisable to reduce the angle of torsional vibrations of the workpiece around its longitudinal axis as the workpiece moves in the mold in order to avoid mechanical damage to the wood material due to an increase in deformation stresses in the wood when the workpiece is advanced in the mold.
Кроме того, для повышения качества готовых изделий целесообразно дополнительно воздействовать па заготовку в процессе ее перемещения в пресс-форме полем акустических колебаний (двухмерным или трехмерным), которое создают путем сообщения пресс-форме акустических колебаний. Дополнительное воздействие на заготовку многомерного поля акустических колебаний усиливает эффект снижения трения заготовки о стенки пресс-формы, а также способствует повышению равноплотности материала древесины, что повышает качество получаемых изделий. In addition, to improve the quality of finished products, it is advisable to additionally act on the workpiece during its movement in the mold by the field of acoustic vibrations (two-dimensional or three-dimensional), which is created by communicating to the mold acoustic vibrations. An additional effect on the workpiece of a multidimensional field of acoustic vibrations enhances the effect of reducing the friction of the workpiece on the mold wall, and also helps to increase the uniformity of the wood material, which improves the quality of the products.
В предлагаемом устройстве для реализации рассматриваемого способа предусмотрены система создания статического силового воздействия и система создания колебательного силового воздействия, с помощью которых создают прессующие усилия, действующие на заготовку в пресс-форме, и одновременно заготовке придают механические крутильные колебания. При этом наличие в устройстве пуансона и пресс-формы, выполненной в виде полой трубы с заходной частью в форме обратного усеченного конуса, обеспечивает обжатие и формообразование заготовки при продвижении ее в пресс-форме под действием пуансона. Для придания заготовке механических крутильных колебаний устройство содержит патрон с зажимами для заготовки, смонтированный на торце пуансона с возможностью поворота вокруг его продольной оси, а также кулачковый механизм. Выполнение в теле кулачка паза волнообразной формы, ориентированного параллельно продольной оси пресс-формы, и размещение в пазу пальца, закрепленного нормально к боковой поверхности патрона, обеспечивают при поступательном перемещении пуансона за счет кинематической связи пальца с криволинейной поверхностью паза непрерывный поворот патрона с заготовкой по часовой стрелке и против часовой стрелки на определенный угол, задаваемый геометрией паза. Таким образом, предлагаемая система механического колебательного воздействия на заготовку не требует применения дополнительного источника энергии, а приводится в действие от пуансона, что делает работу устройства экономичной. In the proposed device for implementing the method under consideration, there is provided a system for creating a static force and a system for creating vibrational force, with which they create pressing forces acting on the workpiece in the mold, and at the same time give the torsion mechanical vibrations. Moreover, the presence in the device of the punch and the mold, made in the form of a hollow pipe with an inlet in the form of a reverse truncated cone, provides compression and shaping of the workpiece when it is advanced in the mold under the action of the punch. To impart mechanical torsional vibrations to the workpiece, the device comprises a chuck with clamps for the workpiece mounted on the end face of the punch with the possibility of rotation around its longitudinal axis, as well as a cam mechanism. The execution in the body of the cam of the groove of a wave-like shape, oriented parallel to the longitudinal axis of the mold, and the placement of a finger in the groove fixed normally to the side surface of the cartridge, provide for the translational movement of the punch due to the kinematic connection of the finger with the curved surface of the groove to continuously rotate the cartridge with the workpiece clockwise arrow and counterclockwise at a certain angle, defined by the geometry of the groove. Thus, the proposed system of mechanical vibrational effects on the workpiece does not require the use of an additional energy source, but is driven by a punch, which makes the operation of the device economical.
Для уменьшения угла поворота заготовки при совершении ею крутильных колебаний в процессе продвижения по пресс-форме "амплитуда" образующей волнообразного паза кулачка уменьшается в направлении перемещения заготовки. To reduce the angle of rotation of the workpiece when it performs torsional vibrations in the process of moving along the mold, the "amplitude" of the generatrix of the wavy groove of the cam is reduced in the direction of movement of the workpiece.
Для лучшего удаления и сбора клеточного сока из заготовки следует выполнить пресс-форму перфорированной и разместить пресс-форму и пуансон под углом к горизонту. Для обеспечения дополнительного воздействия на заготовку поля акустических колебаний устройство содержит акустический преобразователь с концентратором, излучающая поверхность которого сопряжена с поверхностью пресс-формы. For better removal and collection of cell juice from the workpiece, a perforated mold should be made and the mold and punch should be placed at an angle to the horizontal. To provide additional impact on the workpiece field of acoustic vibrations, the device contains an acoustic transducer with a concentrator, the emitting surface of which is associated with the surface of the mold.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
На заготовку, один конец которой размещен в заходной части пресс-формы, воздействуют с помощью пуансона внешним статическим давлением, направленным вдоль продольной оси пресс-формы (вдоль волокон древесины). Одновременно с помощью специального механизма заготовке придают в процессе ее продвижения в пресс-форме механические крутильные колебания вокруг продольной оси заготовки. Параметры крутильных колебаний рассчитывают с учетом формул (1), (2). Запрессованную древесину с остаточной влажностью подвергают сушке, после чего извлекают готовое изделие из пресс-формы. The workpiece, one end of which is placed in the inlet part of the mold, is affected by a punch with external static pressure directed along the longitudinal axis of the mold (along the wood fibers). At the same time, using a special mechanism, the workpiece is subjected to mechanical torsional vibrations around the longitudinal axis of the workpiece during its advancement in the mold. The parameters of torsional vibrations are calculated taking into account formulas (1), (2). Pressed wood with residual moisture is dried, and then the finished product is removed from the mold.
Пример 1. Брали цилиндрическую заготовку из осины диаметром 67 мм и длиной 500 мм с исходной плотностью в сухом виде 0,42 г/см3.Example 1. They took a cylindrical blank from aspen with a diameter of 67 mm and a length of 500 mm with an initial dry density of 0.42 g / cm 3 .
Использовали пресс-форму, выполненную в виде трубы диаметром 54 мм и заходной частью в форме обратного усеченного конуса. Один конец заготовки размещали в заходной части пресс-формы. Осуществляли статическую нагрузку на заготовку величиной 4900 кгс с помощью пуансона, движущегося со скоростью 6 мм/с. Одновременно с помощью специального механизма придавали заготовке крутильные колебания. Начальный угол поворота заготовки вокруг продольной оси О-О' составлял 0,9o, а затем по мере продвижения заготовки в пресс-форме его величину уменьшали, и в конце процесса угол составил 0,2o. Величины углов крутильных колебаний выбирали, исходя из условия (1).Used a mold made in the form of a pipe with a diameter of 54 mm and a lead in the form of a reverse truncated cone. One end of the workpiece was placed in the inlet of the mold. A static load of a workpiece of 4900 kgf was carried out using a punch moving at a speed of 6 mm / s. At the same time, using a special mechanism, they gave the workpiece torsional vibrations. The initial angle of rotation of the workpiece around the longitudinal axis O-O 'was 0.9 o , and then as the workpiece moved in the mold, its value was reduced, and at the end of the process the angle was 0.2 o . The values of the angles of torsional vibrations were chosen based on condition (1).
Угловая скорость поворота заготовки в процессе крутильных колебаний составляла 0,12 с-1 и определялась с учетом формулы (2).The angular velocity of rotation of the workpiece during torsional vibrations was 0.12 s -1 and was determined taking into account formula (2).
По окончании процесса запрессовки снимали внешнее силовое воздействие и осуществляли сушку изделия в пресс-форме, после чего извлекали сформованное изделие из пресс-формы. At the end of the pressing process, the external force was removed and the product was dried in the mold, after which the molded product was removed from the mold.
Исследовали характеристики и свойства полученного изделия. We studied the characteristics and properties of the resulting product.
Плотность изделия увеличилась примерно в 1,5 раза, при этом диаметр изделия составил 53 мм. The density of the product increased by about 1.5 times, while the diameter of the product was 53 mm.
Стойкость к истиранию готового изделия увеличилась приблизительно в 2 раза по сравнению со стойкостью к истиранию контрольного образца неуплотненной высушенной древесины. The abrasion resistance of the finished product increased by approximately 2 times compared with the abrasion resistance of a control sample of unconsolidated dried wood.
Твердость изделия увеличилась примерно в 1,8 раза по сравнению с твердостью контрольного образца неуплотненной высушенной древесины. The hardness of the product increased by about 1.8 times compared with the hardness of a control sample of unconsolidated dried wood.
Анализ рентгенограмм поперечных сечений изделия показал высокую степень его равноплотности по всей длине. Изменение плотности материала изделия от периферии к центру составило всего 8...10%, что для столь длинномерного образца является высоким показателем. Analysis of x-ray cross sections of the product showed a high degree of its equal density over the entire length. The change in the density of the product material from the periphery to the center was only 8 ... 10%, which is a high indicator for such a long sample.
Для сравнения осуществляли обработку аналогичной заготовки без придания ей крутильных колебаний. For comparison, a similar workpiece was processed without giving it torsional vibrations.
При этом для достижения увеличения плотности изделия в 1,5 раза требовалось применять статическую нагрузку величиной 7000 кгс, при этом скорость перемещения заготовки, которая определялась скоростью пуансона, составляла 3 мм/с. Moreover, to achieve an increase in the density of the product by 1.5 times, it was required to apply a static load of 7000 kgf, while the speed of movement of the workpiece, which was determined by the speed of the punch, was 3 mm / s.
Пример 2. Проводили обработку аналогичной заготовки по примеру 1, но дополнительно осуществляли воздействие на заготовку полем акустических трехмерных колебаний, задаваемым с помощью генератора колебаний с частотой (18±1,5) кГц. В результате обработки получили изделие со следующими характеристиками. Плотность изделия увеличилась в 1,5 раза. Стойкость к истиранию увеличилась в 2,3 раза. Твердость изделия увеличилась в 2,05 раза. Изменение плотности материала изделия от периферии к центру составило 7...8%, что для столь длинномерного изделия является очень высоким показателем. Example 2. The processing of a similar workpiece was carried out as in example 1, but additionally, the workpiece was exposed to a field of acoustic three-dimensional vibrations set using an oscillator with a frequency of (18 ± 1.5) kHz. As a result of processing, a product with the following characteristics was obtained. The density of the product increased by 1.5 times. Abrasion resistance increased by 2.3 times. The hardness of the product increased 2.05 times. The change in the density of the product material from the periphery to the center was 7 ... 8%, which is a very high indicator for such a long product.
Как показывают результаты, приведенные в примерах 1 и 2, при реализации заявляемого способа удалось достигнуть качественного уплотнения и формообразования цилиндрических длинномерных изделий при меньшей величине статической нагрузки и при большей величине скорости перемещения пуансона, что характеризует высокую экономичность и производительность способа. As the results shown in examples 1 and 2 show, when implementing the proposed method, it was possible to achieve high-quality compaction and shaping of cylindrical lengthy products with a lower static load and a larger punch speed, which characterizes the high efficiency and productivity of the method.
При этом дополнительное воздействие полем акустических колебаний приводит к улучшению физико-механических свойств изделия, в том числе к повышению его равноплотности. In this case, the additional influence of the acoustic vibrations by the field leads to an improvement in the physicomechanical properties of the product, including an increase in its uniformity.
На чертеже представлена схема устройства для реализации заявляемого способа. The drawing shows a diagram of a device for implementing the proposed method.
Устройство содержит основание 1, выполненное в виде станины. На основании 1 под углом к горизонту установлена пресс-форма 2, выполненная в виде полой трубы с заходной частью 3 в форме обратного усеченного конуса. Стенки пресс-формы 2 выполнены перфорированными. Устройство также содержит пуансон 4 с приводом (не показан), размещенный соосно с пресс-формой 2. На торце 5 пуансона 4 с возможностью вращения закреплен патрон 6 с помощью шайбы 7 и болта 8. В патроне 6 с помощью зажимов 9 закреплена цилиндрическая заготовка 10. На боковой поверхности патрона 6 нормально к ней закреплен палец 11, свободный конец которого размещен в пазу 12 кулачка 13. Паз 12 имеет волнообразную форму. "Амплитуда" волнообразного паза 12 выполнена уменьшающейся в направлении движения заготовки 10 в пресс-форме 2. Кулачок 13 смонтирован на закрепленной на основании 1 стойке 14 и установлен таким образом, что паз 12 ориентирован вдоль оси О-О', совпадающей с продольными осями пресс-формы 2 и пуансона 4. Под пресс-формой 2 расположен сокосборник 15 для сбора клеточного сока из заготовки 10. The device comprises a base 1, made in the form of a bed. On the base 1, at an angle to the horizon, a mold 2 is installed, made in the form of a hollow pipe with a lead-in 3 in the form of a reverse truncated cone. The walls of the mold 2 are perforated. The device also contains a punch 4 with a drive (not shown), placed coaxially with the mold 2. At the end 5 of the punch 4, the cartridge 6 is rotatably mounted with a washer 7 and a bolt 8. In the cartridge 6 with the clamps 9 a cylindrical workpiece 10 is fixed On the side surface of the cartridge 6, a finger 11 is normally fixed to it, the free end of which is placed in the groove 12 of the cam 13. The groove 12 has a wavy shape. The "amplitude" of the wave-shaped groove 12 is made decreasing in the direction of movement of the workpiece 10 in the mold 2. The cam 13 is mounted on a rack 14 mounted on the base 1 and installed so that the groove 12 is oriented along the axis O-O ', coinciding with the longitudinal axes of the press -form 2 and punch 4. Under the mold 2 is a juice collector 15 for collecting cell juice from the workpiece 10.
Над заходной частью 3 пресс-формы 2 размещен закрепленный на стойке 16 акустический преобразователь 17 с концентратором 18, излучающая поверхность которого сопряжена с выступом 19 втулки 20 заходной части с помощью накидной гайки 21. Above the lead-in part 3 of the mold 2, an acoustic transducer 17 with a hub 18 mounted on a stand 16 is placed, the radiating surface of which is coupled to the protrusion 19 of the lead-in sleeve 20 using a union nut 21.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Один конец заготовки 10 закрепляют в патроне 6 с помощью зажимов 9, а другой конец заводят в заходную часть 3 пресс-формы 2. С помощью привода (не показан) осуществляют перемещение пуансона 4 вдоль оси О-О'. При этом заготовка 10 запрессовывается в пресс-форму 2 и одновременно совершает крутильные колебания вокруг оси О-О' за счет движения пальца 11 в пазу 12 кулачка 13. One end of the workpiece 10 is fixed in the chuck 6 using clamps 9, and the other end is inserted into the inlet part 3 of the mold 2. Using a drive (not shown), the punch 4 is moved along the O-O 'axis. While the workpiece 10 is pressed into the mold 2 and simultaneously performs torsional vibrations around the axis O-O 'due to the movement of the finger 11 in the groove 12 of the cam 13.
Кроме того, в заготовке 10 возбуждают акустические колебания, передающиеся через стенки пресс-формы 2 от акустического преобразователя 17 с концентратором 18. In addition, in the workpiece 10 excite acoustic vibrations transmitted through the walls of the mold 2 from the acoustic transducer 17 with a hub 18.
При движении заготовки 10 вдоль пресс-формы 2 находящийся в материале древесины клеточный сок выдавливается через перфорированные стенки пресс-формы 2 в сокосборник 15. По окончании обработки заготовку 10 сушат в пресс-форме 2, после чего готовое изделие извлекают из пресс-формы 2. When the workpiece 10 moves along the mold 2, the cell juice in the wood material is squeezed out through the perforated walls of the mold 2 into the juice collector 15. After processing, the workpiece 10 is dried in the mold 2, after which the finished product is removed from the mold 2.
Claims (9)
где γ - угол крутильных колебаний, рад.;
P - величина нагрузки, направленной вдоль оси заготовки, H;
Dз - диаметр заготовки, м;
f - коэффициент трения скольжения материала заготовки в пресс-форме;
l - длина заготовки, м;
J - полярный момент инерции сечения заготовки, м4;
G - модуль упругости материала заготовки при сдвиге, H/м2;
[τ] - величина допускаемых касательных напряжений материала заготовки, H/м2;
w - полярный момент сопротивления сечения заготовки, м3.2. The method according to claim 1, characterized in that the angle of torsional vibrations is chosen from the condition
where γ is the angle of torsional vibrations, rad .;
P is the magnitude of the load directed along the axis of the workpiece, H;
D s - the diameter of the workpiece, m;
f is the coefficient of sliding friction of the workpiece material in the mold;
l is the length of the workpiece, m;
J is the polar moment of inertia of the cross section of the workpiece, m 4 ;
G is the modulus of elasticity of the workpiece material in shear, N / m 2 ;
[τ] is the value of the allowable shear stresses of the workpiece material, H / m 2 ;
w is the polar moment of resistance of the cross section of the workpiece, m 3 .
где v - линейная скорость перемещения заготовки под действием статической нагрузки, м/с;
rср - средний радиус заходной части пресс-формы, м.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum value of the angular velocity of torsion of the workpiece is selected based on the condition
where v is the linear velocity of the workpiece under the action of static load, m / s;
r cf - the average radius of the inlet of the mold, m
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98110114A RU2134195C1 (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98110114A RU2134195C1 (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2134195C1 true RU2134195C1 (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=20206512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98110114A RU2134195C1 (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2134195C1 (en) |
-
1998
- 1998-05-14 RU RU98110114A patent/RU2134195C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5053175B2 (en) | Metal forging method and metal forging device | |
| US4867370A (en) | Apparatus and method for ultrasonic welding of wires | |
| US3717427A (en) | Sonic apparatus for working plastic material | |
| CN101492766A (en) | Vibration aging method and device employing electric vibratory test system | |
| RU2134195C1 (en) | Method and device for formation of cylindrical articles from solid wood | |
| RU2317187C2 (en) | Apparatus for abrasive-free ultrasonic finishing and final turning of complex-profile surfaces | |
| JP3018328B2 (en) | Method and apparatus for compressing wood | |
| CN108621018A (en) | Pneumatic type three-dimensional force inner cavity rust remover | |
| US4218849A (en) | Sonic method and apparatus for activating a fluid in treating material or polishing parts employing coupling resonator member | |
| CN217224845U (en) | Outer ring polishing device of circular foamed aluminum structure | |
| JP2571322B2 (en) | Method and apparatus for machining the inner surface of a hole and honing tool | |
| RU2478031C2 (en) | Method of residual stress relaxation | |
| RU2089385C1 (en) | Method of densification and molding of products from solid wood and device for its embodiment | |
| RU2021064C1 (en) | Method for treatment of axis-symmetrical blanks by twisting | |
| KR100272767B1 (en) | Compression of log processing method | |
| RU2014677C1 (en) | Device for manufacture of tubes waveguides of rectangular section | |
| SU1655997A1 (en) | Method for improving inner surface of hollow products | |
| RU2122944C1 (en) | Method of packing and moulding of products of solid wood and device for its realization | |
| SU1184605A1 (en) | Apparatus for compacting articles from powders | |
| RU2100313C1 (en) | Method of manufacturing items from powder | |
| RU2191101C2 (en) | Apparatus for ultrasonic deformation strengthening of parts by means of steel balls | |
| CN108621017A (en) | Electromagnetic type three-dimensional force inner cavity rust remover | |
| US3472295A (en) | Sonic method and apparatus for making and drying wood veneer and the like | |
| US3536001A (en) | Method for sonic propulsion | |
| CN108620393A (en) | Ultrasonic wave three-dimensional force inner cavity rust remover |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070515 |