Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Поздовжньо-фрезерні верстати

До цієї групи верстатів відносять: фугувальні, рейсмусові, чотиристоронні стругальні. Під час їхньої роботи генеруються механічний, аеродинамічний шум і шум різання.

При холостому режимі роботи цих верстатів домінуючим є шум механічного та аеродинамічного походження.

Причиною механічного (структурного) шуму є: сили від неврівноваженості різального інструмента та інших обертових елементів, сили удару оброблюваних заготовок по столу верстата, сили удару різців інструмента по деревині, що обробляється, сили удару стружки по стінці стружкоприймальної воронки, пульсація сил різання.

Силу від незрівноваженості (сила дисбалансу) інструмента визначають за формулою

де т — маса інструмента, що обертається, кг; ш — кутова швидкість, Я — радіус інструмента, мм; е — ексцентриситет інструмента.

При дії сили дисбалансу різального інструмента та інших обертових елементів виникають вимушені коливання (вібрація) динамічної системи, якою є поздовжньо-фрезерний верстат.

Рівнодіючу імпульсних сил удару різця інструмента по заготовці можна визначити за формулою

де £у, £х — складові сил імпульсного удару різця інструмента по заготовці у вертикальній та горизонтальній площинах, Н; Ш" /<0)"~ Функція Дірака (дельта-функція);; — кількість ударів різця по заготовці, визначають за формулою

де г — поточний час, с; £0 — час між ударами двох різців для дворізцевого інструмента, с, *0 = ££ + їл іг — час холостого режиму різця, с.

Пульсація сил різання при фрезеруванні деревини є однією з причин виникнення шуму поздовжньо-фрезерних верстатів у робочому режимі. Пульсацію цих сил характеризують коефіцієнтом нерівномірності фрезерування, що визначають за формулою

де АР — різниця між максимальною і мінімальною силами різання (Ртах - Ртіп), Н; при Р^ = 0,Д/> = Рпйх; Ревр - середня кругова сила різання, Н.

Шум механічного походження має суцільний низько - і середньочастотний спектр і при нормальному технічному стані поздовжньо-фрезерного верстата відносно невисокий рівень.

Під час роботи верстатів поздовжньо-фрезерної групи у холостому режимі загальний рівень звукового тиску визначається в основному аеродинамічними вихоровими процесами. Частотний спектр такого шуму (рис. 7.8) має тональний характер з основною частотою, що дорівнює числу пересікань кромки ножа з губками робочих столів за 1 с. Крім основного тону, тут наявні вищі гармонійні складові, кратні основній частоті.

Рис. 7.8. Спектр шуму фугувального верстата СФ-6 (п = 5000 об./хв) в режимах: а — холостому; б — робочому

Спектр найбільш інтенсивного шуму, що виникає в результаті вібрації оброблюваної заготовки (рис. 7.8, б), не буде тональним унаслідок затухаючих коливань заготовки після кожного удару ножем поздовжньо-фрезерного верстата і порушення періодичності процесу оброблення при зміні фіксації заготовки під час її переміщення вздовж стола. Інтенсивність шуму верстатів поздовжньо-фрезерної групи залежить від конструкції різального інструмента, частоти обертання ножового вала, швидкості подачі, параметрів оброблюваного матеріалу (ширини заготовки, товщини шару деревини, що знімається різцями інструмента, породи деревини). На першому місці за значенням у спектрі шуму поздовжньо-фрезерного верстата знаходиться складова, що виникає в результаті ударів прямих ножів по оброблюваній заготовці. Інтенсивність цього шуму залежить в основному від вібрації заготовки, що обробляється, її жорсткості, площі контакту з лезом ножа, а також від сили удару ножів, на яку впливає глибина різання і твердість деревини.

У поздовжньо-фрезерних верстатах з прямими ножами рівень аеродинамічного шуму залежить також від ширини щілини між притискними губками і краями ножів до 3 мм.