Ультразвуковая многопильная пилорамаhttp://www.findpatent.ru/patent/211/2113347.htmlЛесопильная рама содержит станину 1, в направляющих которой установлена приводная рамка 2. Внутри приводной рамки 2 размещена пильная рамка 3 с пилами 4. Приводная рамка 2 соединена с приводом 5 главного (возвратно-поступательного) движения пильной рамки 3, выполненного, как правило, в виде электродвигателя и кривошипно-шатунного механизма. Пильная рамка 3 установлена в одной плоскости с приводной рамкой 2 с возможностью колебания относительно последней в направлении главного движения. Подача заготовки 6 в зону резания осуществляется механизмом подачи 7. Лесопильная рама снабжена излучателем ультразвуковых колебаний, включающим установленный в корпусе 8 магнитострикционный преобразователь 9, связанный с акустическим концентратором 10. Корпус 8 излучателя жестко закреплен на приводной рамке 2. Магнитострикционный преобразователь 9 соединен через акустический концентратор 10 с поперечиной пильной рамки 3, а обмотка магнитострикционного преобразователя 9 соединена с генератором 11 электрических колебаний ультразвуковой частоты с автоматической подстройкой резонансной частоты.
Зубья пил 4 лесопильной рамы имеют симметричную форм.
Главные отличительные особенности и преимущества.Возбуждение в инструменте продольных ультразвуковых колебаний в области его собственных частот приводит к возникновению резонанса, сопровождающегося многократным увеличением амплитуды колебаний инструмента. При этом в зоне контакта режущих элементов инструмента с обрабатываемым материалом появляются чередующиеся области сильного сжатия и разрежения. В области разрежения возникает кавитация жидкой фазы обрабатываемого материала (при первичной переработке влажность древесины обычно превышает 30%).
Энергия, накопленная на стадии роста кавитационных пузырьков, при их захлопывании практически мгновенно высвобождается (кавитационный пузырек является трансформатором мощности), что приводит к интенсивному разрушению волокон древесины микроударными акустическими волнами. Сопутствующие процессу макро- и микроакустические потоки выносят продукты разрушения из зоны контакта инструмента и заготовки.
Жидкость из прилегающих слоев древесины устремляется к колеблющемуся инструменту в зону резания, что интенсифицирует процесс кавитации и способствует эффективному охлаждению инструмента и сушке древесины.
Циклические перемещения контактных поверхностей инструмента вызывают периодический поворот векторов сил трения на рабочих гранях инструмента, значительно уменьшая сопротивление сходу продуктов разрушения.
Максимальная эффективность ультразвуковой распиловки древесины достигается при использовании инструмента с зубьями симметричной формы, что позволяет за один период колебаний на каждом зубе создать по две полости разрежения и сжатия и тем самым значительно интенсифицировать процесс кавитации, в то время как обычные стандартные пилы лесопильных рам, имеющие малый угол задней грани зуба, позволяют создать эффективную зону кавитации, характеризующуюся достаточно сильным разрежением и сжатием лишь в области, прилегающей к передней грани зуба.
Ультразвуковое резание осуществляется как при прямом, так и при обратном ходе инструмента, т.е. непрерывно.
Указанные факторы в совокупности обеспечивают значительное (примерно на порядок) снижение энергозатрат на распиловку древесины за счет уменьшения усилий резания. Уменьшение усилий резания обусловливает увеличение срока службы инструмента.
При распиловке хвойных и лиственных пород древесины умеренной зоны, содержащих достаточное для проявления описанных выше кавитационных эффектов количество влаги, инструмент совершает колебательное движение, являющееся главным движением процесса резания.
В случае распиловки высокотвердых пород древесины типа "бокаут" кавитация менее выражена, поэтому главным движением является возвратно-поступательное макроперемещение инструмента, а главное резание осуществляется режущими гранями инструмента. Роль ультразвуковых колебаний, однонаправленных главному движению, сводится преимущественно к уменьшению усилий резания, а значит, снижению энергозатрат на пиление за счет периодического поворота векторов сил трения на рабочих гранях инструмента, что обусловливает также увеличение срока службы инструмента. Кавитационные процессы в данном варианте способа распиловки выполняют вспомогательную роль.
Уменьшение усилий резания в предлагаемых вариантах способа распиловки древесины позволяет использовать более тонкие пилы, что уменьшает ширину пропила, а следовательно, отходы обрабатываемой древесины, и расширяет технологические возможности за счет получения продуктов распиловки (досок) меньшей толщины.
Высокая частота колебаний инструмента обеспечивает низкую шероховатость (до Rzmax = 50 мкм) и высокое качество распиленных поверхностей.
Работа лесопильной рамы напоминает работу виброинструмента с осцилирующим приводом с одним отличием: наложение дополнительных ультразвуковых колебаний на резонансной частоте режущего инструмента многократно увеличивает скорость резания влажных материалов.
Примеры работы осцилирующих виброинструментов можно посмотреть на видео;
http://www.youtube.com/watch?v=WhKve9AnBY8http://www.youtube.com/watch?v=HqK2YOGyq5cРасчет пил для ультразвукового пиления
http://symposium.forest.ru/article/2006 ... kov_02.htm