Встановлення залежності глибини поверхневого очищення заготовок із вживаної деревини від режимів роботи голкофрезерного верстата
Анотація
Наведено результати комплексного експериментального дослідження процесу поверхневого очищення заготовок із вживаної деревини методом голкофрезерування за умов варіювання двох основних технологічних параметрів: швидкості подачі заготовки у межах 4-16 м/хв та натягу голкофрези в діапазоні 0,6-4,6 мм. На підставі експериментальних даних побудовано рівняння регресії другого степеня з натуральними змінними, яке відображає кількісний вплив зазначених параметрів на глибину очищення поверхневого шару заготовок із вживаної деревини та дає змогу визначити раціональні режими роботи голкофрезерного верстата. Встановлено, що натяг голкофрези є домінантним фактором, який забезпечує зростання інтенсивності проникнення голок у поверхню забрудненої заготовки та ефективність видалення залишків лакофарбових покриттів і побутових забруднень, нагромаджених у процесі багаторічної експлуатації виробів із деревини. Для швидкості подачі характерний параболічний вплив: глибина поверхневого очищення заготовок збільшується до V ≈ 10 м/хв, після чого зменшується через скорочення тривалості контакту інструмента з поверхнею деревини. Виявлений негативний коефіцієнт взаємодії факторів VS підтверджує наявність ефекту взаємного гальмування, що зумовлює формування обмеженої раціональної зони технологічних параметрів – режимів роботи голкофрезерного верстата, у межах якої забезпечується максимальна результативність очищення без надмірного пошкодження поверхневого шару деревини. На підставі аналізу експериментальних даних, графічної інтерпретації та моделі визначено раціональні параметри очищення: V = 8-11 м/хв та S = 2,2-3,2 мм. Порівняння результатів з даними інших дослідників підтвердило їх наукову достовірність та узгодженість отриманих закономірностей. Проведене дослідження має прикладне значення для удосконалення технологій перероблення вторинної деревини, підвищення якості підготовки заготовок до склеювання, а також для впровадження принципів циркулярної економіки та концепції Industry 5.0 у деревообробні виробництва. Отримані результати можна використати для вдосконалення режимів роботи голкофрезерного устаткування під час очищення поверхонь із вживаної деревини різного ступеня забруднення.
Завантаження
Посилання
Besserer, A., Troilo, S., Girods, P., Rogaume, Y., & Brosse, N. (2021). Cascading recycling of wood waste: A review. Polymers, 13(11), article ID 1752. https://doi.org/10.3390/polym13111752
Brischke, C., Meyer-Veltrup, L., & Alfredsen, G. (2018). Performance of aged and reused timber: Material characteristics and challenges for reuse. Wood Material Science & Engineering, 13(3), 137–146. https://doi.org/10.1080/17480272.2017.1360190
Frihart, C. R., & Hunt, C. G. (2019). Adhesives with wood materials: Bond formation and performance. In Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites (2nd ed.). CRC Press, pp. 10.1–10.24. https://doi.org/10.1201/9780429444151-7
Gayda, S. V. (2007). A problem of arboreal raw material is in Europe and Ukraine. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 33, 60–63. https://doi.org/10.36930/42073314
Gayda, S. V. (2016). Technological approaches to cleaning of surface of post-consumer wood of needle – milling tools. Bulletin of KhNTUA, 178, 3–11. [In Ukrainian]. URL: https://repo.btu.kharkiv.ua/items/1cd3f001-fcc1-4b17-8b02-c81061b98bb3
Gayda, S. V. (2017). Using fuzzy expert systems for decision support in the process of post-consumer wood sorting. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 43, 5–20. https://doi.org/10.36930/42174301
Gayda, S. V. (2019). Scientific and technical basis of the use of used wood in woodworking: thesis of the Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.23.06. Lviv: UNFU, 465 p. [In Ukrainian]. URL: https://drive.google.com/file/d/1vwVTBx9l6K9D1kq1Ji9rFmLpHOysCH8P/view
Gayda, S. V. (2023). Determination of the circularity indicator in the forest sector according to the principles of the circular economy. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 99–114. https://doi.org/10.36930/42234908
Gayda, S. V. (2024). Analysis of the trend of the main indicators of the wood processing industry in the context of the circular economy. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 50, 4–15. https://doi.org/10.36930/42245001
Gayda, S. V. (2025). Analysis of trends in the production volumes of construction materials in Ukraine and Europe. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 33–48. https://doi.org/10.36930/42255103
Gayda, S. V. (2025). Dynamics of the wood harvesting industry in the context of the circular economy. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 4–16. https://doi.org/10.36930/42255101
Gayda, S. V., & Bilyy, Ya. M. (2016). The investigation of the shape stability of glued panels made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 42, 69–79. https://doi.org/10.36930/42164211
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2018). Shape stability as a quality criterion for PCW – made blockboards. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 17, 185–192. https://doi.org/10.15421/411834
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2020). Determining the regime parameters for the surface cleaning of post-consumer wood by a needle-milling tool. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1), 89–97. https://doi.org/10.15587/1729–4061.2020.212484
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2021). Properties of used wood as a determining factor in the quality of furniture products. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 23, 152–162. https://doi.org/10.15421/412135
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2023). Study of Physical and Mechanical Properties of Post-Consumer Wood of Different Age. Drewno. Prace naukowe. Doniesienia. Komunikaty, 66(212), article ID 00010. https://doi.org/10.53502/wood-177453
Gayda, S. V., & Kyyanka, V. V. (2025). Development of approaches for the utilization of wood residues and waste from the processing of wood and composite structural materials in furniture manufacturing at LLC "Fortuna – Mebli". Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 109–123. https://doi.org/10.36930/42255108
Gayda, S. V., & Lesiv, L. E. (2023). Mathematical model of forecasting volumes of post-consumer wood production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 33–47. https://doi.org/10.36930/42234903
Gayda, S. V., & Medvid, L. V. (2024). Construction of the mathematical model of the strength of post-consumer wood made blockboard of different designs. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 27, 189–198. https://doi.org/10.15421/412424
Gayda, S. V., Kushpit, A. S., & Huber, Yu. M. (2023). Analysis of implementation of Industry 4.0 principles in furniture production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 73–84. https://doi.org/10.36930/42234906
Ghobakhloo, M. (2020). Industry 4.0, digitization, and opportunities for sustainability. Journal of Cleaner Production, 252, article ID 119869. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119869
Hernández, R. E., Koubaa, A., & Gendron, G. (2014). Influence of cutting parameters on surface quality of wood machined by peripheral milling. Wood Science and Technology, 48(5), 995–1013. https://doi.org/10.1007/s00226-014-0648-9
Koubaa, A., Hernández, R. E., & Fortin, Y. (2008). Predicting wood machining properties using regression and RSM models. Wood and Fiber Science, 40(4), 620–633. URL: https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1187
Lesiv, L. E. (2022). Study of the characteristics of combined of blockboards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 48, 69–86. https://doi.org/10.36930/42214806
Lopes Silva, D. A., & Pigosso, D. C. A. (2020). Circular economy implementation in the wood industry: A systematic review of challenges and opportunities. Journal of Cleaner Production, 256, 120–139. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120–139
Lutsenko, A. O. (2024). Ensuring effective symbiosis of the Imos program with flexible automated furniture production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 50, 77–93. https://doi.org/10.36930/42245007
Medvid, L. V. (2018). Systematization of wood waste – the basis of their effective use. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 44, 91–104. https://doi.org/10.36930/42184412
Medvid, L. V. (2021). Post – consumer wood – an additional reserve of raw materials for construction materials. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 47, 34–46. https://doi.org/10.36930/42214706
Medvid, L. V. (2025). Creation of an algorithm for forming the stages of the technological process for manufacturing blanks for blockboards from post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 51, 64–79. https://doi.org/10.36930/42255105
Medvid, L. V., & Gayda, S. V. (2023). Determination of the strength indicators of normal blockboard made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 85–98. https://doi.org/10.36930/42234907
Molina, J., Herrera, P., & Martínez, R. (2021). Removal efficiency of aged coatings from reclaimed timber using controlled mechanical abrasion. Journal of Cleaner Production, 286, 125–138. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125138
Montgomery, D. C. (2017). Design and Analysis of Experiments. John Wiley & Sons, 640 p. URL: https://www.academia.edu/65675640/The_Design_and_Analysis_of_Experiments
Müller, U., Sormann, A., & Schöftner, R. (2020). Dynamics and wear behaviour of multi-needle impact tools during wood surface processing. Holzforschung, 74(8), 708–717. https://doi.org/10.1515/hf-2019-0178
Murray, A., Skene, K., & Haynes, K. (2017). The circular economy: an interdisciplinary exploration of the concept and application in a global context. Journal of Business Ethics, 140(3), 369–380. https://doi.org/10.1007/s10551–015–2693–2
Nahavandi, S. (2019). Digital twins: A framework for future industrial environments. IEEE Access, 7, 119–124. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2891742
Panjaitan, T., & Abdullah, S. (2021). Relationship between feed rate, cutting velocity and penetration depth in low-density wood milling. BioResources, 16(2), 3401–3419. https://doi.org/10.15376/biores.16.2.3401-3419
Porankiewicz, B., Górski, J., Tanaka, C., & Ohta, M. (2015). Tool wear evolution and surface formation during milling of wood. BioResources, 12(4), 7943–7954. https://doi.org/10.15376/biores.12.4.7943–7954
Sandberg, D. (2020). Additive and subtractive manufacturing and the circular use of wood: A review. Wood Material Science & Engineering, 17(3), 176–188. https://doi.org/10.1080/17480272.2020.1843836
Sandberg, D., Haller, P., & Navi, P. (2017). Thermo-hydro-mechanical modification of wood: Processes, principles and products. Wood Science and Technology, 50(3), 499–527. https://doi.org/10.1007/s00226-017-0890-8
Szwajka, K., & Trzepieciński, T. (2016). Effect of tool material on tool wear and delamination in machining wood – based panels. Journal of Wood Science, 62, 305–315. https://doi.org/10.1007/s10086–016–1555–6
Sun, Ren-Yi, Wang, Fang, Li, Chun-Bo, et al. (2023, August). Formulation of environmentally robust flame-retardant and superhydrophobic coatings for wood materials. Construction and Building Materials, vol. 392, article ID 131873. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131873
Werner, F., & Richter, K. (2007). Wooden building products in comparative LCA: A literature review. International Journal of Life Cycle Assessment, 12(7), 470–479. https://doi.org/10.1065/lca2007.02.306
Yang, C., Ma, Y., Liu, T., Ding, Y., & Qu, W. (2023). Experimental Study of Surface Roughness of Pine Wood by High-Speed Milling. Forests, 14(6), article ID 1275. https://doi.org/10.3390/f14061275
Yildiz, S., & Göker, Y. (2018). Influence of cutter pressure and tool – surface interaction on wood removal efficiency during mechanical processing. Holzforschung, 72(7), 593–602. https://doi.org/10.1515/hf-2017-0157
Zhang, X., Fu, Y., Wang, J., & Chen, L. (2018). Modeling wood removal and needle impact interaction in hybrid abrasive-cutting tools. Journal of Manufacturing Processes, 35, 587–596. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.09.006
