Design and comparison of a suitable dust separation technique during the machining process in a CNC machining center

• Autorzy: Kucerka Martin , Ockajova Alena , Kminiak Richard , Rogoziński Tomasz , Sydor Maciej , Pędzik Marta , Lo Giudice Valentina , Todaro Luigi

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.8673

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Design and comparison of a suitable separation technique during the machining process in a CNC machining center. The paper deals with the issue of chip extraction from the milling process in a CNC machining center. The paper aimed to compare the particle size distribution of dust generated in the milling process of natural wood (beech, oak, and spruce) and MDF on a 5-axis CNC machining center. The particle size distribution was evaluated using sieve analysis of samples from the total weight of the captured dust. The results showed that the processing of natural wood is mainly characterized by the formation of coarse dust fractions (2mm - 1 mm sieves), while the processing of MDF was associated with the formation of fine dust fractions with a size below 100 μm. Another of the objectives was to compare the separation values on the fractional separation curves of selected mechanical separators and filters with the size distribution of dust particles and to propose a suitable separation technique that meets the criteria of "best available technique" (BAT) in the processing of natural wood and MDF, as well as to point out the creation of and the production of harmful dust fractions, which arise mainly during the processing of MDF. We intended to assess whether the introduction of the given technology with the given material mix will also require modifications on the side of the extraction device.

PL

Zaprojektowanie i porównanie odpowiedniej techniki separacji podczas procesu obróbki w centrum obróbkowym CNC. W artykule poruszono zagadnienie odsysania wiórów z procesu frezowania w centrum obróbczym CNC. Celem pracy było porównanie rozkładu wielkości cząstek pyłu powstającego w procesie frezowania drewna naturalnego (buk, dąb i świerk) oraz płyt MDF na 5-osiowym centrum obróbczym CNC. Rozkład wielkości cząstek oceniono za pomocą analizy sitowej próbek z całkowitej masy wychwyconego pyłu. Wyniki wykazały, że obróbka naturalnego drewna charakteryzuje się głównie tworzeniem grubych frakcji pyłu (sita 2 mm - 1 mm), podczas gdy obróbka MDF wiązała się z tworzeniem drobnych frakcji pyłu o wielkości poniżej 100 μm. Kolejnym celem było porównanie wartości separacji na krzywych separacji frakcyjnej wybranych separatorów mechanicznych i filtrów z rozkładem wielkości cząstek pyłu oraz zaproponowanie odpowiedniej techniki separacji spełniającej kryteria "najlepszej dostępnej techniki" (BAT) w obróbce drewna naturalnego i płyt MDF, a także wskazanie na powstawanie i wytwarzanie szkodliwych frakcji pyłu, które powstają głównie podczas obróbki płyt MDF. Naszym zamiarem była ocena, czy wprowadzenie danej technologii przy danej mieszance materiałowej będzie wymagało również modyfikacji po stronie urządzenia odciągowego.

Słowa kluczowe

EN

wood processing; medium density fiberboard; CNC machining cente

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 122
• Strony: 99--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Kucerka Martin

• Faculty of Natural Sciences, Matej Bel University, Banská Bystrica 974 01, Slovakia

autor

Ockajova Alena

• Faculty of Natural Sciences, Matej Bel University, Banská Bystrica 974 01, Slovakia

autor

Kminiak Richard

• Faculty of Wood Sciences and Technology, Technical University in Zvolen, 960 01, Slovakia

autor

Rogoziński Tomasz

• Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences, 60-637 Poznań, Poland

autor

Sydor Maciej

• Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences, 60-637 Poznań, Poland

autor

Pędzik Marta

• Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences, 60-637 Poznań, Poland

autor

Lo Giudice Valentina

• University of Basilicata, Via Nazario Sauro 85 - 85100 Potenza, Italy

autor

Todaro Luigi

• University of Basilicata, Via Nazario Sauro 85 - 85100 Potenza, Italy

Bibliografia

• 1. MRAČKOVÁ, E., KRIŠŤÁK, Ľ., KUČERKA, M., GAFF, M., GAJTANSKA, M. 2016: Creation of wood dust during wood processing: size analysis, dust separation, and occupational health. BioResources 2016, 11(1), 209-222.
• 2. DZURENDA L. 2002: Vzduchotechnická doprava a separácia dezintegrovanej drevnej hmoty [Air transport and separation of disintegrated wood]. Technical university in Zvolen, 143 p. ISBN 80-228-1212-9.
• 3. DREVKO, S., MAČALA, J., BAKALÁR, T. 2005: Analýza fyzikálnych vlastností látkových filtrov [Analysis of physical properties of fabric filters]. In Acta Montanistica Slovaca, 10(1), 204-208.
• 4. DZURENDA, L., WASIELEWSKI, R., ORLOWSKI, K. 2006: Granulometric analysis of dry sawdust from sawing process on the frame sawing Machine PRW-15M. Acta Facultatis Xylologiae 48(2): 51-57.
• 5. DZURENDA, L., KUČERKA, M., BANSKI, A. 2008: Technologická charakteristika piliny z procesov píleniadreva na rámových, kmeňových pásových a kotúčových pílach. Vplyv Techniky na Kvalitu Deleného a Obrábaného Dreva; Technická Univerzita vo Zvolene: Zvolen, Slovakia, 93-114.
• 6. IGAZ, R., KMINIAK, R., KRIŠŤÁK, L., NĚMEC, M., GERGEĽ, T. 2019: Methodology of Temperature Monitoring in the Process of CNC Machining of Solid Wood. Sustainability, 11, 95.
• 7. OČKAJOVÁ, A., KUČERKA, M. 2009: Granular analysis of dust particles from profiling and sanding process of MDF. Woodworking Techniques: 3rd International Scientific Conference. Zagreb: Faculty of Forestry, 2009. p. 187-192.
• 8. OČKAJOVÁ, A., BELJAKOVÁ, A., SIKLIENKA, M. 2010: Morphology of dust particles from the sanding process of the chosen tree species. In Wood research. Bratislava: Paper and Pulp Research Institute, 55(2): 89-98, ISSN 1336-4561.
• 9. MOHAN, M., APRAJITA, PANWAR, N.K. 2013: Effect of Wood Dust on Respiratory Health Status of Carpenters. J. Clin. Diagn. Res., 7, 1589-1591.
• 10. HLÁSKOVÁ, L., ROGOZINSKI, T., DOLNY, S., KOPECKÝ, Z., JEDINÁK, M. 2015: Content of respirable and inhalable fractions in dust created while sawing beech wood and its modifications. Drewno, 58, 135-146.
• 11. KOPECKÝ Z., ROUSEK M. 2007: Dustiness in high-speed milling. Wood Research 52(2): 65-76.
• 12. ROGOZIŃSKI, T. 2016: Wood dust collection efficiency in a pulse-jet fabric filter. Drewno. Prace Naukowe. Doniesienia. Komunikaty, 59(197).
• 13. ROGOZIŃSKI, T. 2018: Pilot-scale study on the influence of wood dust type on pressure drop during filtration in a pulse-jet baghouse. Process Safety and Environmental Protection, 119, 58–64. https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.07.016.
• 14. ROGOZIŃSKI, T., CHUCHALA, D., PĘDZIK, M., ORLOWSKI, K. A., DZURENDA, L., MUZINSKI, T. 2021: Influence of drying mode and feed per tooth rate on the fine dust creation in pine and beech sawing on a mini sash gang saw. European Journal of Wood and Wood Products, 79(1), 91–99. https://doi.org/10.1007/s00107-020-01608-8.
• 15. DÜNISCH, O., BAUCH, J. 1994: Influence of Mineral Elements on Wood Formation of Old Growth Spruce (Picea abies [L.] Karst.). Holzforschung, 48, 5-14. 10.1515/hfsg.1994.48. s1.5.
• 16. TUREKOVÁ, I., MRAČKOVÁ, E., MARKOVÁ, I. 2019: Determination of Waste Industrial Dust Safety Characteristics. International Journal of Environmental Research and Public Health 16(12): 2103.
• 17. STN ISO 9096 (83 4610). Air quality. Stationary source emissions. Manual determination of mass concentration of particulate matter, 2021.
• 18. ISO 3310-1:2016. Test sieves - Technical requirements and testing - Part 1: Test sieves of metal wire cloth, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2016.