Режущий инструмент для фрезерных станков по металлу: типы, критерии подбора

По этому вопросу в разные годы появлялись различные точки зрения. Были предложения взять за основу классификации принцип движения режущего органа, способ подачи обрабатываемого материала, принцип компоновки станков, геометрию стружки и т.д.

По нашему мнению в основу классификации деревообрабатывающего оборудования более правильно следует взять способ выполнения основной работы – резания, для которой станки предназначены: распиливающие, фрезерующие, строгальные, сверлильные, токарные, лущильные, шлифовальные, облицовочные и т.д. Это дает более правильное разделение специфики различных станков с группировкой их внутри каждого типа и учетом особенностей формирования поверхностей обработки.

Начало механической обработки древесины относят к 16 веку. В России уже в 1691 г. в районе Архангельска имелись механические лесопилки, токарные и другие станки, для привода которых использовались водяные колеса.

Производство деревообрабатывающих станков в нашей стране начало интенсивно развиваться после 1917 г. До этого деревообрабатывающее станки больше покупались за границей.

В 1931 г. был организован трест «Лесбуммашина», которому были переданы семь машиностроительных заводов, и создано конструкторское бюро «Станкодревпроект».

После Великой Отечественной войны производство деревообрабатывающих станков стало развиваться наиболее интенсивно.

В 1945 г. станочный парк деревообрабатывающего оборудования составлял 126, 5 тыс.шт. (100%), в 1955 г. -381,0 тыс.шт. (300%), а в 1962 г. -669 тыс.шт. (530%). Число предприятий, специализированных на выпуске деревообрабатывающего оборудования в 1962 г. увеличилось до двадцати двух. В 1948 г. был создан научно-исследовательский институт деревообрабатывающего машиностроения (НИИДревмаш), реорганизованный в 1962 г. во ВНИИДмаш.

Классификация деревообрабатывающих станков.

Деревообрабатывающие станки объединяют широкую группу различных машин, которые могут обрабатывать древесину, как с разрушением, так и без разрушения ее волокон.

По роду выполняемой работы деревообрабатывающие станки делятся на станки, работающие с разрушением (дереворежущие) и без разрушения (обрабатывающие) связи между волокнами.

Основными деревообрабатывающими станками наиболее распространенными в промышленности являются дереворежущие станки. Дереворежущие станки обрабатывают древесный материал дереворежущими инструментами с разрушением связи между частицами древесины, отделяя от него какую-то часть с целью получения заготовок деталей или изделий заданных размеров, формы и качества обработки.

Резание древесины, осуществляемое на дереворежущем станке, может быть выполнено без образования и с образованием стружки. Резание без образования стружки происходит при раскалывании (дровокольные станки), разрезании шпона (ножницы для резки шпона), вырезании штампами (шпонопочиночные станки), дроблением (дробильные и рубительные станки).

Резание древесины с образованием стружки получило наиболее широкое распространение и производится распиливанием, строганием, фрезерованием, сверлением, долблением, точением, лущением и шлифованием.

В процессе резания древесины, осуществляемом на дереворежущих станках, образующаяся стружка может быть либо отходом производства, либо продукцией (например, шпон при лущении строгании и тонкая дощечка при безопилочном резании).

1. Распиливание осуществляется различными пилами на распиливающих станках. В процессе пиления зубья пил срезают стружку, образуя пропил, разделяющий древесину на части. В зависимости от типа дереворежущих станков, пилы совершают возвратно-поступательное, вращательное или прямолинейное движение.
2. Фрезерование осуществляется вращающимися резцами – прямолинейными профильными ножами или фасонными фрезами.
3. Строгание осуществляется на строгальных станках, у которых режущие ножи установлены неподвижно (движется заготовка), или совершают возвратно-поступательное движение и срезают тонкий слой древесины с обрабатываемой поверхности.
4. Сверление осуществляется на сверлильных станках специальными сверлами.
5. Долбление осуществляется на различных долбежных станках специальным долбежным инструментом при образовании в древесине отверстий преимущественно для шиповых соединений.
6. Точение осуществляется на токарных станках при этом стружка снимается равномерной толщины с тел вращения при изготовлении точеных деталей различной формы.
7. Лущение осуществляется на специальных лущильных станках. Оно аналогично точению при радиальной подаче, но отличается наличием предварительного обжима стружки (шпона) и производится после предварительного пропаривания обрабатываемой древесины. Процесс лущения представляет собой развертку цилиндра по спирали в тонкую ленту (шпон).
8. Шлифование древесины осуществляется на шлифовальных станках при этом роль резцов выполняют зерна абразивных  материалов.
9. Дробление осуществляется в специальных дробильных или рубильных станках роторного и дискового типа с целью получения из кусковых отходов деревообрабатывающих производств (реек, горбылей, обрезков и т.д.) технологической щепы для целлюлозных предприятий или специальной стружки для изготовления древесностружечных плит. Дробильные станки измельчают кусковые отходы специальными ножами, установленными на вращающемся валу, барабане или металлическими планками, закрепленными подвижно на вращающемся роторе станка.
10. Гнутье деревесины осуществляется на специальных гнутарных станках с применением шабшлонов, обжимных шин и роликов, и происходит без разрушения связи между волокнами древесины.
11. Нанесение клея на пласти деревянных деталей осуществляется обычно на клеенаносящих станках вальцового типа, струями или через щели в специальных станках.   Станки для нанесения клея оснащены вальцами, покрытыми специальной резиной или специальными щеточными, дисковыми, роликовыми или впрыскивающими механизмами.
12. Сборка изделий осуществляется в сборочных ваймах или иных механизмах, приспособленных для этой цели. Сюда относятся станки для сборки деталей, склеивая, соединения шипами, шурупами, нагелями, гвоздями, скобами и т.д.
13. Отделка деталей и изделий осуществляется на краско- и лаконаносящих станках различной конструкции, а отделка покрытий на шлифовальных и полировальных станках.

Нанесение красителей и лаков осуществляется на станках, оснащенных вальцами, наливными, струйными, распылительными головками, или в электрополе высокого напряжения.

Для шлифования поверхностей изделий, покрытых лаками, применяются специальные шлифовальные станки – обычно ленточного типа (многоленточные проходные (принципиальная схема 8.1).

Полирование поверхностей изделий осуществляется на специальных полировальных станках вальцового типа, а иногда с применением тампонов.

Наиболее производительны и распространены станки вальцового проходного типа, у которых вальцы собраны из специальных хлопчатобумажных дисков.

14. Облицовка древесины и древесных материалов различными древесными (из других пород древесины) и не древесными материалами (бумагой, пластиком, синтетическим шпоном и т.д.).

По виду обработки древесины, конструкции применяемого режущего инструмента, вырабатываемых изделий, характеру исходного древесного сырья, дереворежущие стаки разделяют на типы. Классификация основных типов деревообрабатывающих станков приведена в табл.1, а схематическое изображение принципа их работы показано на рис. 1. Цифры на рисунке соответствуют номерам типов станков в табл. 1

Таблица 1

Классификация деревообрабатывающих станков

По признаку использования дереворежущие станки делят на станки общего назначения, широко применяемые в различных отраслях народного хозяйства, и специальные, предназначенные для работ, выполняемых только в определенных производствах на определенных операциях. В небольших мастерских обычно применяют разнооперационные станки (п.14, табл.2) (комбинированные и универсальные).

Комбинированные станки имеют несколько шпинделей и валов, установленных на общей станине. Каждый шпиндель может работать независимо от других.

Универсальные станки имеют один шпиндель, на котором попеременно устанавливают различные инструменты.

Отдельную группу составляют многооперационные автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки, линии и станки комбайны, выполняющие (одновременно или последовательно) несколько операций на обрабатываемых деталях.

Автоматические линии и обрабатывающие центры за последние годы получили широкое распространение особенно на крупных, специализированных предприятиях.

Отличительной особенностью многих типов дереворежущих станков (круглопильных, ленточнопильных, фрезерных, шлифовальных) являются высокие скорости резания (20-60 м/с), а иногда и более. Исследованиями российских ученых выявлен оптимальный диапазон скоростей резания у круглопильных станков для продольного пиления, находящийся в пределах 40-60 м/c.

В связи с большими скоростями резания рабочие валы многих типов станков имеют высокие числа оборотов 3-6 тыс. об./мин., а у копировально-фрезерных станков до 30 тыс. об./мин. Поэтому все дереворежущие станки снабжаются специальными ограждениями режущего инструмента и блокирующими устройствами.

Вопросам техники безопасности на деревообрабатывающий станок уделяется очень большое внимание.

Станки с возвратно-поступательным движением инструмента (лесопильные рамы, фанерострогальные и некоторые другие) имеют маленькую скорость резания, не превышающую 7-8- м/c.

Подача у станков обычно механическая, редко ручная.

Скорость механической подачи у некоторых типов станков превышает 100 м/мин. Все дереворежущие станки имеют индивидуальные приводы. У большинства типов станков индивидуальные приводы имеются на механизмах, как резания, так и подачи. В зависимости от типа станка мощность электропривода колеблется от 0,5 до 200 200 кВт и более. На современных дереворежущих станках и автоматических линиях широко используются гидро- и пневмоприводы, фотореле, токи повышенной частоты (100-400 Гц), дистанционное и программное управление.

Деревообрабатывающие станки и автоматические линии последних конструкций являются сложными. Высокосовершенными машинами.

За последние годы многие фирмы и авторы публикаций стали давать ошибочные названия разным типам ленточнопильных и круглопильных станков. Их стали называть «ленточная пилорама», «дисковая пилорама», «круглопильная пилорама» и т.д.

Слово рама относится к одноэтажным и двухэтажным лесовильным рамам. В них пилы установлены в специальных массивных пильных рамках двигающихся возвратно-поступательно. Отсюда и название лесопильная рама.

В ленточнопильных и круглопильных станках никаких рамок нет. Следовательно, и названия ленточная, циркульная, дисковая пилорама к названию «рама» не имеют никакого отношения.

Профессор, Почетный академик
Российской академии естественных наук,
канд.техн.наук, почетный доктор технич.наук,
Заслуженный работник лесной
промышленности РСФСР
Н.К. Якунин.