Поиск материала «Деревообрабатывающие станки, Короткое В. И., 2007» для чтения, скачивания и покупки

Введение

Традиционно дисциплина «Деревообрабатывающие станки и инструменты» состоит из трех частей: резание, дереворежущий инструмент, станки различных деревообрабатывающих производств.

Теория резания древесины и древесных материалов по праву мо­жет считаться классическим примером обобщения огромного числа фундаментальных исследований, начатых великими российскими уче­ными И. А. Тиме, М. А. Дешевым и продолженных Ф. М. Манжосом, С. А. Воскресенским, A. JI. Бершадским, А.Э.Грубе, Е. Г. Иванов­ским и их последователями.

Благодаря применению новейших математических методов ис­следований, моделирования и обработки результатов, сложных приборов и измерительной аппаратуры были тщательно изучены практически все процессы механической обработки древесины и многих древесных материалов.

Значительные успехи науки в области резания древесины и ма­териалов на ее основе, дереворежущего оборудования и инструмен­та неслучайны. Широкомасштабные исследования, приведшие к за­метным результатам, были вызваны бурным развитием деревообра­батывающей промышленности как в России, так и за рубежом.

Можно констатировать, что деревообработка даже в условиях экономического кризиса осталась одной из немногих отраслей, про­должавших реально работать, сохранив при этом высокую привле­кательность для инвестиций. Несмотря на глубокий спад россий­ской станкоинструментальной промышленности передовые зару­бежные технологии, оборудование и инструмент оказались вос­требованными отечественной лесной и деревообрабатывающей про­мышленностью, способной благодаря наличию богатейших запа­сов сырья и вековым традициям давать устойчивый социальный (создание рабочих мест, налоги) и экономический (прибыль) эффект.

Сегодня в России наблюдается интенсивный процесс развития структуры лесной и деревообрабатывающей промышленности: от­крываются новые производства, растет сектор посреднических фирм и иностранных представительств. В этих условиях возник высокий спрос на специалистов этой сферы со средним и высшим образо­ванием, для подготовки которых и предназначен этот учебник.

Геометрия резца

При анализе процесса резания можно ограничиться рассмотре­нием активной части режущего элемента — лезвия. Под геометри­ей лезвия понимают совокупность характеристик его формы и рас­положения в пространстве. Пусть клиновидное лезвие 3 прошло в заготовке 4 некоторый путь (рис.

2, а), образуя стружку 2. В режу­щей части клина можно выделить следующие элементы: пере­днюю поверхность А?, контактирующую со срезаемым слоем 1 и стружкой; заднюю поверхность А?, примыкающую к режущей кромке 5 и обращенную к формируемой в заготовке поверхности резания Рп, режущую кромку 5, образованную пересечением пе­редней и задней поверхностей.

В более сложных случаях полуза­крытого (рис. 2, б) и закрытого (рис. 2, в) резания следует разли­чать режущие кромки: главную АВ и вспомогательные ВС и AD. Со­ответственно у лезвия выделяют задние поверхности: главную, при­мыкающую к главной режущей кромке, и вспомогательные, при­мыкающие к вспомогательным режущим кромкам.

П

Положение режущих кромок и поверхностей лезвия в простран­стве определяет угловые параметры процесса резания. Для опреде­ления углов установлены исходные координатные плоскости: ос­новная плоскость и плоскость резания (рис. 2, а).

Основная плоскость Pv — координатная плоскость, про­веденная через рассматриваемую точку (например, п) режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного v или результирующего ve движения резания в этой точке.

Плоскость резания Рп — координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости Pv.

Дополнительными координатными плоскостями являются главная и нормальная секущие плоскости. Главная секу­щая плоскость Р?— координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости Pv и плоскости резания Рп.

Выделяют также рабочую плоскостьPs, в которой рас­положены векторы скоростей главного движения резания v и дви­жения подачи vs(показана на рис. 3, д).

Угловые параметры резания характеризуются главными (при главной режущей кромке) и вспомогательными (при вспомога­тельной режущей кромке) углами, углом наклона главной режу­щей кромки.

Различают следующие углы (показаны на рис. 2, а для главной режущей кромки): ? — передний угол — угол в секущей плоскости Р? между передней поверхностью лезвия А? и основной плоско­стью Pv; ? — задний угол — угол в секущей плоскости Р? между задней поверхностью лезвия А? и плоскостью резания Рn; ? — угол заострения — угол в секущей плоскости Р?между передней А?и задней А? поверхностями лезвия.

Сумма заднего угла ? и угла заострения ? называется углом резания ?: ? = ? ?. Между главными углами существует про­стейшая связь:

? ? ? = 90° (1)

В случае, когда задняя поверхность лезвия оказывается под по­верхностью резания (т. е. когда угол ? прочерчивается в пределах контура лезвия), задний угол считают отрицательным (рис. 2, г). Передний угол у также считают отрицательным, если он про­черчивается в пределах контура лезвия (рис.

Главные углы могут рассматриваться в инструментальной, ста­тической и кинематической системах координат (ГОСТ 25762—83).

Инструментальная система координат — прямоугольная систе­ма координат с началом в вершине лезвия, ориентированная от­носительно геометрических элементов режущего инструмента, принятых за базу (рис.

Статическая система координат — прямоугольная система ко­ординат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки,ориентированная относительно направления скорости главного движения резания v. Определяет геометрию лезвия и его положе­ние относительно заготовки в статике, т. е. без учета параметров главного движения и движения подачи (рис. 3, б).

Кинематическая система координат — прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости результи­рующего движения резания ve (рис.

Рассмотрим кинематические углы подробнее. На рис. 3, г пока­зано лезвие, перемещающееся относительно заготовки с резуль­тирующей скоростью ve, причем вектор ve совпадает с нормалью к режущей кромке (в этом случае режущая кромка расположена в основной плоскости Pv). Тогда на рис.

3, г плоскость XZ совпадает с плоскостями главной секущей Рх и нормальной секущей Рн. По­ложение плоскости резания Рп совпадает с осью X, а положение основной плоскости Pv — с осью Z.

По определению находим кинематические углы для главной режущей кромки (главные ки­нематические углы): ?kH — задний, ?kH — заострения, ?kH — перед­ний (буква «н» в обозначении напоминает о том, что режущая кромка нормальна к векторам ve и v).

Связь между кинематическими углами анк, ?kH, ?kH и статичес­кими углами ?, ?,? устанавливают через угол движения ?Д(см. рис. 3, г, д):

где ?T — технологический угол между векторами скоростей v и vs, (задан схемой обработки).

При ?T = 90° формула для угла ?Д упрощается: ?Д = arctg(vs /v).

В практике резания древесных и облицовочных материалов рас­пространены случаи, когда вектор скорости главного v или ре­зультирующего движения ve не совпадает с нормалью к режущей кромке, т.е. случаи, когда режущая кромка наклонена к основной плоскости Pv на некоторый угол ? (рис.

Угол наклона режущей кромки ? следует определять как сумму статического угла наклона ?с (см. рис.

3, е, з) и кинематического угла наклона ?к (см. рис.

3, ж, з). Статический угол ?с задается установкой лезвия в статической системе координат.

Кинемати­ческий угол ?к появляется в схемах резания, где скорость главного движения v задается как геометрическая сумма собственно главного движения со скоростью vx и дополнительного движения вдоль режущей кромки со скоростью v2 (см. рис. 3, ж, з):

где ?т — технологический угол между векторами скоростей vx и v2(задан схемой обработки).

При ?т = 90° формула для угла ?к упрощается: ?к = arctg(v2/v1).

Таким образом, в общем случае (при учете движения подачи и наклона режущей кромки к основной плоскости) кинематические углы равны:

Технолог должен знать закономерности изменения статических углов резания при работе инструмента и уметь учитывать эти изме­нения при разработке требований к режущему инструменту и выбо­ре режима резания. Значения наилучших углов ак, рк, «кк выбирают по справочной литературе.

Затем по соотношениям (4)…(8) следу­ет определить кинематические углы, приведенные к нормальному сечению: ос» (3”, ук’. Далее по формулам (2) и (3) установить стати­ческие углы лезвия а, (3, у.

Режущая кромка лезвия представляет собой переходную кривую поверхность, соединяющую переднюю и заднюю поверхности. Ха­рактеристики переходной поверхности объединяются в понятие микрогеометрии лезвия. Различают продольную (вдоль кромки) и поперечную (в нормальном сечении) микрогеометрии. Продольнаямикрогеометрия (рис. 4, а) характеризуется «шероховатостью» ре­жущей кромки. Поперечная микрогеометрия характеризуется профи­лем лезвия в нормальном сечении. Идеальный геометрический клин был бы идеально острым (рис. 4, б). Кромка реального лезвия, прора­ботавшего некоторое время, может быть принята за дугу окружности радиуса р (рис. 4, в). Радиус ? называют радиусом округления режу­щей кромки. В начальном состоянии режущие элементы инструмента для резания древесины характеризуются показателями: шероховатость кромки (средняя высота наибольших неровностей профиля) 4… 5 мкм, радиус округления 2…5 мкм.

Во время резания в результате сложных физико-химических процессов происходит износ лезвия — изменение геометрии и мик­рогеометрии его элементов. Следствием износа является затупле­ние лезвия, т. е. потеря им остроты, режущих свойств.

Затупление лезвия характеризуют различными параметрами. В большинстве случаев резания натуральной древесины ограничиваются величи­ной радиуса округления ?, так как этот параметр оказывает глав­ное влияние на силы резания и стружкообразование. В тех случаях, когда происходит интенсивный износ лезвия по задней поверхнос­ти, параметром затупления может служить величина износа по зад­ней грани — ширина фаски х (рис. 4, г).

Глава 1. понятие о рабочих процессах машин

Совокупность всех процессов, связанных с превращением сы­рья в готовую продукцию, называется производственным процессом. Часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров или свойств перерабатываемого сы­рья, называется технологическим процессом.

Операция — это неделимая часть технологического процесса. В ос­нове каждой операции лежит какой-либо рабочий процесс, реа­лизуемый с помощью рабочей машины, например: сверление, измельчение, сортирование. Существуют машины, предназначен­ные для выполнения технологического этапа, в которых реализу­ется несколько рабочих процессов.

Рассмотрим рабочие процессы машин лесопильно-деревообрабатывающих производств.

Механическая обработка используется для получения из первич­ного древесного сырья изделий и деталей определенных форм, разме­ра и качества, а также для придания окончательной формы, размеров и качества собранным узлам и изделиям. Механическая обработка осу­ществляется резанием, раскалыванием, давлением, дроблением.

При обработке резанием происходит нарушение связи меж­ду частицами материала по строго заданному направлению, когда обрабатываемый объект разделяется на части с образованием стружки или без нее. Резанием обрабатывают натуральную древесину (пило­материалы, заготовки, строганый и лущеный шпон), искусственные материалы на древесной основе (прессованную, пластифицирован­ную и клееную слоистую древесину, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты), синтетические облицовочные материалы (пленки на основе пропитанных бумаг или полимеров).

Раскалывание — разделение древесины по слоям. Поскольку при этом объекты обработки не имеют строго заданной формы, этот процесс применяется в основном на подготовительных операциях.

Обработке давлением подвергается как массивная, так и измельченная древесина. В первом случае с помощью этого про­цесса изменяют форму древесины изгибом (гнутьем) или прессо­ванием. Однако прессование не получило достаточного распрост­ранения в связи с малой пластичностью древесины.

При дроблении древесины разделение на части происходит неорганизованно, без соблюдения заданной геометрии частиц, обыч­но по наиболее слабому направлению материала. Такой процесс имеет место при ударном дроблении и абразивном размоле.

Гидротермическая обработка древесины состоит в ее сушке и, если необходимо, пропитке. Сушка — это процесс удаления влаги из древесины с целью придания ей равномерной влажности и ста­бильности свойств при дальнейшем использовании, предохране­ния от порчи и загнивания, уменьшения массы, повышения проч­ности, улучшения качества склеивания и отделки.

Древесина дол­жна быть высушена так, чтобы ее влажность по сечению была рав­номерной и отсутствовали внутренние напряжения. Однако внут­ренние напряжения, уравновешенные в высушенном материале, могут стать причиной коробления деталей при обработке, когда материал делится на части или удаляются (обрабатываются) от­дельные участки детали. Напряжения растяжения приводят к рас­трескиванию и порче древесины.

Пропитка заключается во введении в древесину различных жидких составов с целью ее окраски, пластификации, антисептирования, консервирования, огнезащиты и т.д. Пропитывают дре­весину двумя способами — без давления и с созданием внешнего давления. Промышленное значение имеет пропитка под давлени­ем, включающая пропитку с торца и в автоклавах.Склеивание применяется для следующих целей:

• получения деталей большего сечения, чем сечение исходного материала (склеивание брусков пластями);
• получения деталей большей ширины, чем ширина исходного материала (склеивание брусков кромками в плиту);
• получения деталей криволинейной формы (склеивание с одно­временным гнутьем);
• получения узлов рамочной и каркасной конструкции (склеива­ние деталей в узлы с применением шиповых соединений);
• облицовывания деталей (склеивание массивной древесины и плит со шпоном);
• соединения деталей и узлов при сборке; получения плит (склеивание древесных частиц).

Склеивание позволяет получить изделие заданной формы и свойств или улучшить его внешний вид. Процесс склеивания со­стоит из двух основных операций: нанесения клея на древесину и запрессовки. Количеством наносимого клея определяется толщи­на клеевого слоя и прочность клеевого соединения.

Запрессовка, т.е. обеспечение определенного давления на склеиваемые детали, необходима для плотного соприкосновения склеиваемых поверх­ностей и смачивания клеевым раствором всей площади склеива­ния. Применяемые в настоящее время синтетические клеи позво­ляют интенсифицировать процессы склеивания и отверждать клеи за время, исчисляемое минутами и даже секундами.

Сборка — это процесс соединения отдельных (и не только дере­вянных) деталей и элементов в готовое изделие без склеивания. Расчленение готового изделия на элементы позволяет упростить и механизировать технологический процесс изготовления изделия.

Варианты сборочных работ различны в зависимости от конструк­ции изделия. Крупногабаритные изделия, как правило, делают раз­борными. Их отделывают в узлах, а сборка заключается во взаимной стыковке соединяемых элементов и закреплении их разъемными соединительными элементами: стяжками, шурупами, винтами. Сбор­ка производится с помощью специальных сборочных приспособле­ний и станков на одном рабочем месте или на конвейере.

Отделка заключается в создании на поверхностях деревянных дета­лей и изделий покрытий, защищающих изделие от вредных воздей­ствий, улучшающих его эксплуатационные и декоративные качества.

Различают три вида отделки — прозрачную, непрозрачную и имитационную.

Прозрачная отделка (покрытие прозрачными лаками) при­меняется для изделий, облицованных шпоном или пленками на основе бумаги, и для изделий из массивной древесины, имеющей красивую текстуру. Изделия из малоценных пород древесины, плит­ных и листовых материалов отделывают, полностью закрывая по­верхность непрозрачной пленкой, краской, эмалью, пласти­ком, бумагой.

Имитационная отделка улучшает декоративные свойства обычных древесных материалов, придавая им внешний вид древесины ценных пород или других материалов. Для этого приме­няют глубокое крашение, наносят декоративный печатный рису­нок, облицовывают пленками и пластиком.

Процесс отделки состоит из следующих стадий: подготовка к отделке, нанесение покрытия, облагораживание покрытия.

Все перечисленные выше рабочие процессы (за исключением механической обработки) подробно изучаются в соответствующих технологических дисциплинах учебного плана. Поэтому нет смыс­ла повторять уже известные положения и рекомендации. Вопросы же механической обработки затрагиваются в дисциплинах поверх­ностно и требуют глубокого и внимательного изучения в данном курсе.

Причем большую долю в операциях механической обработ­ки занимает процесс резания, которому и уделено в учебнике ос­новное внимание. Такие процессы, как раскалывание, давление и дробление, применяются значительно реже и будут рассмотрены при изучении соответствующих видов оборудования.

Движения в процессе резания

Н4 и после обработки резанием — деталь 10, а также режущий элемент 1 рабочего орудия во взаимодействии с заготов­кой. В процессе резания исходная обрабатываемая поверхность 2 подлежит трансформации в обработанную поверхность 6 детали. Для этого с заготовки должна быть удалена часть материала — припуск 3. Режущий элемент воздействует на заготовку прежде всего лезвием — активным ребром клина с режущей кромкой 9, фор­мирующим новую поверхность в заготовке — поверхность реза­ния 7. Часть припуска, заключенная между двумя смежными по­верхностями резания, составляет срезаемый слой 5. Срезаемый слой, удаленный с заготовки лезвием и получивший объемную деформацию (изменение формы и размеров), называется струж­кой 8. В простейшем случае припуск совпадает со срезаемым сло­ем, а поверхность резания — с обработанной поверхностью де­тали.

Рассмотрим элементарную технологическую задачу, решаемую резанием. Пусть с заготовки для получения плоской поверхности требуется удалить припуск. При небольших размерах припуска ре­зец снимает его за один проход. Однако при значительных разме­рах припуска такое решение неудовлетворительно: либо действу­ющие со стороны заготовки на резец большие силы сопротивле­ния резанию приведут к чрезмерной деформации резца и его поломке, либо качество обработанной поверхности будет недо­пустимо низким.

В этом случае задача решается послойным удалением припуска: сначала резцу сообщают движение резания, в результате которого отделяется первый слой и на заготовке формируется поверхность резания. Затем резец возвращают в исходное положение и, сооб­щая ему движение, перпендикулярное движению резания, пере­мещают в новое исходное положение, после чего осуществляют новое движение резания и срезают второй слой. Рассмотренные движения могут быть приданы как резцу, так и заготовке.

Стружка — это часть материала, срезанная с обрабатываемого объекта за один проход резца. В случае обработки на ножницах, высечках и штампах отделяемые части материала носят название срезков. Поверхность, образованная после отделения стружки, называется поверхностью резания.

Главное движение — это простое движение лезвия, обеспечива­ющее удаление одного срезаемого слоя. Движение подачи — про­стое движение лезвия, необходимое для последовательного удале­ния ряда срезаемых слоев.

В процессе резания может быть одно главное движение и одно или несколько движений подачи. Главное движение и движение подачи составляют основу хода резания, т. е. комплекса движений лезвия, обеспечивающих образование одной поверхности резания. Движения хода резания (главное и подачи) могут происходить не­прерывно или прерывисто, одновременно или попеременно.

Движением резания принято называть сложное движение лезвия при образовании поверхности резания.

Для многократного повторения ходов резания лезвие должно воз­вращаться в положение, исходное для начала очередного хода реза­ния. Совокупность движений возврата составляет холостой ход.

Каждое движение характеризуется траекторией движения точ­ки режущей кромки и законом движения этой точки вдоль траек­тории. В процессах резания древесины траекториями простых дви­жений являются, как правило, прямая и окружность.

Скорость сложного движения определяется как геометрическая сумма скоростей одновременно совершаемых движений.

Так, скорость движения резания veв большинстве станочных процессов складывается из скорости главного движения v и ско­рости подачи vs: ve = v vs.

Учитывая, что скорость главного дви­жения, как правило, во много раз превосходит скорость подачи и других движений хода резания, для практических целей можно считать траекторию резания совпадающей с траекторией главного движения и принимать ve ? v, оговаривая при этом вносимую по­грешность.

Книги по технологиям обработки древесины по авторам

Круглопильные станки

Круглопильные станки применяют для раскроя пиломатериалов, плитных материалов (фанеры, древесноволокнистых, древесностружечных плит). В зависимости от выполняемых операций станки бывают для поперечного и продольного раскроя.

Для поперечного раскроя применяют торцовочные шарнирно-маятниковые станки ЦМЭ-ЗА и торцовочные с прямолинейным перемещением пилы ЦПА-40.

Наибольшая ширина раскраиваемых пиломатериалов на станках ЦМЭ-ЗА и ЦПА-40 составляет 400 мм, наибольшая толщина 100 мм. Для раскроя пиломатериалов на станках ЦМЭ-ЗА применяют пилы диаметром до 500 мм, а на станке ЦПА-40 – до 400 мм. Частота вращения пил на этих станках 3000 об/мин, мощность электродвигателей 4,0 и 5,4 кВт.

Отрезки короче 500 мм торцуют в шаблонах. Пильный диск должен быть оборудован автоматически действующим ограждением так, чтобы зубья пилы открывались на толщину распиливаемого материала. При работе на станке рабочий должен находиться на расстоянии не менее 300 мм от пильного диска.

Для продольного раскроя пиломатериалов применяют круглопильные станки с механической подачей ЦА-2А, прирезные однопильные ЦДК4-3, пятипильный ЦДК5-2 и др. Для распиливания горбылей на доски и толстых досок на тонкие используют ребровый станок ЦР-4А.

Прирезной однопильный станок ЦДК4-3 является основным видом оборудования, применяемого при производстве столярно-строительных изделий. Пиломатериалы подаются в станок гусеничным конвейером по призматическим направляющим, обеспечивающим точность и прямолинейность распиловки.

Скорость подачи пиломатериала регулируется вариатором без остановки конвейера. В зависимости от толщины распиливаемого материала суппорт перемещается по направляющим станины по высоте. Распиливаемый пиломатериал к подающему конвейеру прижимается роликами, находящимися в суппорте.

Станок снабжен когтевой защитой против обратного вылета пиломатериалов из станка. На станке можно обрабатывать пиломатериалы шириной до 315, толщиной 6-120 мм. Скорость подачи пиломатериала 8-60 м/мин, наибольшая скорость резания 61 м/с, частота вращения пильного вала 2940 об/мин.

Для работы на круглопильных станках применяют плоские круглые пилы, представляющие собой диск, на окружности которого насечены зубья. Пилы бывают двух типов: тип 1 – для продольного раскроя и тип 2 – для поперечного. Пилы типа 1 исполнения 1 изготовляют диаметром 200-1500 мм, исполнения 2 – диаметром 160-250 мм. Пилы типа 2 исполнения 1 имеют диаметр 360-1500, а исполнения 2 – 2125-1500 мм. Толщина пил всех типов 1-5,5 мм.

Пилы диаметром до 250 мм используют для работы на фрезерных станках, диаметром до 500 мм – на круглопильных станках, диаметром до 700 мм – на педальных торцовочных станках.

Зубья пил для поперечного раскроя древесины имеют двустороннюю косую заточку, что позволяет пилить ими в обе стороны, а зубья для продольного раскроя – прямую заточку, мим можно пилить только в одну сторону. Пилы разводят или плющат для избежания заедания их в материале. При разводе зуб отгибают примерно на 2/3 его высоты. (Величина развода зубьев зависит от породы и влажности древесины.)

Выравнивают вершины зубьев фугованием. Для придания пильному диску устойчивости его проковывают, потом затачивают, отавляя профиль зубьев неизменным. При более высоких требованиях к качеству распиловки применяют пилы круглые строгальные диаметром 160-400, толщиной 1,2-3,5 мм.

Для раскроя древесины, фанеры и древесных плитных материалов используют пилы дисковые дереворежущие с пластинами из твердого сплава. Их устанавливают на круглопильных форматных станках и автоматических линиях.

Станки для поперечного раскроя оборудуют столом с роликами и упорной линейкой, располагаемыми непосредственно у станка, причем левую сторону стола делают длиной 7 м, а правую несколько длиннее самой длинной заготовки – около 3 м. Перед работой проверяют положение пилы в вертикальной плоскости по отношению к столу и правильность установки направляющей линейки.

Раскраивают доски по разметке или упорам, вырезая пороки и выкраивая в первую очередь длинные отрезки, следя за тем, чтобы доски плотно прилегали к линейке, так как при неплотном прилегании получается косой рез. При раскрое рабочие передвигают доску до упора, затем один из рабочих прижимает левой рукой доску к направляющей линейке, а правой плавно, без рывков надвигает на нее пильный диск.

Продольный раскрой ведут на заданный размер по ширине заготовки, для чего направляющую линейку устанавливают от диска на расстоянии, равном ширине заготовки, плюс половина развода пилы. Когда отрезки раскраивают не на заданный размер, а на другие размеры по ширине, пользуются специальными закладками, которые крепятся к направляющей линейке.

На станке работают двое рабочих. Станочник подает доски в станок, а второй рабочий убирает их или подает станочнику для повторного раскроя.

При продольном раскрое доску нужно подавать равномерно, без толчков и рывков и периодически проверять правильность размеров заготовок.

Если при торцовке наблюдается косина реза по ширине доски, то это означает, что нарушена прямолинейность линейки (направляющей), а если имеется косина реза по толщине доски – нарушена перпендикулярность оси пильного вала поверхности стола. Рваные торцы на заготовках получаются при биении пильного вала.

На прирезных станках непараллельный пропил получается, если направляющая линейка установлена непрямолинейно, мшистый – если ось пильного вала неперпендикулярна направлению движения подающей цепи, пропил с нарушением прямого угла между пластью и кромкой – следствие нарушения перпендикулярности пильного вала плоскости звеньев гусеничной цепи.

У круглопильных станков пильный диск должен быть защищен сверху автоматически действующим ограждением, открывающим зубья лишь в процессе пиления. У станков для продольного раскроя диск снизу ограждают защитными щитками. Для предотвращения заклинивания зубьев пилы за пильным диском на расстоянии до 10 мм устанавливают расклинивающий нож.

Общие сведения

Деревообрабатывающее электрифицированное оборудование разделяют на станки общего назначения, станки для специальных производств и универсальные. К станкам общего назначения относят станки для раскроя досок, брусков, щитов, плит; фрезерования по плоскости и профилю; образования шипов и проушин; сверления отверстий; образования пазов и гнезд; окончательной механической обработки и др.

К станкам для специальных производств относится оборудование, предназначенное для изготовления оконных и дверных блоков, клееных конструкций и др. На универсальных станках выполняют различные работы: раскрой пиломатериалов по длине и ширине, фрезерование, сверление и др.

Для всех деревообрабатывающих станков принята буквенно-цифровая индексация, в соответствии с которой каждому станку дается буквенный индекс, обозначающий тип станка, а цифры, расположенные за буквой, показывают параметры станка и номер модели.

Так, круглопильные станки для продольной распиловки пиломатериалов обозначаются буквами ЦД, прирезные – ЦДК, круглопильные для поперечной распиловки балансирные – ЦКБ, маятниковые – ЦМЭ, суппортные – ЦПА, фуговальные – СФ, рейсмусовые – СР, фуговально-рейсмусовые ФР, четырехсторонние продольно-фрезерные – С, шипорезные рамные односторонние – ШО, двусторонние – ШД, для ящичных прямых шипов – ШП, «ласточкин хвост» – ШЛХ, фрезерные – Ф, сверлильные – Св, цепнодолбежные – ДЦ, шлифовальные – Шл.

Марка С2Р12-2 означает, что это двусторонний рейсмусовый станок с шириной строгания 1200 мм второй модели.

В зависимости от количества рабочих шпинделей деревообрабатывающие станки бывают одно– и многошпиндельные, количества операций – одно– и многооперационные, количества обрабатываемых сторон – одно-, двух– и четырехсторонние.

По степени механизации станки делят на полумеханизированные и полностью механизированные. У полумеханизированных станков механизирован процесс обработки, но подача ручная, у полностью механизированных механизированы процессы обработки, но отсутствует автоматизация. У полуавтоматических станков автоматизирована часть главных операций, а у автоматических – все операции.

Конструкция деревообрабатывающих станков зависит от их назначения. Однако, различаясь по устройству, станки имеют конструктивные элементы одинакового назначения – станины, столы или каретки для базирования деталей, сборочные единицы для закрепления режущего инструмента и сообщения ему или заготовке рабочих движений.

Элементы станков делятся на основные и вспомогательные. Основные органы выполняют функции по обработке древесины и подаче материала к инструменту (ножевые и пильные валы, подающие вальцы, конвейеры и т.д.). К вспомогательным органам относят устройства для заточки режущего инструмента, настройки и смазывания станков, удаления отходов.

Деревообрабатывающие станки состоят из двигательных, передаточных и исполнительных механизмов. К двигательным механизмам относятся электрические, гидравлические и пневматические приводы. Передаточный механизм передает движение от двигательного (механизм подачи) к исполнительному механизму (механизм резания).

Станок состоит из следующих основных частей: станины, столов, механизмов резания и подачи, привода, ограждений, приборов контроля, учета.

Механизмы резания служат для крепления режущего инструмента. Размещаются они обычно на суппортах, которые бывают подвижные и неподвижные.

Процесс резания осуществляется двумя способами: режущий инструмент надвигается на материал (торцовочные, цепнодолбежные станки) или материал подается к режущему инструменту (продольно-фрезерные станки).

Для правильной подачи материала в станок применяют направляющие линейки, угольники, прижимы, ролики, башмаки.

Во избежание вибрации материал прижимают к линейке пружинными прижимами.

Определение и классификация процессов резания

Резание — это технологический процесс разрушения связей меж­ду частицами обрабатываемого материала по заданной поверхно­сти с целью получения изделия требуемых размеров, формы и ше­роховатости.

Процесс резания может быть реализован разнообразными спо­собами. По виду объекта, действующего на заготовку, различают: резание твердым резцом, световым лазерным лучом, гидравличес­кой струей и другими носителями энергии. Основным в современ­ной технологии обработки древесины является процесс резания твердыми резцами из металлов или твердых сплавов, или резцовое резание.

Резцовое резание, в свою очередь, можно классифици­ровать по разным признакам:

1. способу получения заданной поверхности:

бесстружечное резание, при котором заданная поверхность по­лучается без снятия стружек путем отделения за один проход рез­ца малодеформированного среза материала;

стружечное резание, при котором для получения заданной по­верхности с заготовки срезаются стружки, в обычных условиях резания получающие деформации по всему объему или значитель­ной его части (стружечное резание имеет место в большинстве процессов обработки на дереворежущих станках);

2. степени сложности:

элементарное (простое) резание, не поддающееся дальнейше­му упрощению;

сложное резание, имеющее место при обработке разнообраз­ными режущими инструментами на станках.

Элементарное резание и его закономерности изучают для того, чтобы научиться понимать процессы сложного резания, рас­кладывая их на составные элементы, сводя к более простым процес­сам. Классификация процессов сложного резания дана в гл. 6.

Предисловие

В настоящем учебнике нашли отражение новые специфические тенденции развития деревообрабатывающей промышленности: бо­лее тесная связь различных технологических операций и процес­сов, концентрация их во времени и взаимовлияние, определяю­щие производительность и качество обработки; усложнение кон­струкции современных деревообрабатывающих машин, повыше­ние их точности, стабильности и надежности.

Поэтому в учебнике в очень сжатом виде рассмотрены вопросы склеивания, облицовывания, отделки и сборки, а также уделено повышенное внимание новейшим видам деревообрабатывающего оборудования, выпускаемого ведущими мировыми производите­лями.

По оборудованию и инструменту различных деревообрабатыва­ющих производств изучаются следующие дисциплины: основы ре­зания древесины, дереворежущие инструменты, конструктивные элементы станков, настройка и наладка деревообрабатывающего обо­рудования и др.

Обучающиеся должны знать основы теории резания древесины и древесных материалов, конструкции дереворежущих инструмен­тов и деревообрабатывающих станков, методы и технические сред­ства комплексной автоматизации деревообрабатывающего обору­дования, а также уметь решать практические задачи по определе­нию режимов обработки и производительности оборудования для обеспечения требуемого качества обработки и высоких технико-­экономических показателей.

Учебник состоит из шести разделов. Разделы I —III написаны д-ром техн. наук, проф. В.В.Амалицким (младшим).

В разделе I описаны основные виды рабочих процессов деревооб­рабатывающих машин и механической обработки древесины.

В разделе II рассмотрены процессы станочной обработки резани­ем и приведены сведения о дереворежущем инструменте, его кон­струкциях.

В разделе III изложены методы подготовки к работе и эксплуата­ции дереворежущего инструмента.

Разделы IV—VI написаны д-ром техн. наук, проф. В. В. Амалицким (старшим). Они содержат общие сведения о деревообрабатыва­ющем оборудовании, описание конструкций наиболее распростра­ненных машин общего назначения и некоторых специализирован­ных производств.

Авторы с признательностью примут замечания читателей и их предложения по совершенствованию учебника.

Продольно-фрезерные станки

После раскроя пиломатериалы имеют неровную, шероховатую поверхность, покоробленность и ряд других дефектов, устраняемых фрезерованием. В процессе фрезерования получают выверенную поверхность, по которой можно выверять остальные поверхности.

Для продольного фрезерования используют фуговальные, рейсмусовые и четырехсторонние продольнофрезерные станки. Обычно на фуговальных станках фугуют под прямым углом пласть и кромку, ориентируясь на которые при дальнейшем фрезеровании на четырехстороннем продольно-фрезерном станке получают деталь нужной формы.

На фуговальных станках выравнивают поверхности заготовок по плоскости и в угол. Станки бывают с ручной и механической подачей. Станины фуговальных станков делают чугунными литыми, на них монтируют электродвигатель привода ножевого вала, передний и задний столы, между которыми вращается ножевой вал.

Ножевой вал имеет два-четыре тонких ножа, которые закрепляются на нем клиновым устройством и выступают над кромкой стружколомателя на 1-1,5 мм. Передний стол длиннее заднего, что обеспечивает более точное фугование. Столы устанавливают так, чтобы задний стол находился на уровне выступающих режущих кромок ножей вала, а передний – ниже на толщину снимаемой стружки.

Фуговальный односторонний станок с механической подачей СФК6-1 снабжен автоподатчиком конвейерного типа с бесступенчатым приводом подачи. На станке можно обрабатывать материал шириной до 630 мм с наибольшей глубиной снимаемого слоя 6 мм. Частота вращения ножевого вала 4500 об/мин. Скорость подачи 7-30 м/мин.

Фуговальные станки с автоматической подачей двусторонние применяют для одновременного фрезерования у заготовок пласти и кромок. В отличие от односторонних двусторонние станки кроме горизонтального вала оборудованы вертикальной ножевой головкой, которой фрезеруют кромку заготовки. К вертикальной головке, горизонтальному валу заготовки подаются автоподатчиком.

Работают на станке с ручной подачей следующим образом: рабочий осматривает заготовку с обеих пластей, после чего кладет ее на переднюю плиту стола и правой рукой берет за торец, затем надвигает заготовку на ножевой вал, придерживая плотно левой рукой до момента, когда передний конец заготовки пройдет ножевой вал, после чего левой рукой прижимает заготовку к задней плите.

Качество обработки проверяют так: складывают фугованные заготовки обработанными кромками или пластями и, если между ними нет просветов, обработка считается удовлетворительной. Если между кромкой и пластью заготовки не получается прямой угол, надо настроить направляющую линейку.

Ножевой вал фуговальных станков с ручной подачей должен иметь ограждение, открывающееся лишь при проходе заготовки и автоматически закрывающееся после ее обработки.

Рейсмусовые станки предназначены для обработки заготовок на заданный размер по толщине и создания у них строго параллельных сторон. Станки выпускаются односторонними с одним ножевым валом для фрезерования заготовок с одной стороны и двусторонними с двумя ножевыми валами – для одновременной обработки двух плоскостей. В рейсмусовые станки подают заготовки, прошедшие обработку на фуговальных станках.

Порядок работы рейсмусового станка следующий. Стол станка перемещается вверх и вниз подъемным механизмом. За ножевым валом имеется прижимная колодка, предотвращающая вибрацию обрабатываемого материала. Перед подающими валиками устанавливают предохранительное устройство, состоящее из когтей, которые нанизаны на вал и предотвращают выбрасывание обрабатываемого материала.

При фрезеровании на двустороннем рейсмусовом станке обеспечивается взаимная параллельность обрабатываемых плоскостей. На нем имеются специальные выносные приспособления для заточки и фугования ножей, контроля точности установки ножей.

Подавать заготовки нужно торец в торец, используя всю ширину стола. После обработки материал не должен иметь заколов, вырывов, ворсистости, рисок. Мшистость, ворсистость получаются при фрезеровании сырого материала или обработке тупыми ножами, непрострожка – при неплотном прижатии валиками заготовки к столу, неодинаковом выступе лезвия ножей из вала и неодинаковой толщине заготовки.

До начала работы проверяют правильность установки ножей, остроту их заточки. Ножевой вал должен быть огражден. Обрабатывать заготовки, длина которых меньше расстояния между передними и задними валами, не допускается. Чистить, налаживать и ремонтировать станок на ходу запрещается.

Четырехсторонние продольно-фрезерные станки предназначены для одновременного четырехстороннего плоскостного и профильного фрезерования досок, заготовок, брусков. На станке С16-4А обрабатывают детали столярных изделий, шкафов, плинтусы, наличники, на станках С26-2М – бруски оконных и дверных коробок, доски для покрытия пола и др.

Четырехсторонний продольно-фрезерный станок представляет собой чугунную станину, на которой расположены стол, механизмы резания и подачи, приводимые в движение от электродвигателей. Механизм резания состоит из двух или трех горизонтальных и двух вертикальных ножевых валов, механизм подачи – из вальцово-гусеничной системы.

До начала работы устанавливают хорошо заточенный инструмент, после чего по образцу детали настраивают подающий механизм, линейки, упоры, прижимы. Прижимные механизмы (ролики, линейки) устанавливают таким образом, чтобы обрабатываемый брусок мог свободно проходить в станок и не вибрировать. Подающие (верхние) валики регулируют так, чтобы при их опускании брусок мог пройти под ними.

После настройки пропускают через станок несколько пробных брусков. Если геометрические размеры правильны и качество обработки соответствует требованиям, приступают к работе. Подают заготовки торец в торец. Короткие заготовки обрабатывают в кратных размерах по длине, а затем торцуют.

Неровная поверхность при фрезеровании получается при вибрации станка и неотрегулированных ножевых валах, выхваты на концах – при обработке изогнутых заготовок и плохой регулировке прижимов, искаженный профиль – при неправильной установке ножей или фрез на вертикальных головках.

Для обработки древесины на строгальных станках применяют ножи и фрезы. Ножи плоские с прямолинейной режущей кромкой для фрезерования древесины бывают двух типов: без прорезей (тонкие) толщиной 3 мм и с прорезями (толстые) толщиной 10 мм. Тонкие ножи шириной 25, 32 и 40, длиной 25-1610 мм устанавливают на круглых ножевых валах, головках, а толстые ножи шириной 100, 110, 125, длиной 60-310 мм – на ножевых головках.

До установки ножи должны быть хорошо наточены и отбалансированы. Крепят их, равномерно затягивая болты поочередно от середины к краям.

Различают фрезы насадные и концевые, цельные и составные (набор фрез, скрепленных штифтами). Для обработки столярно-строительных деталей применяют преимущественно фрезы насадные составные. При регулировании одной фрезы относительно другой сохраняются угловые параметры и после заточки профиль остается неизменным. Диаметр фрез 80-180 мм.

Для гладкого фрезерования используют фрезы дереворежущие насадные цилиндрические сборные диаметром 80-140, высотой 40-260 мм, имеющие четыре вставных ножа.

Для выработки пазов и гребней применяют насадные затылованные фрезы. Этими фрезами выбирают пазы шириной 4-12 мм в досках толщиной 28 и 36 мм.

Для фрезерования прямоугольных продольных и поперечных пазов в древесине и клееной древесине на фрезерных, четырехсторонних продольно-фрезерных станках и автоматических линиях применяют насадные дисковые, пазовые, дереворежущие фрезы с напаянными пластинами.

Фрезы бывают для продольных и для поперечных пазов с подрезающими зубьями. Их оснащают пластинами из твердого сплава либо из быстрорежущей стали. Фрезы выпускаются диаметром 125, 160 и 180 мм, шириной 4-20 мм. Они должны быть хорошо заточены, режущие кромки зубьев фрез должны быть без трещин, завалов, выкрашиваний, заусениц и др.

Фрезерные станки

На фрезерных станках можно создавать профили у деталей путем отборки калевок, фальцов, пазов, гребней и др., выполнять гладкое фрезерование кромок, обрабатывать по периметру оконные створки, форточки, фрамуги, дверные полотна и др.

Фрезерные станки различают по расположению шпинделей (верхнее и нижнее), числу шпинделей. Выпускают станки одношпиндельные ФЛ-1 (легкие), ФСА-1 (средние), ФТА-1 (тяжелые) с механической подачей. На станке ФЛ-1 можно обрабатывать заготовки толщиной до 80 мм.

Фрезерный станок представляет собой чугунную станину с неподвижным столом. На станине расположен суппорт с валом и закрепленным в нем шпинделем. Суппорт перемещается по направляющим в вертикальном направлении. Привод осуществляется от электродвигателя через ременную передачу.

Работы на фрезерном станке проводятся по линейке (гладкое или профильное фрезерование прямых деталей) и по кольцу в шаблонах (кривых деталей и обработка кромок у рамок).

Прямолинейные кромки фрезеруют на станках с нижним расположением шпинделя, оборудованных направляющей линейкой с дугой. С помощью направляющей линейки можно также выполнять сквозное или несквозное фрезерование профиля. Направляющая линейка состоит из двух частей разной толщины: передняя часть линейки тоньше задней на толщину снимаемого слоя древесины.

Передняя линейка должна быть строго параллельна задней и отстоять от нее на расстоянии 1,5-2 мм, т. е. на толщину снимаемого слоя древесины. Линейки должны быть строго перпендикулярны плоскости стола станка.

При профильном фрезеровании заготовки расстояние между линейками также должно быть 1,5-2 мм, при этом фреза выдвигается относительно линейки на глубину профиля.

При плоском фрезеровании фрезу устанавливают так, чтобы режущие кромки нижнего торца фрезы располагались на 3-5 мм ниже уровня стола.

При несквозном фрезеровании прямолинейных заготовок на столе крепят упоры, ограничивающие длину фрезерования заготовок.

Работают на станке так: рабочий кладет заготовку пластью на стол и, прижимая ее кромкой, подлежащей обработке, к линейке, надвигает на режущий инструмент. Подавать заготовку на инструмент нужно без рывков, прижимая к линейке.

Криволинейные кромки фрезеруют по кольцу в шаблонах. При сквозном фрезеровании заготовок с кривым профилем кромки используют приспособление, которое состоит из шаблона, упора и основания – подушки. Заготовку кладут в шаблон и закрепляют в требуемом положении прижимом.

До начала фрезерования заготовка должна быть опилена (при большой кривизне) на ленточнопильном станке с припуском на обработку. После закрепления заготовки шаблон прижимают к кольцу и перемещают по столу, обрабатывая заготовку.

Непрострожка кромок заготовки получается при недостаточном припуске на обработку или при невыдержанном расстоянии между передней и задней линейками. Если при работе профиль детали искажается или смещается, неправильно установлена фреза относительно рабочей плоскости стола.

Фрезерные станки с ручной подачей опасны в работе. Наибольшую опасность представляет режущий инструмент (фрезы, ножевые головки и др.), так как при фрезеровании руки работающего находятся на близком расстоянии от режущего инструмента.

Нерабочую часть фрезы и выступающие части (шпиндель) ограждают. При работе по линейке следует применять прижим. При фрезеровании по кольцу заготовки обрабатывают только в шаблонах, режущую часть фрезы нужно оборудовать подвижными ограждениями. Нельзя производить криволинейное фрезерование против слоя древесины.

Линейки должны быть прочно прикреплены к дуге. Станок должен быть оборудован тормозными и блокировочными устройствами.

Работу можно начинать лишь после того, как шпиндель полностью наберет необходимую частоту вращения.

Худяков а.в. деревообрабатывающие станки. учебник для пту. м., "высшая школа", 1981