Раскрой материалов в производстве изделий из древесины

ПРИПУСКИ

Для получения деталей заданной формы и качества осущест­вляют комплекс технологических операций, каждая из которых в установленной последовательности формирует деталь. При этом форма и размеры заготовки последовательно приближа­ются к форме и размерам готовой детали. На последнем пере-

8*

 

ходе технологического процесса получается действительный размер и требуемое качество детали. Технологические операции механической обработки заготовок характеризуются измене­ниями размеров благодаря силовому воздействию на заготовку путем удаления слоя или упрессовки материала. Величина этого слоя дает возможность установить необходимые потери материала и затраты энергии на осуществление технологиче­ской операции. Промежуточные размеры заготовки на всех пе­реходах технологического процесса изготовления детали свя­заны между собой, образуя технологические цепи. Для опреде­ления межпереходных размеров необходимо знать величину изменения размера при переходе от одной операции к другой. Разница в размерах заготовки между смежными переходами, определяемая снятием слоя, называется операционным при­пуском. При этом разность размеров определяется по нормали к поверхности обработки. Если не предусмотреть операцион­ный припуск, то невозможно практически выполнить эту тех­нологическую операцию. Слой материала, удаляемый с заго­товки в результате всех переходов технологического процесса, называется общим, суммарным припуском. Общий припуск оп­ределяется как разность заготовки и детали, измеренных по нормали от одной базы. Припуски могут быть односторон­ними, удаляемыми с одной стороны заготовки, и двусторонними, удаляемыми обработкой с двух сторон. Двусторонние припуски могут быть симметричными (одинаковыми) и разными по ве­личине, асимметричными.

Припуски могут быть определены расчетами — расчетные и действительные, определенные в реальных условиях производ­ства. Необходимость припусков вызвана следующими причи­нами современной технологии: компенсацией погрешностей уста­новки заготовки на станке и компенсацией погрешностей формы заготовки, если эти погрешности выходят за пределы допуска детали или проявляются из-за изменения влажности; необхо­димостью удаления дефектного слоя или шероховатости заго­товки, образующейся на ее поверхности на предыдущей опе­рации.

Каждая из перечисленных причин является независимой, а обусловленные ими величины припусков могут взаимно ком­пенсироваться. Например, погрешность установки может быть уменьшена, если на смежных переходах обработки используют одни и те же базовые поверхности заготовок.

При сушке заготовок их размеры уменьшаются в зависи­мости от изменения влажности, размера и коэффициента усушки. При сушке неизбежно некоторое продольное и попе­речное коробление заготовок, которое необходимо удалить при обработке заготовки для получения правильной геометрической формы детали. При сушке заготовок возможно образование

 

 

 

трещин, которые недопустимы в деталях; их удаляют опилива­нием торцов. Для этого необходим соответствующий припуск по длине.

При изготовлении сборочных единиц изделий из несколь­ких деталей иногда происходит смещение этих деталей отно­сительно друг друга. Для устранения этого смещения и полу­чения сборочной единицы заданных размеров и формы ее приходится обрабатывать снятием слоя, перекрывающего высту­пающие места деталей. Размеры деталей до сборки должны иметь припуск на обработку их в сборочной единице.

Таким образом, видно, что величина припуска является функцией многих факторов. Припуск зависит от размера де­тали, свойств древесины, включая влажность, точности обору­дования, характера и условий обработки и т. д. Поскольку раз­меры заготовок на каждой технологической операции изменя­ются в пределах поля рассеяния, то величина припусков также будет изменяться в определенных пределах. Для определения припуска необходимо знать процесс обработки заготовки и связанные с припуском характеристики каждой технологиче­ской операции, входящей в этот процесс. В производстве изде­лий из древесины на припуски расходуется до 12 % объема ис­пользованных пиломатериалов. Стоимость древесных материа­лов составляет в среднем около 50 % себестоимости изделия. При этом расход древесины на припуски составляет 5—6 % себестоимости изделий. Удаление припуска требует затрат энергии, режущего инструмента и др. Поэтому необходимо изыскивать возможности для снижения припусков. Это явля­ется важной технологической задачей, решение которой имеет большое значение в повышении эффективности производства. Поскольку припуск на обработку детали является функцией многих переменных, величина его имеет оптимальные значения для конкретных условий производства. Очевидно, оптимальные значения припуска изменяются в предельных значениях.

При установлении припуска расчет ведут на номинальный размер детали и заготовки, но учитывают их изменение в пре­делах допуска. В таком случае различают расчетный припуск-— номинальный и возможные предельные значения припуска мак­симального и минимального. На рис. 56, а, б показаны значения операционного припуска. При определении общего, суммарного припуска на выполнение всех технологических операций по превращению заготовки в готовую деталь исходят из того, что общий, суммарный припуск складывается из операционных. Если заготовка обрабатывается по длине, ширине и толщине, то необходимы и припуски по этим размерам. При механиче­ской обработке брусковых заготовок общий припуск можно в общем виде представить как сумму припусков, необходимых для осуществления сушки А_с, первичной обработки Д_ь повтор-

 

 

 

ной обработки ∆₂ и окончательной обработки ∆₃. Припуск на усушку определяется в зависимости от размера заготовки В, коэффициента усушки φ и изменения влажности от начальной Wн до конечной W_К по формуле

 

∆с = φ(Wн - Wк) B.

 

При этом начальную влажность древесины для определения усушки заготовок влажность свыше 35 % для лиственных по­род принимают равной 35%, для хвойных — 30%, при более низкой влажности принимают фактическое значение. Вели-

 

 

чины припусков на усушку пиломатериалов хвойных пород при­ведены в ГОСТ 6782—80, для лиственных — в ГОСТ 6782.2—72. Припуски на первичную и повторную обработку слагаются из операционных припусков, величина которых определяется мето­дом обработки и особенностями свойств заготовок (размерами, формой, шероховатостью). Погрешности формы и размеров за­готовок при их обработке, как известно, подчиняются закону нормального распределения случайных величин. При арифмети­ческом суммировании операционных припусков общий припуск обычно получается завышенным, так как отдельные составляю­щие его при определенных условиях могут компенсировать друг друга полностью или частично. Погрешность формы заготовок оценивается стрелой прогиба I, которая зависит от породы дре­весины и направления по отношению размеров заготовки. Раз­личают прогиб по кромке и по пласти заготовки. Величина про­гиба в основном зависит от длины заготовки: для хвойных пород

fn = 0,6 + 0,9 l мм; f_к = 0,9 + 0,5 l мм;

(70)

для лиственных пород:

f_п= 1,2+1,2 l мм; f_к = 1,5 + 0,7l мм. (71)

В этих уравнениях f_п — стрела прогиба заготовки по пласти; fк— то же по кромке, мм; l — длина заготовки, м. С вероят­ностью 0,95 доверительные интервалы прогибов, вычисленных по этим формулам, лежат в пределах f_i,±0,5f_i, где f_i; — вели­чина соответствующего прогиба, вычисленного по приведенным формулам. Если обрабатывается сухая заготовка, имеющая до­пуск 1Т₃и коробление по обрабатываемой стороне с прогибом f, шероховатость поверхности R_т, то, чтобы получить после дан­ной операции заготовку, обработанную по всей поверхности с номинальным размером N,необходим припуск, величина ко­торого определяется по схеме рис. 56, б. Для стабильного про­текания обработки заготовки на каждой операции необходимо обеспечить снятие определенного минимального слоя по всей обрабатываемой поверхности. Величина этого минимального слоя зависит от метода обработки и обусловленных им дефор­маций заготовки. Процесс цилиндрического фрезерования бу­дет протекать стабильно, если толщина снимаемого слоя будет более 0,6 мм. Если установить толщину снимаемого слоя ме­нее этой величины, то биение ножевого вала и деформация древесины усилиями резания в своем сочетании могут местами не удалять этот слой. Поверхность заготовки в некоторых ме­стах окажется необработанной. При пилении необходим отпи­ливаемый отрезок не менее 1,5 мм, при циклевании минималь­ный слой равен 0,1 мм.

Как видно из схемы, составляющие операционного припуска

 

 

f, R_т и S_min являются систематическими погрешностями, кото­рые выражаются определенными величинами в зависимости от способов обработки и размеров заготовок. Допуск заготовки и допуски прогиба и шероховатости в формировании припуска являются случайными величинами. Исходя из схемы и с уче­том правила суммирования систематических и случайных по­грешностей, можно определить операционный припуск по фор­муле

∆₀ = f + R_m +S_min +

+√ К₁(lT₃ /2)²+ К₃ (∆f /2)² + К, (ε_у/2)², (72)

где ∆₀— операционный припуск; f — стрела прогиба заготовки; Rm — наибольшая высота неровностей; S_min — минимальный слой; К₁ , К₂, Кз, К₄— коэффициенты, учитывающие законы рас­пределения случайных величин; для закона нормального рас­пределения К₁ , К₂, Кз, К₄ = 1;1Т₃— допуск заготовки; ∆R_m — допуск шероховатости; ∆f — допуск прогиба; ε_у — погрешность установки.

Поскольку погрешность установки ε_у практически компенси­руется погрешностью формы и допуском заготовки, ее при рас­чете припуска можно не учитывать.

Долевое соотношение слагаемых операционного припуска на обработку брусковых заготовок указано в процентном соотно­шении на схеме рис. 56, б. Общий припуск по принятой в на­стоящее время технологии обработки брусковых заготовок опре­деляется по ГОСТ 7307 — 75. Критерием оптимальности припу­ска может быть коэффициент использования материала на данной операции, определяемый по формуле

К = g 2/g₁, (73)

где g₁— масса заготовок до обработки; g ₂ — то же после обра­ботки с исключением деталей, не отвечающих требованиям по качеству исполнения операции.

На рис. 56,8 показан графический метод определения опти­мального припуска на основе аналитического расчета и экспе­римента. Прямая зависимость потерь древесины от величины припуска строится на основании расчетов (линия а). Угол на­клона этой прямой линии к оси абсцисс определяется по фор­муле

аrсtg=1/B, (74)

где В — номинальный формируемый на данной операции раз­мер детали.

Чем меньше номинальный размер детали, тем большие по­тери древесины будут составлять на каждую единицу увеличе­ния припуска. Прямая этих потерь будет круче. Кривая В стро­ится по результатам пробных обработок партий заготовок, имеющих определенную величину припуска с учетом потерь на

 

 

 

отбраковку деталей после обработки. При нулевом значении припуска, очевидно, все детали будут забракованы из-за невоз­можности их обработки. Ни одна из заготовок при таких раз­мерах не может быть обработана на данной операции, потери составят 100 %. При увеличении припуска вероятность обра­ботки заготовок, имеющих наибольшие размеры, будет возра­стать. С возрастанием вероятности обработки заготовок потери от брака из-за необработки заготовок будут соответственно па­дать по обратно экспоненциальной зависимости до предельных потерь, которые вызваны вскрытием дефектов древесины. Для хвойных пород эти потери составляют примерно 3%. Сумми­руя потери древесины на припуск и с учетом отбраковки после обработки, получим кривую суммарных потерь С, которая имеет минимум в точке О, соответствующей оптимальному при­пуску. Таким образом можно для конкретных условий произ­водства определить оптимальный припуск- Рассмотренный ме­тод аналитического расчета припусков позволяет моделировать процесс формирования припуска и может быть использован при решении задач по оптимизации припусков. Припуски на механическую обработку заготовок и сборочных единиц регла­ментированы ГОСТ 7307—75. По таблицам этого стандарта оп­ределяют конкретные величины припуска в зависимости от размеров заготовок и методов их обработки. Припуски на про­дольный раскрой предварительно обрезанных заготовок, крат­ных ширине детали, определяют по формуле

∆_ш = (n-1) b + 2, (75)

где п — кратность заготовки по ширине; Ъ — ширина пропила, мм.

Припуски на поперечный раскрой ∆_д предварительно торцо­ванных заготовок, кратных длине детали, вычисляют в милли­метрах по формуле

∆_д = (n₁-1) b + 5, (76)

где п₁— кратность заготовки по длине; b₁ — ширина пропила, мм.

Припуски на торцевание деталей с двух сторон зависят от ширины и длины детали. При ширине до 150 мм и длине до 1500 мм—15 мм; при ширине свыше 150 мм и длине до 3000 мм — 25 мм. Для шлифования деталей, обработанных фре­зерованием, необходим припуск 0,3 мм, для поверхностей после пиления —0,8 мм. При циклевании припуск должен быть в пре­делах 0,1—0,2 мм. Припуски устанавливаются в зависимости от требований к обработке поверхностей деталей по I, II и III группам. К I и II группам относятся детали, фрезеруемые с двух противоположных сторон, к III группе — с одной сто­роны. Детали I группы должны иметь обработку по всей по­верхности. У деталей II и III групп допускается частичное

 

 

 

непрофрезерование поверхности. Учитывая это, припуск для де­талей I группы в среднем на 1 мм больше, чем во II группе, и на 3—4 мм больше, чем в III группе. Припуски на обработку заготовок из лиственных пород древесины примерно в 1,5 раза больше, чем для хвойных. Приведенные в стандарте припуски гарантируют их соответствие современным условиям технологии механической обработки. В каждом конкретном случае име­ются возможности уменьшать величину припуска для экономии материалов за счет применения более совершенного оборудова­ния, режущего инструмента и новых технологических приемов

 

Рис. 57. Изготовление криволинейных деталей с минимальными припусками: /—фугование; //—обработка кромок; /// — нанесение клея; IV — склеивание в щит; V — раскрой щита; VI — торцевание щита; VII — калибрование; VIII — выпиливание криволинейных деталей; IX — шлифование кромок

обработки. Например, предварительное склеивание отрезков до­сок в щиты с последующим раскроем этих щитов на криволи­нейные заготовки позволяет за счет уменьшения припуска по­высить коэффициент использования материала на 10 %. На рис. 57 показана схема осуществления такого приема.

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: