Механическая обработка древесных щитов

Для изготовления щитовых деталей в производстве изде­лий широко используются древесностружечные плиты (ДСтП). При изготовлении древесностружечных плит и их формирова­нии имеются значительные колебания их размеров по тол­щине, т. е. разнотолщинность плит. Разнотолщинность плит имеется не только в партии изготовленных плит стандартного формата, но и в различных местах одной и той же плиты. Ко­лебания толщины по этой причине в пределах габаритных раз­меров даже заготовок, выкроенных из одного формата плиты, в несколько раз превышают допуск, обеспечивающий их взаи­мозаменяемость.

Поступающие на предприятия древесностружечные плиты стандартных форматов имеют внутренние напряжения, обус­ловленные также технологией их изготовления. При раскрое таких плит на заготовки нарушается равновесность системы этих внутренних напряжений. Это приводит к короблению по­лученных заготовок примерно в пределах прогиба до 2± ±1,6 мм/м. Опыты показывают, что древесностружечные плиты, изготовленные плоским прессованием, обычно в наруж­ных слоях сечений до 3 мм имеют напряжения сжатия, урав­новешенные напряжениями растяжения во внутренних слоях. Распределение этих напряжений и их соотношение в различ­ных сечениях по плоскости плиты различны. Поэтому при раскрое форматной плиты полученные из нее заготовки могут коробиться в разные стороны. Устранять разнотолщинность и коробление заготовок после раскроя необходимо при первич­ной обработке заготовок из древесностружечных плит путем калибрования. Для устранения разнотолщинности древесно­стружечных плит в технологию их изготовления на заводах-из­готовителях иногда вводят дополнительную операцию калиб­рования путем шлифования. Внутренние напряжения в плите

 

при этом остаются. Они проявляются после раскроя такой плиты на заготовки. Учитывая это, калибрование более рацио­нально производить после раскроя древесностружечных плит на заготовки, устраняя одновременно разнотолщинность и по-коробленность заготовок. Калибровать можно различными ме­тодами удаляя неравномерный излишний слой или силовым воздействием на заготовку (рис. 88). Принцип силового воз­действия заключается в том, что при прессовании нагретые древесностружечные плиты доводят до одинакового размера, используя ограничение дистанционных планок, а последующим

Рис. 88. Методы калибрования заготовок из древесностружечных плит: / — силовым воздействием; 2 — строганием; 3, 4 — цилиндрическим и торцовым

фре­зерованием; 5, 6 — цилиндрическим и ленточным шлифованием

 

охлаждением стабилизируют размер. Для осуществления та­кого принципа калибрования можно использовать многопро­летные типовые прессы с обогреваемыми и охлаждаемыми во­дой плитами. Способ силового воздействия для устранения разнотолщинности древесностружечных плит не нашел прак­тического применения из-за существенных недостатков: низкой производительности, значительного времени нагрева и охлаж­дения, сложного оборудования, неизбежного снижения прочно­сти плит, даже возможного расслоения в некоторых местах, значительных затрат энергии на нагрев, последующего восста­новления разнотолщинности при увлажнении заготовок, уве­личения внутренних напряжений и т. д. Для калибрования древесностружечных плит чаще используют методы, основан­ные на снятии слоя по принципу обработки в размер. Для этого можно использовать цилиндрическое и торцовое фрезе­рование, шлифование и строгание. В зависимости от принятого метода калибрования используют соответствующее оборудо­вание

 

 

Для цилиндрического фрезерования применяют односто­ронние и двусторонние рейсмусовые станки. При торцовом фрезеровании используют станки с торцовыми фрезами раз­личных раз­личных конструкций. Калибрование древесностружечных плит шлифованием получило наиболее широкое применение. Метод строгания по принципу циклевания не нашел пока практиче­ского применения. Каждому из названных методов калиброва­ния плит свойственны достоинства и недостатки. Достоинством калибрования цилиндрическим фрезерованием является воз­можность использования простых, широко применяемых рей­смусовых станков общего назначения, недостатком — низкая производительность, плохое качество поверхности.

Калибрование торцовым фрезерованием имеет преимуще­ство перед цилиндрическим, т. е. дает возможность иметь большие припуски (до 5 мм) при одинаковых мощностях при­вода. Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании резцы совершают путь резания в десятки раз больший, чем при цилиндрическом фрезеровании, а их размеры значительно меньше ножей при цилиндрическом фрезеровании. Благодаря малым размерам резцов у торцовых фрез их можно изготов­лять целиком из пластинок твердого сплава ВК8, ВК15 или эльбора-Р. Это повышает стойкость инструмента в 20 раз по сравнению со стойкостью ножей, применяемых при цилиндри­ческом фрезеровании. Кинематика резания при торцовом фре­зеровании способствует снижению шума и значительно мень­шей деформации заготовки от действия нормальных составля­ющих силы резания. Недостатками торцового фрезерования являются: сложность установки ножей и фрез в одной плоско­сти, вырывы на поверхности до 2000 мкм из-за отсутствия подпора плиты в зоне резания торцовым ножом; разогрев рез­цов до высоких температур, способных воспламенить пыль, образующуюся при фрезеровании.

Калибрование шлифованием обеспечивает удовлетворение всех требований, предъявляемых к качеству щитовых загото­вок, но имеет также существенные недостатки. К недостаткам шлифования следует отнести: высокую стоимость расходуемой шлифовальной шкурки; высокую энергоемкость и металлоем­кость оборудования; необходимость осуществления нескольких проходов, поскольку при шлифовании за один проход снима­ется слой только до 0,5 мм; значительные затраты на удаление пыли и. т. д. Пр-и сравнении затрат на калибрование заготовок из древесностружечных плит торцовым фрезерованием и шли­фованием по основным показателям получены примерно такие соотношения. Капитальные вложения при шлифовании в 2,5 раза больше, чем при торцовом фрезеровании, зар­плата— на 20%, затраты электроэнергии — в 5 раз; затраты на инструмент — в 3 раза, затраты на эксплуатацию эксгау-

 

10 Заказ № 2177 289

 

 

Рис. 89. Принципиальная схема калибрования заготовок из древесностружечных плит:

1 – торцовая фреза; 2 – заготовока; 3 – механизм подачи; 4 – стол; 5, 7 – прижимы; 6 – шлифующие цилиндры; 8 – привод фрез

 

 

 

 

 

 

стерной установки — в 15 раз, обобщенные годовые затраты по эксплуатации оборудования — в 2,5 раза. Следует отметить, что торцовое фрезерование не обеспечивает необходимого ка­чества поверхности для щитов, подлежащих облицовыванию бумагами и тонким шпоном. Учитывая достоинства и недо­статки каждого из методов, на современных предприятиях ис­пользуют комбинированные методы калибрования заготовок из древесностружечных плит путем снятия первого слоя фре­зерованием с последующим шлифованием их поверхности.

На рис. 89 показана принципиальная схема калибрования заготовок из древесностружечных плит путем торцового фре­зерования с последующим шлифованием. Для совершенствова­ния принципа торцового фрезерования предложены для при­менения в торцовых фрезах ротационные дисковые ножи. Бла­годаря тому, что дисковый нож имеет значительно большие размеры режущей кромки, стойкость их возрастает в 10— 20 раз. Схема устройства торцовой фрезы с ротационными ножами показана на рис. 90. Под действием сил дисковые ножи при резании вращаются вокруг своих осей, меняя зону резания. Для упрощения заточки ножей торцовых фрез пред­ложено изготовлять их из тонких пластин, толщиной примерно 0,5 мм, равной фаске износа обыкновенного ножа по задней грани. Затачивают такие резцы прифуговывая шлифующими брусками после установки на шпинделе станка. Применение тонких пластин с упрощением их заточки позволяет увеличить число режущих граней в торцовой фрезе и снизить необходи­мую скорость резания в 10 раз без повышения эксплуатацион­ных расходов. Применение тонких резцов'позволяет при затуп­лении их путем изменения направления вращения фрезы воспользоваться эффектом самозатачивания. Это возможно по­тому, что номинальные значения передних и задних углов ре­зания такими резцами равны нулю. Благодаря свойству само­затачивания стойкость такого режущего инструмента из тон­ких пластин ограничивается их полным износом примерно за 150 ч работы. Затраты времени на перестановку тонких рез­цов и фугование их режущих кромок составляют примерно 10 мин. Торцовые фрезы с ножами из тонких пластин явля­ются перспективными для применения их при калибровании древесностружечных плит.

Для калибрования древесностружечных плит торцовым фрезерованием на некоторых предприятиях собственными

­­­­­­­­­­­­___________________________________________________________

Рис. 90. Устройства для калибрования щитов:

а — торцовой фрезой с ротационными резцами; / — шпиндель;

2 — торцовая фреза; 3 – ратационный рецез: 4 — калибруемая плита;

5 — стол; б —схема станка для двустороннего калибрования плит;

1 — шлифующее устройство; 2 — торцовые фрезы; 3 — центрирующее устройство

 

силами создают станки на основе модернизации рейсмусовых станков путем замены в них ножевых валов торцовыми фре­зами. При этом возможны два варианта конструктивных ре­шений: устанавливают одну торцовую фрезу диаметром, пре­восходящим ширину калибруемой заготовки, или устанавли­вают несколько торцовых фрез, перекрывающих друг друга по траекториям резания, а по ширине — размер обрабатываемой заготовки, как показано на схеме рис. 89. Станок для калиб­рования торцовым фрезерованием ФРК6-1 имеет одну фрезу диаметром 720 мм с резцами из эльбора-Р. Комплекс таких резцов без переточки обеспечивает калибрование на этом станке заготовок шириной 650 мм в количестве 15—20 тыс. м². Для достижения требуемой шероховатости поверхности после предварительного калибрования на этом станке заготовки до­полнительно шлифуют со снятием слоя до 0,3 мм. При калиб­ровании заготовок из древесностружечных плит путем удале­ния поверхностного слоя необходимо учитывать возможность их последующего коробления из-за нарушения в сечениях за­готовки уравновешенности внутренних напряжений. При сня­тии слоя у плоской заготовки с одной стороны — чаще всего она коробится вогнутостью в эту сторону. Если до калиброва­ния заготовка имеет коробление, то после снятия с поверхно­сти ее слоя это коробление может уменьшиться или увели­читься в зависимости от того, какие напряжения имелись в снятом слое. Таким образом, при правильном построении процесса калибрования заготовок из древесностружечных плит можно корректировать их покоробленность. В мебельном про­изводстве примерно 30 % щитовых заготовок из плит имеют покоробленность свыше 1 мм/м. При калибровании таких за­готовок (снятием слоя) с одной стороны лучше снимать этот слой с выпуклой стороны. Для того чтобы при калибровании заготовок из древесностружечных плит не усугублять их ко­робление, необходимо снимать припуск равномерно с двух сто­рон. Для этого используют двустороннее фрезерование или шлифование заготовок с применением центрирующих устройств. На рис. 90, б показана схема калибровально-шлифовального станка с центрирующим устройством, регулирующим равно­мерность шлифования с обеих сторон заготовки. В совершен­ствовании процесса калибрования заготовок из плит имеются оригинальные решения, основанные на использовании рейсму­совых станков; их преимущество в том, что они снимают слой шлифованием, обеспечивающим высокое качество поверхности. Например, при модернизации рейсмусового станка можно за­менить ножевой вал абразивным цилиндром. Абразивный ци­линдр изготавливают на основе металлической гильзы, закреп­ляемой на валу. На гильзу наносят абразивный слой толщи­ной 30 мм. Абразивный слой представляет собой абразивные

 

 

 

зерна, связанные бакелитовой или бакелитокремнийорганиче-ской смолой. Диаметр абразивного цилиндра обычно 150— 205 мм, скорость резания 26—35 м/с. Толщина снимаемого слоя за один проход от 0,5 до 1,5 мм. Скорость подачи зави­сит от диаметра абразивного цилиндра и толщины снимаемого слоя и практически составляет от 8 до 17,5 м/мин. Если разно-толщинность заготовок свыше 1,5 мм, то обычно их предвари­тельно калибруют на рейсмусовом станке цилиндрическим фрезерованием с последующей обработкой в размер абразив­ным цилиндром. Стойкость применяемых абразивных цилинд­ров до 46000 м калибрования. Абразивные цилиндры изнаши­ваются неравномерно. Поэтому иногда встречается нестабиль­ность обрабатываемых деталей по толщине в пределах 0,1— 0,5 мм. Для устранения этого недостатка абразивные цилин­дры правят 1—4 раза в смену. На правку затрачивается 20 мин. Это является существенным недостатком абразивных цилиндров. Устраняют этот недостаток, применяя в качестве абразива синтетические сверхтвердые материалы. Применение синтетических алмазов для обработки прессованных и твер­дых плитных материалов вызвано тем, что они обладают вы­сокой износостойкостью, хорошей теплопроводностью, низким коэффициентом линейного расширения и высокой абразив­ной способностью благодаря развитой форме поверхности зерен.

Синтетические алмазы, выпускаемые по ГОСТ 9206—70, отличаются формой зерна, прочностью и хрупкостью. Преиму­щество синтетических алмазов в изготовлении шлифующего инструмента для калибрования плит состоит в том, что для достижения эффективного шлифования ими достаточно иметь один абразивный слой, толщина которого соответствует раз­меру зерен. Зернистость синтетических алмазов составляет от 315/250 до 630/400 мкм. Благодаря однослойности алмазный шлифовальный инструмент обладает стабильностью формы и размера до полного износа. Для калибрования древесностру­жечных плит используют синтетические алмазы марок АСК. и АСВ зернистостью 500/400, 400/315, 315/250, 250/200 мкм. В качестве связки используют металлы, осаждаемые электро­химическим методом на металлические бруски, которые за­крепляют потом на специальном валу диаметром 150 мм. Ра­бочая поверхность абразивного инструмента из синтетических алмазов прерывистая, в виде ромбов или параллелограммов, разделенных между собой канавками, которые способствуют очистке абразивных зерен от образующейся пыли. Шлифо­вальные барабаны со вставными алмазными брусками могут устанавливаться на обычных рейсмусовых станках. При ско­ростях резания 26—35 м/с и подачи 8—16 м/мин алмазный ин­струмент снимает слой при калибровании заготовок из древес-

 

 

Ностружечных плит до 2 мм. Точность калибрования ± 0,15 мм, шереховатость поверхности заготовок после калибрования при зернистости алмазов 400/315 R_{m max}=100 мкм. Абразивные барабаны на синтетических алмазах могут обработать около 200 тыс. м калибрования древесностружечных плит.

В поиске эффективных методов калибрования древесностружечных плит проведены исследования, при которых установлено, что можно применять принципиально новый режущий инструмент в виде цилиндрической щетки из стальных игл. Авторы исследования называют этот прием обработки поверхности иглофрезерованием. Иглофреза состоит из шайб, между которыми в направлении радиусов зажаты иглы из стальной проволоки. Иглы располагаютс я друг к другу так плотно, что их концы образуют цилиндрическую поверхность. Нажатие на концы игл обеспечивает расхождение их и предоставляет некоторым из них возможность резания древесины. Игла представляет собой микрорезец, оправкой которому служат соседние с ним иглы. Каждая игла снимает микростружку, а все они способны снять слой до 3 мм. Иглы являются самозатачивающимся инструментом, обеспечивающим получение шероховатости поверхности Rm max = 16 мкм. Иглофрезерование требует значительных мощностей 2 кВт на 1 см ширины заготовки. Это является его существенным недостатком. В мебельном производстве используются поточные линии МКЩ-1 и другие импортные для калибрования щитовых заготовок из древесностружечных плит. Принципиальная схема одной из поточных линий калибрования заготовок показана на рис. 91.

Процесс калибрования заготовок из древесностружечных плит вызван несовершенством технологии их производства. Разнотолщинность изготавливаемых древесностружечных плит может быть устранена совершенствованием процессов формирования ковра и прессования плит. Внутренние напряжения, являющиеся причиной коробления, также могут быть устранены соответствующей обработкой плит после их изготовления. Одним из эффективных способов снятия внутренних напряжений в плитах может быть обработка их ультразвуком. Ультразвуковые колебания могут создать в материале мгновенные динамические напряжения, достаточные для перераспределения внутренних напряжений за счет микропластических деформаций между отдельными частицами. Во время действия ультразвука жесткость и модуль упрогости материалов резко снижаются. Это явление используется в технике при обработке твердых материалов с помощью ультразвука. Принципиальная схема предложенного способа выравнивания покоробленных щитов из древесных материалов ультразвуком показана на рис. 92. Покоробленный щит укладывают вогнутой стороной на жесткое основание стола. Прижимом ультра-

 

 

 

 

 

звукового преобразователя щит выравнивается на столе. Уль­тразвуковые колебания от излучателя создают в щите значи­тельные периодически действующие динамические напряжения сжатия, способные дать местную пластическую деформацию в его сечении, которая снижает неуравновешенность внутрен­них напряжений, вызывающих коробление щита. Перемещением излучателя по щиту, внутренние напряжения снимаются, щит окажется выправленным. Внутренние напряжения в нем при таком положении будут приведены в равновесное состояние благодаря местным микроскопическим элементарным пласти­ческим деформациям от действия ультразвука.

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: