Процесс изготовления мебели, окон, дверей или отделочных материалов из дерева включает различные виды обработки древесины и других материалов на основе дерева (плиты ДСП, ЛДСП, МДФ, ДВП, ОСБ, фанера). Механическая обработка специальным деревообрабатывающим инструментом занимает среди них значительное место.
Механическая обработка древесины и древесных материалов может производится с нарушением их целостности (разрушение волокон древесины) — резание, строгание. А так же без разрушения волокон — прессование, гнутье.
Резание древесины — это процесс механической обработки, при котором происходит разделение древесины на части по определенному направлению. Резание в свою очередь можно разделить на два подвида — без стружки и с образованием стружки и опилок. В первом случае это раскалывание, штампование, резание на гильотинных ножницах. Во втором воздействие на древесину резцом (резцами) деревообрабатывающего инструмента — пиление, строгание, фрезерование, сверление, а так же шлифование.
Именно для этого подвида механической обработки древесины и древесных материалов наша компания предлагает деревообрабатывающий инструмент (пилы дисковые, пилы ленточные, фрезы насадные и фрезы конические, а так же сверла).
Элементы резания. Основные понятия и определения
Заготовка – это предмет, подвергаемый изменению формы, размеров и шероховатости.
После завершения механической обработки из заготовки получается изделие (обработанная деталь), т.е. предмет труда.
Теория резания древесины появилась в 1870 г. (основоположник И. А. Тиме).
Резанием называют технологический процесс разрушения связей между частицами материала обрабатываемой заготовки по проектной поверхности лезвием режущего инструмента с целью получения изделия (детали) требуемой формы, размеров и шероховатости.
Обработка резанием – действие, направленное на изменение формы, размеров и шероховатости предмета труда при выполнении технологической операции резанием.
Лезвие – клиновидный элемент режущего инструмента. Оно предназначено для проникновения в материал заготовки и отделения срезаемого слоя.
Обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом, называется лезвийной обработкой (ГОСТ 25761–83). В случае если резание осуществляется абразивными зернами, обработку называют абразивной. Абразивное зерно – частица абразивного материала с ненормированной формой и линейными размерами, не превышающими 5 мм.
Схема лезвийной обработки древесины
На схеме (рис. 1) показаны обрабатываемая заготовка 1, лезвие 4, которое перемещается по проектной поверхности 6, проникает в материал заготовки и отделяет срезаемый слой 2. Срезаемый слой характеризуется длиной l, шириной b и толщиной a. Древесина срезаемого слоя во всем объеме упруго-пластически деформируется, закручивается, разрушается. Эту часть материала 5 принято называть стружкой.
Часть древесины, специально оставленной для удаления на данной операции и называемой припуском П. В ряде случаев припуск П может быть настолько большим, что его срезают не сразу, а последовательно за несколько проходов. Припуски предусмотрены в заготовке со всех сторон. После удаления припусков получается деталь 9.
Рис. 1. Схемы лезвийной обработки древесины: а – строгание; б — фрезерование
Поверхность 3 заготовки, подлежащую изменению в процессе резания, называют обрабатываемой поверхностью. Поверхность 7, полученную вновь во время очередного прохода инструмента, называют обработанной. Она совпадает с проектной поверхностью 6. Промежуточную поверхность 8, временно существующую в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями, называют поверхностью резания. Последняя всегда находится в контакте с лезвием.
Выбор породы дерева
Древесина для резьбы по дереву чаще всего представляет собой хвойные лесоматериалы. Хвойные сорта так востребованы потому что содержат большое количество смол. Смолы делают материал более устойчивым к атмосферным действиям. Древесина для резьбы хвойных сортов используется любого возраста.
Из лиственных сортов наиболее популярна липа. Выбирать нужно дерево, которому более 70 лет. Тополь для этой цели пригоден в возрасте 50 лет.
Основные сорта лесоматериалов:
- липа невзирая на твердую структуру довольно просто обрабатывается резцом. Поскольку для этого сырья характерна тонковолокнистая структура, то опытные мастера могут создавать тонкие узоры и сложные рисунки. Кроме этого липа имеет довольно привлекательный ровный белый оттенок
- осина отличается однородной структурой, однако применяется для резьбы редко, потому что ей присущ крайне стойкий к внешним действиям зеленый оттенок, который может испортить украшение
- ольха характеризуется кардинальными изменениями цвета. Свежеспиленное сырье ровного белого цвета, однако под действием открытого воздуха очень быстро краснеет. После этого на протяжении определенного времени цвет тускнеет и становится бледно розовым. Опытные мастера часто пользуются такой особенностью ольхи, потому что своевременно изолировав заготовку, можно добиться желаемого цвета материала, который подходит для выбранного узора
- береза отличается белым цветом с желтоватым оттенком. Структура однородная и довольно вязкая. Полученные изделия имеют высокую прочность.
Резка древесины предполагает использование не только самой древесины. Довольно часто применяются так называемые капы и сувели. Кап является характерным наростом на стволе дерева, часто встречаемый в его прикорневой части. Кап имеет такую же плотность, как и древесный ствол. Однако текстура его намного разнообразнее, попадаются довольно причудливые вкрапления.
Сувель является наростом, который охватывает ствол дерева по кругу. Во время снятия сувеля необходимо быть очень осторожным, чтобы не нарушить структуру. Тем не менее, результат определенно стоит потраченных усилий, потому что сечение сувели отличается уникально прекрасной изогнутой текстурой.
Классификация дереворежущего инструмента. Материалы для режущих инструментов
Весь дереворежущий инструмент подразделяется на ручной и машинный, а по способу крепления на станке – на насадной и хвостовой.
К ручному дереворежущему инструменту относятся различные пилы, топоры, стамески, долота, ножи (железки) для шерхебелей, рубанков и ручных фуганков. Станочный дереворежущий инструмент (рис. 2) сложен по конструкции: в зависимости от вида механической обработки древесины применяют:
- в круглопильных станках – дисковые пилы (а);
- в строгальных – строгальные ножи (б);
- во фрезерных – фрезы фасонные (в), концевые (г);
- в сверлильных – свёрла (д, е), зенкеры (ж), долота (з) и др.
По материалу, из которого выполнены лезвия, инструмент подразделяют на следующие виды:
- стальной режущий инструмент;
- быстрорежущий инструмент;
- твердосплавный режущий инструмент;
- минералокерамический режущий инструмент;
- алмазный инструмент, его лезвия выполнены из синтетических алмазов или поликристаллов кубического нитрида бора.
Рис. 2. Дереворежущий станочный инструмент: а – дисковая пила; б – строгальный нож; в – фреза фасонная; г – фреза концевая; д, е– свёрла; ж – зенкер; з – долото
С целью единообразного оформления технической документации в производстве нормалями машиностроения установлена децимальная система классификации и цифровых обозначений инструмента и приспособлений.
Единая система обозначения технологической оснастки используется в технической документации, при маркировке изделий, оформлении заявок, учете и хранении изделий.
Требования, предъявляемые к материалу
Материал режущего инструмента должен обеспечить такое сочетание свойств, чтобы инструмент одинаково хорошо работал как в начальном приработочном этапе износа, так и в последующем этапе монотонного износа. К материалу предъявляются следующие требования:
- прочность, уменьшающая приработочный износ и обеспечивающая работоспособность при срезании толстых слоев древесины;
- высокая усталостная прочность обеспечивающая способность сопротивляться циклически изменяющимся контактным нагрузкам;
- пластичность, необходимая для выполнения ряда операций по подготовке инструмента, например, развода, плющения зубьев пил и др.;
- твердость, определяющая стойкость металла к истиранию;
- теплостойкость, обеспечивающая неизменность механических свойств при нагреве;
- устойчивость против коррозии, создающая возможность обрабатывать сырую древесину, когда лезвие подвергается электрохимической коррозии.
Таким образом, материал дереворежущего инструмента должен быть прочный, пластичный, твердый, теплостойкий, устойчивый против коррозии. Этими свойствами обладают инструментальные стали (качественные, высококачественные, легированные, быстрорежущие) и твердые сплавы (литые, вольфрамокобальтовые, синтетические сверхтвердые материалы на основе нитрида бора, сплавы из поликристаллического алмаза).
По сравнению с легированными сталями твердые сплавы позволяют повысить период стойкости инструмента. Литые твердые сплавы повышают период стойкости в 3…7 раз, вольфрамокобальтовые – в 20…50 раз, минералокерамические пластины – в 200…250 раз, ПКА – 300…1000 раз.
Сменные режущие пластины
В последние годы в фрезерных головках широко применяют поворотные режущие пластины, которые имеют 2…4 режущие кромки. После затупления одной режущей кромки пластина поворачивается, и инструмент работает другой острой режущей кромкой. Изготовляются они из твердого сплава для разового применения. После затупления всех режущих кромок пластины не затачиваются, а заменяются новыми. Крепят режущие пластины на фрезерных головках механически. Для этого они имеют посадочные отверстия, которыми пластины базируются на штифтах.
На рис. 3 показаны примеры выполнения поворотных режущих пластин. Профили режущих кромок пластин могут быть разнообразными. Профильные пластины могут быть поворотными.
Рис. 3. Режущие пластины: а – поворотные; б — профильные
ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА СТОЛЯРА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДРЕВЕСИНЫ РУЧНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
В столярном производстве до сих пор применяется на отдельных участках ручной труд. Например, много операций выполняется вручную при ремонте и восстановлении столярных изделий, в особенности мебели. Поэтому каждый столяр, добиваясь все более широкой механизации столярного производства и используя каждую возможность для достижения этой цели, вместе с тем обязан хорошо знать приемы работы ручным инструментом. При работе ручным инструментом основным оборудованием рабочего места столяра является столярный верстак. На верстаке закрепляют обрабатываемый материал, поэтому все устройство верстака подчинено задаче сделать работу более удобной, производительной и безопасной. От столяра требуется всегда закреплять обрабатываемый материал на верстаке правильно, прочно, надежно. Верстак состоит из подверстачья и крышки. Подверстачье обычно делают из сосны. Оно состоит из двух стоек, связанных между собой продольными брусками посредством клинового соединения. В случае расшатывания подверстачья его укрепляют подбивкой клиньев. Нередко в подверстачье встраивают шкафчик для хранения инструмента. Крышку верстака изготовляют из сухой древесины дуба, бука, березы, в которой нет сучков, трещин и других пороков. Состоит крышка из доски толщиной 60—80 мм, обвязанной брусками, переднего зажимного винта, задней зажимной коробки. Крышка должна быть точно выстрогана и покрыта олифой. В крышке, включая и заднюю зажимную коробку, параллельно передней кромке устроены сквозные гнезда, в которые вставляют деревянные или металлические верстачные клинки или гребенки. В гнезде клинок удерживается при помощи плоской пружины. Клинки и гребенки служат для зажима материала на верстаке в горизонтальном положении. В вертикальном положении можно зажимать материал передним зажимным винтом и задней зажимной коробкой. Доски в горизонтальном положении «на ребро» зажимают передним винтом, при этом свободный конец доски опирают на подставку. Винты верстака могут быть из дерева и металла. Лучшим материалом для деревянных винтов считаются вяз и свилеватая береза. В крышке верстака с нерабочей стороны устраивается лоток, в котором во время работы держат мелкий инструмент. Лоток часто называют инструментальной доской. Новаторами производства введены усовершенствованные верстаки. Особенной известностью пользуется универсальный верстак Владимирова и верстак Кибасова. Верстак Владимирова снабжен раздвижной крышкой, переставными упорами, откидными подставками и упрощенными сжимами. Он может быть использован как вайма для сжима плоскостных изделий. Верстак Кибасова приспособлен для сборки оконных переплетов и дверных полотен. Крышка у него тоже раздвижная, упоры подвижные. Столяру иногда приходится устраивать упрощенный временный верстак. Такой верстак делают из козел и дощатого настила, для которого следует брать выстроганные доски толщиной не менее 40 мм. На настил набивают упоры, для закрепления обрабатываемого материала устраивают зажимы. Верстак выбирают по своему росту. Делают это так. Став лицом к верстаку, кладут на его крышку ладони. Если обе ладони полностью и достаточно плотно соприкасаются с крышкой и при этом руки не согнуты и корпус не наклонен вперед, можно считать, что верстак по высоте вполне подходит для работающего. Если же высота верстака не соответствует росту столяра, нужно снизу подстрогать стойки подверстачья или снизу же набить на стойки планки. Столярный верстак требует заботливого ухода и аккуратного обращения; нужно постоянно следить за состоянием подверстачья и время от времени подбивать клинья в продольных брусках, следить за исправностью винтов, металлические винты по мере надобности смазывать. Крышку верстана нужно регулярно проверять; обнаружив коробление, необходимо сразу же его устранить. Раз в месяц следует покрывать крышку олифой. При сверлении, резании, сквозном долблении под обрабатываемые детали нужно подкладывать дощечку, чтобы не повредить крышку верстака. В шкафчике отводится специальное отделение для чертежей, нарядов и другой технической документации. Каждый инструмент нужно хранить в шкафчике на определенном месте. Хранение инструмента «навалом» воспрещается.
* * *
Столяру приходится пользоваться различными инструментами — основными (специальными) и вспомогательными (общими). Основной инструмент рассматривается дальше в соответствующих главах. К вспомогательному инструменту общего назначения относятся столярные молотки, клещи, кусачки, плоскогубцы, круглогубцы, гаечные ключи, отвертки. Это большей частью слесарный инструмент, однако столяр без него не может обойтись. К некоторым вспомогательным инструментам столярное производство предъявляет специальные требования. Например, столярные молотки должны быть призматической формы с ровной ударной поверхностью бойка; слесарный круглый молоток с выпуклым бойком образует на древесине вмятины. Столяр должен иметь три молотка различного веса: в 600, 400 и 200 г. Ручки к молоткам делают из древесины кизила, березы, клена, бука, граба. Гаечные ключи нужны столяру для завинчивания крупных шурупов с граненой головкой (глухарей) и болтов. Особенно часто требуются отвертки для завинчивания и вывинчивания шурупов. По ширине и толщине заостренного конца они должны соответствовать шлицевой канавке (прорези) на головке шурупа. Узкая или тонкая отвертка портит шлиц, шуруп не вывинчивается. Так как в столярном деле применяют шурупы разных размеров, столяр должен иметь соответственно несколько отверток. Удобна отвертка с двусторонней вставной железкой: она пригодна для завинчивания и вывинчивания шурупов различных размеров. Довольно часто работают железкой отвертки, вставленной в коловорот. Этот прием облегчает труд столяра и повышает производительность. К вспомогательным инструментам относятся также напильники, применяемые для обработки и зачистки деталей в местах, недоступных для других инструментов. Существуют напильники прямоугольные, треугольные, полукруглые и круглые. По крупности насечки напильники подразделяются на рашпили, личные и бархатные. Самую крупную насечку в виде пирамидальных, расположенных в шахматном порядке зубчиков-резцов имеют рашпили. У личных и бархатных напильников насечка мелкая линейная — однорядная и двухрядная. Напильники очищают проволочной щеткой. Нельзя делать очистку выжиганием, так как от этого насечка быстрее срабатывается. Рабочее место столяра должно быть организовано так, чтобы столяр при возможно меньшей затрате физических сил и времени давал возможно больше продукции отличного качества. Для этого необходимо располагать инструмент в наиболее удобном, всегда одинаковом, порядке, который позволяет брать инструмент одним привычным и коротким движением, не теряя времени на поиски его. С наибольшим удобством должны быть расположены также приспособления. Мелкие инструменты следует держать на стеллаже, причем каждый из них должен иметь свое постоянное место. Инструменты и приспособления, находящиеся на рабочем месте, должны быть в полной исправности, налажены и подготовлены к работе. Основными материалами рабочее место необходимо снабжать своевременно и бесперебойно и располагать их в непосредственной близости к верстаку, чтобы не делать лишних переходов и движений каждый раз, когда приходится брать материал. Материалы, инструменты, приспособления, наряды, чертежи всегда следует получать до начала работы. Большое значение имеют хорошая освещенность рабочего места и содержание его в чистоте. Приведенные общие указания по рациональной организации рабочего места в каждом отдельном случае работы дополняются специальными требованиями, зависящими от вида операций, применяемого оборудования и других условий, в которых данная работа выполняется. Специальные требования рассматриваются в соответствующих главах.
Продолжение книги…
Машины деревообрабатывающей отрасли
Типы машин
С учетом социальной потребности и научно-технического уровня деревообрабатывающее оборудование может выполнять четыре функции: технологическую, энергетическую, управления и планирования.
Если техническое устройство выполняет технологическую функцию, то оно называется рабочей машиной.
Рабочая машина представляет собой механизм или сочетание нескольких механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для выполнения полезной работы. В простейшем случае все движения рабочей машины выполняются вручную. Например, ворот для подъема воды из колодца, дрель для сверления отверстий, мясорубка позволяют выполнять полезную работу и имеют ручной привод.
Рабочие машины, изменяющие форму и размеры обрабатываемой детали методом резания, называются станками.
Рабочие машины, производящие работу методом давления, называются прессами.
Машины, выполняющие рабочие операции без изменения формы, размеров и качества объекта труда, называются просто машинами (сортировочные, пакетоформирующие, транспортирующие и др.).
Машины, осуществляющие физико-химическое воздействие на обрабатываемый объект, называются аппаратами.
С целью облегчения труда рабочих, повышения производительности и улучшения качества выпускаемой продукции человек передает рабочей машине частично или полностью другие функции: энергетическую, управления, планирования.
Если рабочей машине передается энергетическая функция (привод движений главного, подачи и др.), то машина становится механизированной. Механизация только уменьшает или частично избавляет человека от тяжелого ручного труда, так как функция управления (включение, выключение, регулирование режима, загрузка и съем заготовок и т.д.) все равно остается за человеком.
Если рабочей машине передать функции энергетическую и управления, то она превращается в автомат и полностью исключает непосредственное участие человека в работе.
Автомат самостоятельно выполняет все рабочие и холостые ходы цикла по программе, заранее составленной и отлаженной человеком. В этом случае рабочая машина заменяет уже не только мускулы, но и в известных пределах мозг человека. За человеком остается только функция контроля, наладки, подготовки и замены программ.
Если рабочей машине передать еще функцию планирования (выбора нужной программы с помощью системы планирования работ), то за человеком остается только функция составления программ.
Если функции энергетическая и управления переданы машине не полностью, то рабочая машина называется полуавтоматом. Обычно на полуавтоматах рабочий вручную устанавливает, закрепляет и открепляет заготовку, включает подачу станка.
Линии
Для выполнения технологических операций рабочие машины устанавливают в линии, которые могут быть поточными, автоматическими или полуавтоматическими.
Поточной называется линия рабочих машин, расположенных в порядке последовательности выполнения операций технологического процесса и требующих индивидуального обслуживания. Входящие в поточную линию машины могут быть связаны и не связаны транспортными средствами. В лесопильном цехе, например, работает одна или несколько поточных линий. Станки линий установлены в строгой последовательности выполнения технологических операций, и каждый станок обслуживается одним или несколькими рабочими. При этом станки связаны между собой транспортерами.
Автоматической линией называется система машин, расположенных в технологической последовательности, объединенных средствами транспортировки, управления, автоматически выполняющая комплекс операций и нуждающаяся лишь в контроле и наладке. Загрузка головной машины линии и съем готовой продукции производятся загрузочно-разгрузочными устройствами.
Если некоторые операции линии выполняются с участием рабочего, то такая линия называется полуавтоматической.
Схемы машин
Схемы – это конструкторские документы, на которых условными символами графически изображены составные части изделия, их взаимное расположение и связи. Схема позволяет быстро разобраться в конструкции и последовательности действий элементов устройства.
Виды, типы и общие требования к выполнению схем установлены ГОСТ 701-84. Для проектирования и изучения конструкций деревообрабатывающего оборудования используются схемы: технологическая (функциональная), кинематическая, гидравлическая, пневматическая, электрическая. Схемы выполняются без соблюдения масштаба. Пространственное расположение частей изделия можно не учитывать.
Технологическая (принципиальная) схема
Технологической называют схему машины, отражающую принцип ее работы и характер движений ее рабочих органов и обрабатываемой детали.
Технологическая схема показывает, какие движения рабочих органов должны быть сделаны для обеспечения нормальной безопасной работы станка. На ней показываются условными очертаниями обрабатываемая деталь и инструмент, базирующие, направляющие, прижимные и подающие органы, их взаимное расположение и направление движения. На рис. 4 изображена технологическая схема круглопильного станка для продольной распиловки пиломатериалов.
На схеме показаны пила 1, нижние подающие вальцы 2 и 6, верхние подающие вальцы 3 и 4, верхняя и нижняя когтевые завесы 5, предотвращающие обратный выброс заготовки 8, и боковая направляющая линейка 7. Заготовка взаимодействует со всеми указанными элементами станка. При этом каждый рабочий орган выполняет свою конкретную функцию. Стрелками показано направление движения заготовки и рабочих органов станка. На схеме указывается также максимальный и минимальный размеры обрабатываемой заготовки.
Рис. 4. Технологическая схема станка ЦА-2А
Кинематическая схема
Каждый станок состоит из кинематических элементов (звеньев) – валов, шестерен, шкивов, звездочек и т.п. Взаимодействующие друг с другом звенья образуют кинематические пары. Из кинематических пар образуются кинематические цепи, которые связывают двигательные механизмы станка с исполнительными.
Кинематическая схема станка отражает способ передачи движений в машине от двигательных механизмов к исполнительным.
Условные обозначения элементов кинематических схем выполняются по ГОСТ 770-68. Правила выполнения изложены в ГОСТ 703-75.
На рис. 5 приведена кинематическая схема механизма главного движения круглопильного станка.
Движение от электродвигателя 1 через клиноременную передачу, включающую шкивы 2 и 3, передается пиле. Кинематическую схему читают так: движение с вала I электродвигателя передается на пильный вал II ременной передачей.
Кинематическая схема позволяет рассчитать скорости рабочих движений станка или подобрать кинематические пары по заданным скоростям рабочих движений. Для этого на схеме приводится обозначение и характеристика всех входящих в нее элементов.
Рис. 9..5 Кинематическая схема механизма главного движения круглопильного станка
Виды резания деревообрабатывающим инструментом.
Пиление — резание специальным многорезцовым инструментом — «пилой». Пиление производится для раскроя заготовок на части нужного размера и формы. Пиление может быть возвратно-поступательным прямолинейным (пиление ручной пилой или на лесопильной раме). Прямолинейное пиление характерно для ленточно-пильных станков. Пиление круглыми дисковыми пилами происходит при вращательном движении инструмента. Пиление осуществляется как вдоль так и поперек волокон. При пилении образуются отходы древесины в виде опилок.
Строгание — резание древесины при прямом движении резца, как правило вдоль волокон. При этом с поверхности древесины снимается тонкая стружка равномерной толщины. Строгание производится ручным инструментом, таким как рубанок, фуганок, стамеска и т.д.)
Фрезерование древесины производится резанием вращающимися резцами на фуговальных, рейсмусовых, фрезерных, четырехсторонних и других станках.Фрезерование может быть прямолинейным, криволинейным, плоским и профильным. При фрезеровании образуется стружка различных видов, а так же опилки.
Сверление это особый вид резания резцами расположенными на конце специального деревообрабатывающего инструмента — сверла. Это закрытый вид резания, образуется винтообразная стружка.
Шлифование также относится к процессам резания. Однако при шлифовании не применяются резцы в описанном выше виде. Шлифование производится особым инструментом — абразивным зерном расположенном на тканевой или бумажной основе (шлифовальной шкуркой). При шлифовании происходит выравнивание поверхности и придание заданной шероховатости.
Другие Статьи Категории
- Немного теории раскроя бревна при лесопилении. / 20-мая-2019 /
- Об износе деревообрабатывающего инструмента. / 19-окт-2018 /
- Обеспечение взаимозаменяемости при производстве деталей из древесины. / 20-нояб-2017 /
- Окорка — важная операция в технологическом процессе деревообработки. / 17-июнь-2018 /
- Основы резания древесины резцами деревообрабатывающего инструмента. / 21-мая-2016 /
- Особенности облицовывания плит ДСП, МДФ в прессах. / 07-июль-2018 /
- Пиление древесины и пилы различных видов / 17-авг-2016 /
- Пиление древесины круглыми пилами / 29-нояб-2016 /
- Пиление ленточными пилами, преимущества. / 21-янв-2018 /
- Повышение стойкости деревообрабатывающего инструмента / 20-янв-2019 /
