Примечание. Для деталей из фанеры, древесностружечных, столярных и древесноволокнистых плит, используемых без облицовывания, допускают припуски только на фрезерование. №7
Факторы, влияющие на величину припуска. А) Толщина поврежденного поверхностного слоя (корка, обезуглероженный слой, трещины, раковины и т.д.) Б) Шероховатость поверхности, которую необходимо получить у готовой детали и на промежуточных операциях. В) Величина пространственных отклонений (погрешность формы, размеров, формы и взаимного расположения поверхностей) Г) Погрешность установки. Увеличение припуска ведет к увеличению
Трудоемкости процесса обработки,
Расхода энергии,
Отходов материала,
Парка оборудования,
Инструмента и т.д.
Уменьшение – к увеличению стоимости заготовки. Поэтому необходимо выбрать оптимальный припуск.
Нормирование припусков осуществляется но основании гостов.
№8 раскрой пиломатериалов на прямолинейные заготовки: способы раскроя, варианты раскроя, применяемое оборудование
Желтое методическое указание по «технологии изделий из древесины» Стовпюк Ф. С. Тема № 2 страница 9.
№ 9раскрой плитных и листовых материалов на заготовки: разработка рационального плана раскроя; карты раскроя; применяемое оборудование.
В производстве изделий из древесины широко используют плитные, листовые и рулонные полуфабрикаты из древесных материалов, изготавливаемые в соответствии с требованиями стандартов на них. Получаемые предприятиями стандартные форматы этих материалов раскраивают на заготовки нужных размеров. Основными ограничениями при осуществлении раскроя плитных и листовых материалов являются количество и размеры заготовок. Количество типоразмеров заготовок должно соответствовать их комплектности на выпуск изделий, предусмотренных программой. Раскрой плитных и листовых материалов в отношении организации по назначению получаемых заготовок принято делить на три вида: индивидуальный, комбинированный и смешанный. При индивидуальном раскрое каждый формат полуфабриката раскраивается на один типоразмер заготовки. При комбинированном виде раскроя из одного формата можно выкраивать по нескольку различных типоразмеров заготовок. При смешанном раскрое возможно использование вариантов индивидуального и комбинированного раскроя для различных случаев. Эффективность раскроя по рациональности использования материалов оценивается коэффициентом выхода заготовок.
В производстве изделий из древесины широко используются древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Организация рационального раскроя их является важнейшей задачей современного производства. Повышение коэффициента выхода заготовок из древесностружечных плит на 1% в общем итоге их потребления выражается экономией миллионов кубометров плит, эффективность в денежном выражении составит миллионы рублей.
Эффективность раскроя зависит от применяемого оборудования и организации процесса раскроя плит и листовых материалов. По технологическим особенностям применяемое при раскрое плит оборудование можно разделить на три группы.
К первой группе относятся станки, имеющие несколько суппортов продольного пиления и один - поперечного. Раскраиваемый материал укладывают на стол-каретку. При движении стола в прямом направлении суппорты продольного пиления раскраивают материал на продольные полосы. На каретке имеются переставные упоры, воздействие которых на конечный выключатель вызывает автоматическую остановку каретки и привод в движение поперечного суппорта пиления.
Ко второй группе относятся станки, имеющие также несколько суппортов продольного пиления и один поперечного, но стол каретки состоит из двух частей. При продольном пилением обе части стола составляют одно целое, а при обратном движении каждая часть движется отдельно до стопорной позиции, определяющей положение поперечного реза. Таким образом достигается совмещение поперечных резов отдельных полос.
К третьей группе относятся станки, имеющие один суппорт продольного пиления и несколько суппортов - поперечного. После каждого хода суппорта продольного пиления полоса на подвижной каретке подается для поперечного раскроя. При этом срабатывают те суппорты, которые настроены на раскрой данной полосы. Суппорт продольного пиления может выполнять несквозной рез (подрезание). Кроме этого, имеются однопильные форматно-раскроечные станки.
1. Первая группа оборудования ориентируется на выполнение простейших индивидуальных раскроев. Это дает низкий коэффициент использования материала. При реализации более сложных схем после продольного раскроя возникает необходимость в съеме отдельных полос со стола с дальнейшим их накоплением для последующего индивидуального раскроя. При этом резко возрастают трудозатраты, падает производительность.
2. Вторая группа позволяет выполнять схемы раскроя с разнотипностью полос, равной двум. При большой разнотипности возникают те же трудности, что и в первом случае.
3. Третья группа позволяет выполнить раскрой более сложных схем с разнотипностью полос до пяти. Эта группа оборудования имеет высокую производительность и наиболее перспективна.
Линия раскроя листовых и плитных материалов МРП предназначена для раскроя древесных листовых и плитных материалов на заготовки в мебельном и других производствах.
Раскрой выполняется одной продольной и десятью поперечными пилами. Оригинальное подающее устройство позволяет снимать со штабеля и одновременно подавать к режущему инструменту пачку из нескольких листов материала. В процессе подачи и обработки раскраиваемая пачка находится в зажатом состоянии. Пачки подаются с повышенной скоростью, резко уменьшающейся при подходе к рабочей позиции. Все это обеспечивает высокую производительность и повышенную точность раскроя материала. Специальные электрические блокировки делают работу на линии безопасной и защищают механизмы линии от повреждения. При отключении линии происходит электротермодинамическое торможение шпинделей режущего инструмента. На мебельных предприятиях используют станки с автоматической подачей, имеющие одну продольную и десять поперечных пил. На таком станке можно вести раскрой по пяти программам. Поперечные пилы устанавливают на программу вручную. Минимальное расстояние между первой и второй поперечными пилами (левой по ходу подачи) 240 мм. Между остальными пилами минимальное расстояние 220 мм. Станок может раскраивать одновременно две плиты по высоте толщиной 19 мм или три плиты толщиной 16 мм каждая. Резы продольной пилы по программам должны производиться с последовательным уменьшением оптимальных полос. Например, первый рез 800 мм, второй - 600, третий - 350 и т. д.
Плиты укладывают на загрузочный стол поперек и выравнивают по перемещаемой упорной линейке. Нажатием рукоятки, расположенной под рабочим столом, продольную пилу приводят в рабочее положение, и она отрезает первую полосу пакета плит. В период рабочего хода отрезанная полоса укладывается на рычаг и зажимается пневматическими прижимами, что делает невозможным смещение пропила. После произведенного продольного реза пила уходит под стол и возвращается в исходное положение. Во время опускания продольной пилы расположенный за ней перемещаемый стол приподнимается над уровнем рычага и принимает на себя отрезанные полосы. Затем стол движется в поперечном направлении. Левая крайняя пила, установленная стационарно, обрезает кромку плиты (10 мм) для создания базы. Остальные поперечные резы выполняются согласно выбранной программе. Раскроенные заготовки по наклонной плоскости подают на стол и укладывают в стопы. Затем цикл раскроя повторяется согласно выбранным программам. На автоматическом станке можно производить поперечную и продольную распиловку древесностружечных плит в стопе высотой до 80 мм по заранее установленной программе. Станок оснащен раздельными опорными столами. Каждая из частей стола может отдельно приводиться в движение, что необходимо при смешанном раскрое. Поперечные распиловки выполняются после того, как части стола совмещены по поперечным резам. Поперечный рез сквозной на всю ширину плиты. При раскрое плит со сквозными поперечными резами все части стола соединяются и работают синхронно. Стол загружают с помощью загрузочного устройства. Пакеты, уложенные загрузчиком, выравнивают по длине и. ширине автоматически. Выровненный пакет зажимается на тележке стола автоматически закрывающимися зажимными цилиндрами и подается на продольные пилы или поперечную пилу в зависимости от установленной программы. Пилы вращаются в противоположных направлениях таким образом, что подрезающая работает при попутной, а основная пила при встречной подаче. Подрезающая пила имеет настроечное перемещение в осевом направлении для точной установки относительно диска основной пилы. При обрезке плит на этом станке получается точный рез без выкрашивания даже очень чувствительного к нему материала на кромках. Имеются полуавтоматические станки, у которых также используются подрезающие пилы, но поступательное перемещение при раскрое совершает пильный агрегат при неподвижной плите. Заготовки перемещаются или вручную до упора в ограничительную линейку, или кареткой, позиции которой устанавливаются посредством настраиваемых упоров (в соответствии с шириной продольных пазов) и конечных выключателей. Такой станок используется для форматного раскроя панельных ламинированных материалов и облицованных пластиком. Точность раскроя выполняется до 0,1 мм. Производительность станка при обрезке древесностружечных плит на требуемый формат равна 5,85 м3/ч. На станке вместо органов ручного управления подачей материала при продольном раскрое можно установить автоматический толкатель, который контролируется электронным устройством. Последнее программируется на выполнение определенных пропилов с применением пильного полотна необходимой толщины. При раскрое древесностружечных плит применяют пилы дисковые диаметром 350-400 мм с пластинками из твердого сплава. Скорость резания при этом равна 50-80 м/с, подача на зуб пилы зависит от обрабатываемого материала, мм: древесностружечных плит 0,05-0,12, древесноволокнистых плит 0,08-0,12, фанеры при продольном резе 0,04-0,08, фанеры при поперечном резе до 0,06. Раскройные карты. Для организации рационального раскроя плитных, листовых и рулонных материалов технологами разрабатываются карты раскроя. Карты раскроя представляют собой графическое представление расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. Для составления карт раскроя необходимо знать размеры заготовок, форматов подлежащего раскрою материала, ширину пропилов и возможности оборудования. Поступающие на предприятие древесностружечные плиты обычно имеют поврежденные кромки. Поэтому при разработке карт раскроя необходимо предусмотреть предварительную опиловку плит для получения базовой поверхности по кромке. Если выкраивают заготовки с припуском, предусматривающим их опиливание по периметру на дальнейших операциях, то такое опиливание кромок плит можно исключить. При разработке карт раскроя необходимо учесть конкретно все особенности поступаемых материалов. В масштабе на формате раскраиваемого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки. Если раскраивают облицованный материал, ламинированные плиты, фанеру и подобные древесные материалы, то при составлении карт раскроя необходимо располагать заготовки на формате с учетом направления волокон на облицовке. В таком случае заготовки имеют определенность размера вдоль и поперек волокон. Составление карт раскроя для крупного предприятия является важной, сложной и трудоемкой задачей. В настоящее время разработаны методики составления карт раскроя плитных, листовых и рулонных материалов с одновременной оптимизацией плана раскроя. Оптимальный план раскроя - это совокупность различных схем раскроя и интенсивность их применения с обеспечением комплектности и минимума потерь на определенный период работы предприятия. При составлении карт раскроя оставляют только те приемлемые варианты, которые обеспечивают выход заготовок не менее установленного предела (для древесных плит 92%). Процедура оптимизации процесса раскроя сложная и решается с помощью ЭВМ .
Следовательно, процесс раскроя плитных листовых и рулонных материалов проще, чем досок, поскольку при их раскрое нет ограничений по качеству, цвету, дефектам и др., они стабильны по качеству и формату.
Карты раскроя – это чертёжная документация, которая указывает какие детали необходимо вырезать из того или иного листа ДСП. Причём в картах раскроя производится раскладка деталей на листах ДСП. Другими словами, пильщик по картам раскроя будет вырезать детали для вашей будущей мебели. Также в картах раскроя обозначены не только детали, но и остатки материала, подлежащие возврату заказчику после распиловки. От качества карт раскроя зависит расход на закупку плитных материалов, а, следовательно, и общий расход на изготовление мебели своими руками.
№ 10 способы изготовления криволинейных заготовок
Существует несколько способов получения криволинейных деталей: выпиливания из доски и других древесных материалов криволинейных заготовок из их последующим механическим обработкой; гибки массивной древесины по заданному контуру с предыдущим гидротермическим обработкой и последующим механическим обработкой; гибки массивной древесины с предыдущим пропилюванням; гибки с одновременным склеиванием заготовок из массивной древесины; склеивания с одновременным гибкой шпона нужным радиусом.
Первый способ изготовления криволинейных деталей выпиливания из доски является простым. Он заключается в раскроя доски на мерные отрезки по длине, разметке отрезков с помощью шаблонов и выпиливания из них заготовок. В ряде случаев с целью увеличения выхода заготовок мерные отрезки склеиваются по кромке в щит с последующим разметки и раскроя. Этот способ имеет ряд недостатков: перерезание волокон ослабляет прочность детали, полученные напивторцеви и торцевые поверхности хуже опоряджуються, увеличиваются расходы древесины. Криволинейные детали выпиливания из массивной древесины и других древесных материалов изготавливают по технологии, которая характерна для деталей прямолинейной формы.
Гибки с одновременным склеиванием массивной древесины позволяет получить детали с небольшим радиусом изгиба. Трудоемкость процесса значительная, поскольку необходимо предварительное механическое обработки каждой планки склеивается. Но в этом случае можно использовать заготовки малых толщин, что значительно повышает процент полезного выхода заготовок.
Технология изготовления гнутопропиляних деталей по своей сложности занимает среднее место между технологией гибки и гибкой с одновременным склеиванием. При этом деталь за счет сделанных на заготовке из массивной древесины пропилов якобы состоит из пластинок, склеенных между собой, и не требует гидротермической обработки. Но такая технология позволяет получать детали, обычно, с небольшим радиусом изгиба, например, когда нужно согнуть концевые части заготовки.
Получение гнутоклеених и плоскоклеених деталей из шпона является наиболее простым, поскольку не требует выполнения трудоемких операций гидротермической обработки. Кроме этого, для изготовления деталей полнее используется древесина, а склеенные детали при равных одинаковых условиях имеют высшие механические показатели.
Технология изготовления криволинейных деталей гибкой прямолинейных заготовок из массивной древесины по количеству операций и оборудования сложнее, поскольку требует гидротермического обработки, но устраняются недостатки способа выпиливания. Основное, что полученная гнутая деталь является крепче выпиленные, а удельный расход древесины значительно уменьшается.
При влажности древесины 8 ± 2% и температуре 20 ... 25 Со граница безруйнивного гибки лежит в пределах
Из отношение видно, что возможен, т.е. бездефектный радиус изгиба заготовки из древесины не удовлетворяет требования по изготовлению криволинейных деталей. Исходя из этого, необходимо искать способы, которые благоприятно влияют на повышение пластичности древесины. К таким способам можно отнести доведение древесины до влажности, которая близка к точке насыщения волокон 25-30%.
При этом заготовки, имеющие завышенную влажность, подсушивают до влажности 25-30%, а с меньшей влажностью увлажняют. Тогда возможный радиус изгиба без разрушения древесины определяется числовым значением отношения
Заметим, что при более широкой пластичности возможный радиус изгиба есть еще недостаточен для практического применения в мебельном производстве.
Увлажнение древесины до 25-30% с одновременным нагревом заготовки на всю глубину до 70 ... 90 Со еще больше повышает пластичность материала и
В этом случае при толщине заготовки h = 20 мм минимально допустимый радиус изгиба R = 500 мм. Детали мебели такого радиуса кривизны случаются редко.
Используя увлажненную заготовку, нагретую до температуры 70 ... 90 Со, для гибки с шиной, возможен бездефектный радиус изгиба вычитается из отношения
|
Порода древесины | |||||
Технология сгибания массивной древесины
Лесоматериалы раскраивают на прямолинейные заготовки по соответствующей схеме (поперечно-продольной или продольно-поперечный. Одновременно к заготовок для гибки предъявляются повышенные требования по качеству древесины. В заготовках не допускаются сучки, отклонение направления волокон от оси бруска не должно превышать 10о. Процесс гибки проходит с некоторым упресуванням древесины. В связи с этим в заготовках должны быть предусмотрены припуски на механическую обработку и возможное упресування (до 15 ... 40%). В ряде случаев гибки подвергают не только черновые заготовки, но и беловые, т.е. обработаны с толщиной до чистовых размеров, например, круглые детали стульев и других изделий. В этом случае после раскроя лесоматериалов заготовки подвергаются механическому обработке в чистовых размеров.
Пластификации или гидротермические обработка древесины проводят с целью увеличения эластичности массивной древесины перед гибкой. Существуют такие методы пластификации: проваривание; пропаривания; обработка аммиаком; нагрев в поле СВЧ. утечки различными растворами.
Проваривают заготовки в проварювальних баках при температуре 90 ... 95 Со, в течение 1 ... 2,5 ч. Время проваривание зависит от поперечного сечения заготовок и породы древесины. Проварювальни баки изготовляют из древесины или из металла. Проваривание имеет ряд недостатков, которые основываются на неравномерности нагревания, сильном переувлажнении заготовок. Поэтому проваривание применяется мало, за исключением случаев, когда необходимо нагреть только часть заготовки.
Пропаривают заготовки в пропарочных котлах при давлении пара 0,02 ... 0,05 МПа и температуре 102 ... 105 Со. При пропаривании малозволожени заготовки повышают свою влажность, а переувлажненные - снижают. Оптимальная влажность заготовки должна быть 25 ... 30%. Пропарочные котлы имеют диаметр 0,3 ... 0,4 м, оборудуются контрольно-измерительной аппаратурой. Пропаривания сравнению с проваривание, более эффективное, поэтому широко применяется.
Обработка аммиаком ведется при любой влажности древесины. Бруски дерева помещаются в емкость с 20 ... 25%-ным раствором аммиака. Во время процесса поддерживается постоянный уровень концентрации аммиака. Продолжительность процесса - до 6 суток.
Прогревание деталей в поле СВЧ резко ускоряет процесс пластификации. Применение СВЧ для предоставления древесине пластичности перед гибкой - более эффективный метод, чем пропаривания, как по скорости нагрева, так и в способности заготовок набирать заданной формы при гнутье. Высокочастотное нагревание древесины позволяет применять для гибки заготовки влажностью 10 ... 12%, что сокращает время их сушки после гибки.
Замена пропаривания заготовок нагревом в поле СВЧ улучшает санитарные условия гнутарного производства, ускоряет процесс термообработки, позволяет механизировать его, повышает культуру производства.
Высокочастотное нагрева позволяет осуществлять местное нагревание, то есть участка заготовки подвергается непосредственно гибки, не нагревая всю заготовку. Так, промышленность выпускает установки для нагрева в поле СВЧ заготовок стула (ножек хвосте, царг, пронижок и др.) перед операцией гибки. По новым технологиям такие установки непосредственно монтируются в прессовое оборудование.
Принцип работы установки такой. Заготовки укладываются в деревянные контейнеры, помещаемые на подъемный стол и цилиндром подъема подаются в високопотенцийного электрода в зону обработки в поле СВЧ, которая создается подсоединения электрода к генератору СВЧ с помощью высокочастотного фидера. После прогрева контейнер с заготовками опускается в исходное положение, выдерживается и подается в гнутарного станка. В рабочем цикле участвуют четыре контейнера. Влажность заготовок укладываются в контейнер, может иметь колебания не более ± 5%.
Пропитка древесины растворами повышает ее пластичность. Этот эффект получается при использовании растворов дубильных веществ, фенолов и альдегидов концентрацией 0,1-1%. Применяются растворы солей железных и алюминиевых соединений, хлористого магния, хлористого кальция и др. Однако эти соли оказывают древесину менее прочной и более гигроскопичной. Значительное повышение пластичности дает пропитки древесины 40%-ным водным раствором мочевины в холодных ваннах, сушки ее к воздушно-сухой влажности и гибки при 100 Со.
Оборудование
Процесс гибки массивной древесины выполняется холодным способом, горячим, на станках с подогревом, с одновременным прессованием и прессованием в поле СВЧ. Непосредственно гибки заготовок проводят на оборудовании двух типов: станках для гибки на полный круг; станках (прессах для гибки на неполное круг.
На станках для гибки по замкнутому контуру заготовки сгибают вокруг съемного необогреваемой шаблона. При работе на станке заготовка одним концом относится к подвижному шаблона с закрепленной на нем шиной. Вторым концом заготовка опирается в упор на шине, которая закреплена на каретке. При вращении шаблона заготовка вместе с шиной навивается на шаблон и закрепляется на нем скобой. Оптимальная скорость гибки на станках составляет около 40 ... 50 см / с. Изогнутая заготовка вместе с шаблоном снимается со станка и подается в сушильную камеру для сушки. Режимы сушки аналогичные режимам сушки пиленых заготовок из тех же пород дерева.
Традиционные станки для гибки на неполное круг в ряде случаев оборудуются нагревательными камерами. На внутреннюю поверхность плит подается пар под давлением 0,05 ... 0,07 МПа для подогрева плит. Согнуты на таких станках заготовки высушиваются до нужной влажности без снятия их со станка. Это, безусловно, снижает производительность станка. Для повышения производительности изогнутые заготовки высушивают на станке до 12% для закрепления предоставленной формы, затем заготовку со станка снимают и высушивают до нужной влажности в сушильной камере. Такие станки называют гнутарно-сушильными. Они могут иметь одно-или двустороннее обогрева. Эти станки имеют недостатки, обусловленные неравномерным высушиванием заготовок и низкой производительностью. В этом случае они пропарюються 22-45 мин. и выдерживаются в одностороннем прессе от 90 до 180 мин. с высушиванием до влажности 15%, а в двустороннем прессе 70 ... 85 мин. до конечной влажности 10 ... 12%. На станках без нагревательной камеры заготовки сгибают по контуру шаблона, закрепляют на нем с помощью скобы, затем шаблон вместе с закрепленной заготовкой снимают со станка и направляют в сушильную камеру.
Альтернативной технологией изготовления гнутых деталей из массивной древесины является использование прессов, оборудованных генераторами СВЧ. Например, на одном из участков "Стрыйского МК" установлены два мощных прессы, предназначенных для гибки массивных заготовок СВЧ-способом. Последний такой пресс итальянской фирмы Italpresse в тандемного исполнении был установлен на участке в 2002 году, общей мощностью 35 кВт. Для выполнения данной технологической операции применяется 5 видов пресс-форм (для пяти типоразмеров ножек задних для стульев), на каждую из которых устанавливается от 24 до 30 заготовок влажностью 20%. Время на полный цикл гибки составляет 20-40 мин, давление - 50 ... 100 атм, конечная влажность заготовок 6-8%. То есть, это существенно уменьшает время гибки и увеличивает производительность по сравнению с другим оборудование и технологиями.
Современные технологии механической обработки криволинейных (гнутых) заготовок предусматривают новейшее оборудование последнего поколения - координатные станки (обрабатывающие центры), т.е. имеющих 5 ... 6 степеней свободы режущего инструмента. Их рабочие органы способны совершать сложные перемещения по трем осям в сочетании с поворотами в различных плоскостях, что позволяет им с безукоризненной точностью и высокой скоростью описывать в пространстве сложные траектории - под любую форму детали. То, что раньше достигалось кропотливой и тяжелым ручным трудом, сегодня - на новом технологическом уровне - достигается высокопроизводительными автоматами. Они могут быть запрограммирован за один "заход" на одновременное выполнение нескольких операций, которые обычно осуществлялись на различных станках. Это такие операции, как сверление, пазування, формирование шипа (в том числе круглого), фрезерование, контурная обработка по четырем или пяти осям, чеканка, выпиливания и др. Подобное оборудование применяется в основном для высокоточного изготовления элементов стульев, столов и других предметов классической мебели.
Раскрой древесных материалов на заготовки является первой стадией механической обработки. Цель раскроя -получение заготовок необходимых размеров, из которых при дальнейшей обработке будут получены детали. В настоящее время при технологической специализации раскрой выполняют на специализированных участках предприятий -изготовителей древесных материалов. При такой организации раскроя сокращаются объемы перевозок и создаются условия для более рационального использования сырья. Предприятиям, потребляющим древесные материалы, транспартируются только полезные объемы заготовок, значительные объемы отходов, образующихся при раскрое, представляют вторичное сырье и могут быть эффективно использованы по различному назначению. Процесс раскроя организуется в зависимости от вида раскраиваемого материала, объемов производства и назначения заготовок. По виду получаемых при раскрое
весные материалы, транспартируюся только полезные объемы заготовок, значительные объемы отходов, образующихся при раскрое, представлют вторичное сырье и могут быть эффективно организуется в зависимости от вида раскраиваемого маиериала, объемов производства и назначения заготовок. По виду получаемых при раскрое заготовок раскрой может быть на черновые заготовки, которые в дальнейшем обрабатывают, и на чистовые. В первом случае при раскрое используют черновые базы, во втором-необходимы чистовые базы и применение особых приемов, оборудования и инструмента, обеспечивающих необходимую точность и качество обработки. По виду раскраиваемых материалов различают раскрой досок, древесеных плит, листовых и рулонных материалов. Рациональность процесса раскроя орценивается эффективностью труда.
Эффективность использования материалов при раскрое является важнейшей задачей современного производства. В общем виде эффективность использования материала оценивается коэффициентом выхода Кв заготовок, определяемым процентным соотношением объема, площади, погонажа или массы полученных заготовок V 3 объему, площади раскроенного материала Vc:
Кв = V 3 /Vc100. (77)
Повышение коэффициента выхода заготовок является важной и сложной проблемой. Выход заготовок зависит от множества факторов, основными из которых являются пороки древесины, структурные отступления, природные дефекты, явные и скрытые, требования к качеству заготовок и их размеры, квалификация рабочих, условия труда, применяемое оборудование и инструмент и т.д. По этим причинам раскрой досок на заготовки производится при непосредственном участии рабочих, которые визуально оценивают качество заготовок и сопоставляют его с требованием к качеству изготавливаемых из них деталей.
По степени участия рабочего в осуществлении контроля за процессом раскрой различают индивидуальный и групповой, а по рсуществлению –т поперечный и продольный. Индивидуальный раскрой характеризуются тем, что его производят с учетом размеров, качества сырья по наиболее рациональной схеме. Групповой раскрой осуществляется без учета качества сырья по заранее установленной схеме.
Групповой раскрой неспецифицированных пиломатериалов снижает выход заготовок на 7% по сравнению с индивидульным раскроем.
Поперечный раскрой пиломатериалов производят разделением пиломатериала на заготовки требуемой длины. Продольный раскрой пиломатериалов предусматривает разделение материала на заготовки требуемой ширины или толщины. В зависимости от последовательности осуществления этих технологических операций раскроя различают при общей оценке раскрой поперечно-продольный и продольно-поперечный.
При организации раскроя пиломатериалов необходимо установить соотношение размеров имеющихся досок с размерами заготовок. При этом возможны следующие варианты: размеры сечения досок соответствуют размерам сечения заготовок; ширина досок равна ширине заготовок, но толщина является кратной или превышает толщину заготовки; толщина досок соответствует толщине заготовок, а ширина кратна или превышает ширину заготовок; толщина и ширина досок превышают размеры сечения заготовок или кратны им. Длина заготовки также оказывает влияние на организацию раскроя пиломатериалов. Если из имеющихся сортов пиломатериалов получить заготовку значительного размера не представляется возможным, то в процессе раскроя вводятся технологические операции по склеиванию отрезков по пласти и кромке так, чтобы склеенные заготовки соответствовали по размерам и качеству предъявляемым к ним требованиям.
При раскрое пиломатериалов можно воспользоваться множеством схем в зависимости от вида досок, породы древесины, размеров заготовок и условий производства. Например:
1.Поперечно-продольный раскрой производят в такой по
следовательности: торцевание досок на отрезки с вырезкой де
фектов: распиливание отрезков на заготовки.
2. Продольно-поперечный раскрой - доски вначале раскраи
вают распиливанием вдоль на рейки, затем торцуют по разме
рам заготовки.
3. Торцевание досок на отрезки с вырезкой дефектных мест
и последующей разметкой отрезков и выпиливанием из них
заготовок.
5. Фрезерование одной или двух пластей доски, разметка и
далее раскрой по схеме 1 или 2.
6. Фрезерование пласти, торцевание на отрезки с вырезкой
дефектных мест, опиливание кромок у необрезных досок, фу
гование кромок и склеивание щитов, разметка и выпиливание
криволинейных заготовок (см. рис. 57). При использовании об
резных досок для получения заготовок значительных длин
можно применять схемы раскроя, приведенные ниже.
7. Фрезерование пласти, торцевание на отрезки с вырезкой
дефектных мест, склеивание на зубчатый шип по длине, кали
брование, торцевание на заготовки.
8. Торцевание досок, склеивание по длине на зубчатый шип,
торцевание на мерные отрезки, фрезерование кромок и пласти,
склеивание щита, раскрой щита по ширине на заготовки, кали
брование заготовок.
9. Раскрой досок на рейки, торцевание реек с вырезкой де
фектов, склеивание реек в непрерывный брус, раскрой бруса на
заготовки.
Первые шесть схем широко применяются в производстве мебели, строительных деталей. На рис. 58 показаны примеры раскроя" необрезных досок по 1, 2 и 6-й схемам. Как видно, про-
Рис. 58. Схемы раскроя досок:
а - поперечно-продольный (схема 1); б - продольно-поперечный (схема 2);
в - после склеивания отрезков в щит (схема 6)
дольно-поперечный раскрой обеспечивает более высокий выход заготовки за счет меньшей потери материала при вырезке дефектов. Он особенно эффективен для низких сортов досок. По 2-й схеме превышение выхода заготовок составляет 3 % по отношению к 1-й схеме.
Применение предварительной разметки доски (схема 4) дает повышение выхода по сравнению с 1-й схемой на 9%. Если пласть доски фрезеровать и этим вскрыть невидимые дефекты, то это еще повысит выход заготовок на 3 % по сравнению со схемой 4. Чтобы лучше использовать годную часть доски, раскрой целесообразно вести на заготовки разных размеров. В таком случае представляется возможным подобрать размеры заготовок так, чтобы как можно полнее использовать бездефектную часть доски. В первую очередь необходимо выкраивать наиболее длинные заготовки - основные. При визуальной оценке качества досок количество типоразмеров заготовок при таком раскрое ограничено физиологическими особенностями рабочего. Квалифицированный рабочий может в процессе раскроя изменять не более чем 4-5 типоразмеров заготовок при условии, что разница между их размерами будет более 100 мм.
Увеличение количества типоразмеров заготовок для одновременного раскроя их из одной доски резко снизит производи-
тельность и может привести к ошибкам. Ошибки станочника при раскрое снижают полезный выход заготовок. Применение дополнительных при раскрое операций -разметки, склеивания и фрезерования удорожает стоимость заготовок. Сопоставление эффективности повышения выхода заготовок и роста производительности труда показывает, что повышение выхода заготовок более эффективно и соответствует директивному направлению экономии сырья и материалов. Применение склеивания при раскрое по схеме 6 повышает выход криволинейных заготовок на 8-12 % по сравнению со схемой 3. Схемы 7, 8 и 9 при-
Рис. 59. Организация раскроя пиломатериалов:
а - на поточной линии; / - приводной ролик; 2 - торцовочный станок; 3 - неприводной ролик; 4 - упор; 5 -ленточный конвейер; б -прижимный ролик; 7 - передаточный стол; 8 - прирезной станок; 5 - стол; 10 - концевой выключатель; // - кнопка включения; 12 - педаль; б, в - на станках ЦДКЧ-3, ЛС80-6
меняют для получения заготовок для клееных строительных конструкций длиной до 80 м.
При раскрое досок на прямолинейные заготовки используют круглопильные станки общего назначения, а для криволинейных-ленточнопильные. В специализированных раскройных цехах, кроме того, применяются делительные ребровые станки, многопильные и станки для заделки сучков.
На рис. 59 приведена схема устройства и организации рабочего места частично автоматизированного торцовочного станка ЦПА40 или ЦМЭ-ЗА для раскроя обрезных досок на заготовки строительных деталей. Доски из штабеля станочник сбрасывает на приемный стол торцовочного станка. Приемный стол снабжен приводными винтовыми роликами 1, которые не только подают доску вперед, но и прижимают ее к линейке. Подлежащая торцеванию доска продвигается вперед по консольным неприводным роликам до упора 4. Дойдя до этого упора, торец доски нажимает на рычаг концевого выключателя 10, останавливает электродвигатель, приводящий в движение подающие ро-
лики и одновременно включает подачу пилы. Суппорт 2 с пильным диском выдвигается вперед и перерезает доску. При обратном движении суппорт пилы при помощи системы рычагов сбрасывает отрезанный конец доски с консольных роликов на находящийся под ним движущийся ленточный конвейер 5 и одновременно включает электропривод подающих приводных роликов /.
Кроме автоматического, станок имеет и ручное механизированное управление, которым станочник может пользоваться для произвольной остановки доски на любом расстоянии до упора для вырезки из нее дефектных мест. Этой цели служат педаль 12 и включатель (кнопка) 11. Нажим ногой на педаль 12 останавливает вращение подающих роликов, а нажим рукой на кнопку И вызывает поперечную подачу пильного диска.
Станок может работать в составе линии (как это показано на рис. 59) и самостоятельно. Производительность такого частично автоматизированного станка, обслуживаемого одним станочником, примерно равна производительности станка, обслуживаемого станочником с двумя подсобными рабочими, а сама работа значительно безопаснее и легче.
Отрезки распиливают вдоль на круглопильных станках с механической или ручной подачей. (В линии - на позициях 6 -9.) Из станков с механической подачей наиболее совершенными для распиливания отрезков на заготовки являются прирезные станки с гусеничной подачей типа ЦДК-4-3 и ЦДК-5-2. Эти станки обеспечивают высокую прямолинейность реза без применения направляющей линейки, что очень важно при раскрое по разметке, когда рабочий направляет отрезок в станок по карандашной риске. Однако в большинстве случаев распиливание ведут по направляющей линейке, которую устанавливают параллельно пильному диску и на расстоянии, равном ширине заготовки. Если есть обзол, первый рез делают на глаз, а при втором, третьем и других прижимают опиленную кромку к линейке.
Обслуживают станок 2 человека - станочник и подсобный рабочий. Первый управляет станком и подает в него отрезки, второй принимает их и, если нужно, возвращает для повторного реза.
Работа на круглопильных станках с ручной подачей аналогична работе на станках с механической подачей, но менее производительна, менее безопасна и требует значительных усилий со стороны станочника при надвигании отрезков на пилу.
Распиливают отрезки вдоль чаще всего на один размер. Лиственные породы для массивных деталей для повышения выхода рационально раскраивать на два-три размера по ширине. В этом случае линейку на станке устанавливают на самую большую ширину заготовки. Для распиливания на более узкие заготовки без перестановки линейки пользуются специальными
устройствами или закладками, которые представляют собой бруски с заплечиками на одном конце. На рис. 60 и 61 показаны схемы специализированных участков раскроя пиломатериалов, работающих по схемам раскроя 1 и 2.
При раскрое пиломатериалов потери древесины определяют три причины, не зависящие от организации раскроя: 1) естественные природные дефекты древесины и дефекты, зависящие от сортности досок; 2) некратность заготовок размерам бездефектных участков доски, когда расстояние между рядами недопустимых сучков меньше длины двух заготовок; 3) потери в опилки.
Если обозначить коэффициенты использования древесины, отражающие потери по этим факторам, соответственно К д - коэффициент использования, учитывающий потери из-за вырезки дефектов в зависимости от сортности досок; Кк- коэффициент, учитывающий потери из-за некратности заготовок размерам бездефектных участков доски; Ко- коэффициент, учитывающий потери на опилки, то общий коэффициент выхода Кв (табл. 11) определится как
К в- КдКкКо = Vз /Vс(78)
Потери на опилки зависят от количества резов и применяемых пил. Если раскрой ведется по трем размерам доски, то коэффициент Коопределяется из соотношения
К в- К / оК // кК /// о, (79)
где Ко- учитывает потери при поперечной распиловке К / о и К // о К /// о – соответственно продольной и ребровой.
Выход заготовок в большей степени зависит от сортности сырья и размера заготовок. Увеличение длины заготовок на 1 м снижает их выход примерно на 5%. Нормы полезного выхода заготовок для мебели приведены в табл. 12.
Выход комплектных заготовок с ухудшением сортового состава пиломатериалов снижается.
При раскрое досок на криволинейные заготовки используют ленточнопильные станки с узким полотном пильной ленты (до
11. ЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕГО КОЭФФИЦИЕНТА ВЫХОДА ЗАГОТОВОК Кв
Рис. 60. Участок поперечно-продольного раскроя досок:
/ - лифт; 2 - торцовочный станок; 3 - прирезные станки; 4 - конвейер;
5-автомат для заделки сучков; 6 - упаковочный стол; 7 - сортировочное устройство; В - пакет досок; 9 - делительный станок
Рис. 61. Участок продольно-поперечного раскроя досок:
/ - прирезной станок; 2 - делительный станок; 3, 7 - торцовочные станки;
4-автомат для заделки сучков; 5 - сортировочное устройство;
6 - упаковочный стол
12. НОРМЫ ПОЛЕЗНОГО ВЫХОДА ЗАГОТОВОК ПРИ РАСКРОЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В МЕБЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
40 мм). Ширина пильной ленты выбирается в зависимости от минимального радиуса кривизны заготовки. Чем меньше радиус кривизны заготовки, тем уже должна лента пилы. Минимальный радиус кривизны заготовки в зависимости от ширины ленты пилы и ее развода определяется по формуле
Rmin = 0,12В 2 /b, (80)
где Rmin - минимальный радиус кривизны заготовки, мм; В - ширина ленты пилы, мм; b-развод зубьев пилы на одну сторону, мм.
Uz =(0,05-0,1) s, мм, (81)
где S – толщина пилы, мм.
Скорость подачи определяется по формуле
U = [(0,05 – 0,1) s 60υ], м/мин, (81)
Где u – скорость подачи, м/мин; S – толщина пилы, мм; υ – скорость резания, м/с; t-шаг зубьев, мм.
Средняя точность заготовок при раскрое досок приведена в табл. 13.
Автоматизация процесса раскроя пиломатериалов вызывает трудности тем, что необходима визуальная оценка качества раскраиваемых материалов и согласование этой оценки с требованиями к качеству заготовок и их размерам. Применение принципов силовой сортировки пиломатериалов с учетом назначения получаемых заготовок позволяет преодолеть эти трудности.
Возможно создать автоматизированную систему раскроя пиломатериалов с микропцессором, учитывающим размеры заготовок и их физико-механические показатели, опрделяемые при раскрое.
Имеются также оптические устройства, фиксирующие размеры природных дефектов древеситны, способные поглощать световой поток (сучки, трещины, гили и т.п.). Такие устройства могут управлять вырезку дефектов автоматически.
§ 10. Раскрой плитных и листовых материалов из дерева
Схемы раскроя. Древесностружечные, древесноволокнистые, столярные плиты, фанеру и бумажно-слоистые пластики раскраивают сквозными резами, т. е. так, чтобы каждый рез разделял материал на части. Наиболее распространены три схемы раскроя: продольный, поперечный и смешанный (рис. 15).
Продольный (рис. 15, а) как самостоятельный вид раскроя применяется довольно редко. В большинстве случаев продольный раскрой применяют для подлежащих склеиванию заготовок с последующей их обработкой или для изготовления различного рода заглушин, совпадающих по длине с раскраиваемыми плитами, к которым не предъявляется строгих требований в отношении размеров и точности углов между смежными кромками. Данный вид раскроя, как правило, предшествует последующему поперечному раскрою получаемых полос.
Поперечный раскрой (рис. 15, б), как и продольный, встречается очень редко и применяется в тех же случаях. Чаще всего он является продолжением раскроя продольных полос на форматные заготовки.
Смешанный (рис. 15, в) сочетает в себе раскрой по двум предыдущим схемам и выполняется на одном и том же станке без снятия отрезанных полос и переналадки. Раскрой производят па многопильных станках с пилами продольного и поперечного резания или на специальных однопильных станках с продольным и поперечным ходом пилы.
Раскрой ведут сквозными пропилами, но получение разноформатных заготовок в процессе раскроя производят смещением отрезанных полос относительно друг друга или включением пил, находящихся на разных расстояниях одна от другой. Наиболее рационален раскрой, позволяющий получить наибольший процент полезного выхода.
Карты раскроя. Карты раскроя - это графически представленное расположение заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. В масштабе на формате раскраивае-мого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки.
Карты раскроя составляются с учетом следующих факторов: максимального выхода; комплектности деталей разных размеров и назначения при раскрое партии плит в соответствии с объемом производства; минимального количества типоразмеров деталей при раскрое одной плиты или листа; минимального повторения одних и тех же деталей в разных картах раскроя.
Разработка оптимальных карт (планов) раскроя плитных и листовых материалов предусмотрена двумя способами - без применения ЭВМ и с помощью ЭВМ.
Установлено, что при составлении оптимальных карт раскроя и их реализации значительное влияние оказывают технологические и конструктивные факторы.
К технологическим факторам относятся в основном: размеры исходного материала и деталей мебели; величина припусков на дальнейшую обработку; величина припуска на опиливание для создания базовых кромок; количество типоразмеров заготовок, выпиливаемых из одной плиты (листа) материала.
В мебельной промышленности раскраивают ДВП, ДСтП не-облицованные и облицованные (ламинированные), ДВП с лакокрасочным покрытием, фанеру. Размеры указанных материалов и их предельные отклонения предусмотрены соответствующими ГОСТами, однако для оптимального плана раскроя необходимо выбирать размеры исходного материала, предпочтительные для данных деталей.
Эффективное использование материалов определяется кратностью размеров заготовок, которая устанавливается в соответствии с конструкторской документацией на изделие. При раскрое ДВП с печатным рисунком и фанеры необходимо соблюдение заданного направления рисунка или волокон в заготовках. Для деталей из ДСтП припуски на дальнейшую обработку устанавливают по длине и ширине. Размеры припусков зависят от вида раскраиваемого материала. Для заготовок, которые в дальнейшем подлежат облицовыванию, устанавливаются припуски на опиливание и фрезерование (в зависимости от оборудования). Детали мебели, используемые без облн-цовывания, например изготовленные из ДВП или фанеры, выпиливаются без припусков на обработку.
Для получения заготовок (деталей) точных размеров, правильной геометрической формы (с учетом допускаемой ГОСТом косоугольности плит и листовых материалов) необходимо создание чистовых базовых кромок (величиной 12... 15 мм), которых в зависимости от типа станка может быть одна или две. Величина пропила составляет 4... 5 мм и зависит от толщины пил.
Учитывая конструктивные особенности разгрузочных устройств оборудования и необходимость обеспечения рациональной организации труда рабочих на разгрузке и сортировке заготовок, количество типоразмеров заготовок, выпиливаемых из одного листа исходного материала, принимается не более 3.
К конструктивным факторам относятся: максимальные размеры обрабатываемого материала; количество пильных агрегатов у станка; размеры максимальной ширины полосы, отрезаемой продольной пилой; размеры минимальной ширины полосы, обрезаемой продольной пилой; минимальное расстояние между поперечными пилами; минимальное расстояние между продольными пилами; максимальная высота пропила; производительность оборудования; время на переналадку; режим работы. Эти факторы определяют особенности оборудования для раскроя и определяются его технической характеристикой.
Методика составления карт раскроя вручную. Эта методика предусматривает определенную систему правил составления плана раскроя плит на заготовки или детали, требуемые на планируемый период. Для этого необходимо произвести следующие действия.
1. Составить спецификацию, содержащую наименование заготовок (деталей), их размеры, площадь, количество на планируемый период, размеры исходного материала и его площадь.
2. Спецификацию заготовок записать в порядке убывания площадей.
3. Вычертить на листе карту раскроя, лучше в масштабе 1: 20.
4. Выполнить раскладку деталей (заготовок) на поле карты, учитывающую возможности оборудования, следующим образом: найти расположение продольных резов путем наилучшей укладки заготовки с большей площадью, затем подобрать остальные заготовки из спецификации и заполнить оставшуюся площадь.
5. Сведения по каждой карте занести в таблицу (форма 1), цель заполнения которой - достигнуть комплектности по всем типам заготовок и определить общее количество листов на планируемый период.
Как видно, оптимизация процесса раскроя - сложная задача и решается с помощью ЭВМ. Это возможно при наличии математической модели задачи, описывающей условия раскроя.
При наличии большого числа типоразмеров заготовок решение задачи с помощью ЭВМ может дать значительный эффект. При решении задачи по оптимизации раскроя плит используется алгоритм двойственного симплекс-метода на множестве карт, разрабатываемых ЭВМ при неявно заданной матрице ограничений. Такие задачи на ЭВМ решаются в три этапа.
1. Ввод информации о потребных заготовках, получение полос при различных вариантах сочетания с учетом возможных поворотов заготовок и применяемого оборудования.
2. Решение задач линейного программирования с выявлением базисного варианта допустимых решений уравнений по комплектности, нахождение оптимального варианта.
3. Печать выходной информации в форме оптимальных черт раскроя.
Применение ЭВМ при разработке раскройных карт позволяет повысить выход заготовок на 3 % и сократить сроки разработки карт раскроя. Широкое использование отраслевой системы, унификация щитовых элементов упрощают решение задач по оптимизации раскроя и дают возможность довести полезный выход заготовок до 95... 96 %
При разработке карт раскроя полезный выход (по данным ВПК.ТИМ) должен быть не менее, %: ДСтП 92, плит столярных 85, твердых ДВП с лакокрасочным покрытием 88...90, фанеры 85.
Технология и оборудование раскроя. При небольших объемах производства раскрой производится на обычных круглопильных станках, оснащенных специальными столами для размещения раскраиваемых плит. Однако эти станки малопроизводительны, неудобны в эксплуатации и не обеспечивают требуемой точности раскроя.
В ряде случаев рационально пользоваться трехпильными форматно-обрезными станками ЦТЗФ-1. Станок предназначен для форматной обрезки и раскроя пачки плитных и листовых материалов толщиной до 50 мм. Использование станка ЦТЗФ-1 возможно при продольной или поперечной схеме раскроя плитных материалов и пластиков. Однако, как правило, в этих случаях необходима установка еще круглопильного станка с кареткой для раскроя материала в окончательный размер. При этом резко возрастают трудозатраты, падает производительность труда, снижается процент полезного выхода.
Наиболее производительно раскрой плитных материалов может быть выполнен на станке с программным управлением ЦТМФ. Станок состоит из двух участков - продольного и поперечного. На продольном участке производится отпиливание продольной полосы материала, на поперечном - раскрой продольной полосы на форматы. Загрузка станка автоматизирована. Разгрузка - ручная.
Продольный участок состоит из станины с роликовым столом, продольного
пильного суппорта и прижима. На столе смонтированы пневмоцилиндры для
поперечного и продольного базирования раскраиваемого пакета. Сверху по
обеим сторонам станины смонтированы направляющие, по которым
перемещается каретка. Спереди и сзади каретки расположены два ряда
толкателей и зажимов для захвата пакета и его подачи на позицию
продольного раскроя. Поперечный участок состоит из станины, на которой
смонтирована на консолях траверса с поперечными пильными суппортами. За
поперечным участком
установлены штанги для приема раскроенных заготовок.
Принципиальная схема раскроя плитных материалов на многопильном станке дана на рис. 16. Вначале продольная пила 1, расположенная под рабочим столом, отпиливает полосу пакета заданной ширины. После произведенного продольного реза ложение. Расположенный за пилой перемещаемый стол приподнимается и принимает на себя отрезанные полосы. Затем стол движется в поперечном направлении и плита группой пил
2 делится на заготовки заданной длины. Количество поперечных пил в зависимости от конструкции станка может быть разным. Однако в процессе раскроя не всегда участвуют одновре-менно все поперечные плиты. Это, как правило, диктуется необходимыми размерами заготовок.
Станок модели ЦТМФ с загрузчиком и укладчиком входит в состав линии раскроя листовых и плитных материалов МРП-1, схема которой дана на рис. 17. Процесс раскроя материала, загрузка и выгрузка его автоматизированы. Программное управление может быстро изменить схему раскроя, которая даег максимальный выход. Раскрой осуществляется одной продольной и десятью поперечными пилами. На этой линии можно вести раскрой по пяти программам. Станок ЦТМФ, входящий в линию, имеет высоту пропила 60 мм, и в зависимости от толщины раскраиваемого материала количество плит в закладке меняется.
Принцип работы линии заключается в следующем. Стопа плит высотой до 800 мм устанавливается автопогрузчиком на напольный конвейер 1, который перемещает ее на платформу подъемного стола 2. Каретка 3 многопильного станка ЦТМФ, перемещаясь над стопой, своими упорами сталкивает пакет из нескольких плит на позицию базирования, где он базируется и фиксируется зажимами каретки. В зажатом состоянии пакет перемещается кареткой в станок 7 на позицию продольного раскроя.
После остановки каретки включается продольный прижим, приводы вращения, подъема и подачи продольного пильного суппорта. По окончании распиливания полоса остается на поддерживающих кронштейнах. Продольный прижим поднимается, включая подъем направляющих, и стол снимает с поддерживающих кронштейнов отрезанную продольную полосу материала.
В начале движения стола поднимаются секционные упоры и базируется материал. Одновременно включаются и опускаются поперечные пильные суппорты, что запрограммировано на штекерной панели. После того как стол переместится в крайнее заднее положение, поперечные пилы поднимаются, стол опускается, оставляя раскроенные полосы на штангах, и возвращается в исходное положение.
Последующим ходом стола раскроенная полоса переталкивается па приемный роликовый конвейер 6 укладчика и передается на роликовый конвейер сталкивателя 5. Отсюда стрелой сталкивателя раскроенный материал сдвигается на подъемный стол 4 до упорной базирующей линейки. Доталкива-тели и стрела выравнивают пакет в продольном и поперечном направлениях. После этого подъемный стол опускается на шаг равный толщине уложенного пакета.
Раскроенные заготовки в зависимости от транспортабельности пакета складируются в стопы высотой до 1000 мм. Наличие двух подъемных столов позволяет укладывать раскроенные заготовки в две разные стопы, при этом в каждой стопе складируются заготовки одинаковых размеров по ширине и длине. Раскроенные заготовки автоматически подаются в соответствии с нх размерами на тот или другой подъемный стол с помощью программного устройства укладчика.
С подъемных столов уложенный материал поступает на внутрицеховые конвейеры, на которых стопы раскроенных заготовок разделяются на отдельные стопы. Разделение стоп происходит в результате более высокой скорости цеховых конвейеров по сравнению со скоростью подачи подъемных столов. Для того чтобы можно было подобрать необходимую разность скоростей, приводные ролики платформы подъемных столов имеют бесступенчатое регулирование частоты вращения.
Линия МРП-1 может работать как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме. При работе линии в полуавтоматическом режиме раскроенный материал можно укладывать вручную. В этом случае каждую поступающую из станка полосу материала вручную снимают с остановленного приемного конвейера укладчика или с нее вручную удаляют крупные деловые отходы. После этого оператор включает приемный конвейер укладчика. Оставшаяся часть материала или последующие полосы раскроенного материала, не требующие вмешательства оператора, переходят на сталкиватель, где процесс передачи и укладки осуществляется автоматически. Снятые вручную заготовки укладываются на траверсную тележку или другое транспортное внутрицеховое устройство.
Отходы, получаемые при выравнивании продольных кромок, распиливаются одновременно с поперечным раскроем первой полосы. В виде относительно коротких обрезков они сталкиваются на склиз за пределы приемных штанг и поступают на конвейер уборки отходов, который размещается внизу под направляющими стола раскроечного станка. Отходы от боковых кромок проваливаются в проемы между штангами непосредственно на конвейер отходов. Крупные деловые отходы, как правило, используются для изготовления изделий ширпотреба, как вторичное сырье или как топливо.
Особое значение приобретает вопрос полного использования отходов плитных материалов, и в этой связи весьма эффективно склеивание кусковых отходов. Сращенные кусковые отходы вновь раскраиваются и калибруются. Применяются для сращивания отходов нетиповые вертикальные ваймы с гидравлическим или ручным зажимом. Склеивание холодное или с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). Наиболее прогрессивная технология использования отходов предусматривает создание комплекса оборудования для раскроя плит с промежуточным сращиванием на автоматизированном оборудовании. Конструкция такой линии (рис. 18) предусматривает склеивание полноформатных плит по длинной стороне в непрерывную ленту, раскрой на полосы необходимой ширины, склеивание полос в непрерывную ленту и окончательный раскрой на детали заданного размера. Внедрение такой технологии позволит добиться почти 100%-ного выхода ДСтП, а также достичь полной автоматизации процесса раскроя.
Древесностружечные и твердые древесноволокнистые плиты вызывают быстрый износ режущего инструмента, поэтому для раскроя их желательно применять пилы с пластинками из твердых сплавов. Особое внимание следует уделять чистоте и точности раскроя и прямолинейности кромок щитов.
На поверхностях щитовых деталей не допускаются дефекты механической обработки: сколы, задиры, выщербины, если они не устраняются последующей обработкой.
Рис. 18. Схема линии раскроя ДСтП с промежуточным
сращиванием:
1 - автоматический загрузчик; 2 - станок для фрезерования кромок плит с
устройством для нанесення клея; 3 - пресс для продольного сращивания
плит (по длинной стороне); 4 - однопильный станок для продольного
раскроя на полосы; 5 - станок для фрезерования кромок с устройством для
нанесения клея; 6 - пресс для поперечного сращивания; 7 - слой
продольного сращивания; 8 - станок для поперечного раскроя на детали
заданного формата; 9 - автоматический укладчик
Режим раскроя плитных и листовых древесных материалов
Скорость резания, м/с......................................50 ... 60
Диаметр пил, мм..................... 360 . . . 400
Число зубьев дисковых пил, оснащенных пластинками из твердого сплава (тип I), шт......................................56 ... 72
Число зубьев круглых плоских пил, шт........................72 . . . 120
Подача на зуб для пил дисковых, оснащенных пластинками
Из твердого сплава, мм...................0,06 . . . 0,04
Подача на зуб для пил круглых плоских, мм.......0,04 . . . 0,02
Раскрой отделанных и облицованных древесных плит является новым прогрессивным направлением в механической обработке древесины и древесных материалов. Применение этого метода по сравнению с технологией раскроя неотделанных плит с последующим облицовыванием и отделкой в щитах дает большой экономический эффект. В настоящее время разработаны различные способы раскроя облицованных и отделанных древесных плит, конструкции инструментов и станков.
Применяемое оборудование не обеспечивает высокой производительности и высокого качества раскроя отделанных плит. На обработанных кромках щитов наблюдаются сколы, трещины и отслаивание отделочного покрытия. Только в отдельных случаях, при пониженных требованиях к качеству обработки, можно сразу после раскроя облицовывать кромки щитовых деталей.
Поэтому раскрой отделанных и облицованных большефор-матных плит еще мало отличается от аналогичной обработки необлицованных плит. Он часто производится на том же оборудовании, тем же инструментом, при тех же режимах. Но для улучшения качества раскроя смену пил производят в 3...10 раз чаще и пакет плит берут в 1,5...2 раза меньшей толщины. При этом обычно оставляют определенный припуск для последующей чистовой обработки на линиях для обработки кромок, где она выполняется в основном методом цилиндрического фрезерования и шлифования посредством комбинации рабочих головок.
Производительность многопильных станков для раскроя листовых и плитных материалов определяется по формуле (15).
Пример. Определить производительность в смену станка ЦТЗФ при раскрое ДСтП размером 3660x1830x16 мм на заготовки размером 1617Х Х388Х16 мм. Одновременно раскраиваются три плиты.
Решение. Определяем время Тст, необходимое для раскроя ДСтП на заготовки. При площади заготовки 0,627 м2 ориентировочное время на 100 заготовок 0,834 ч .
РАСКРОЙ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы:
Практическое и теоретическое изучение технологического процесса раскроя облицованных и необлицованных древесностружечных плит.
Задачи работы:
При выполнении лабораторной работы в производственных условиях студенты должны изучить процесс раскроя плит; работу и устройство оборудования; принципы организации рабочих мест на участке раскроя; способы определения производительности, специфику разработки карт раскроя для данного вида оборудования.
Общие сведения о раскрое плитных материалов
Раскрой древесностружечных плит – один из самых важных этапов производства мебели на их основе. Насколько качественно изготовлена мебель из ДСтП в значительной мере зависит от того, насколько качественно был выполнен распил плиты на заготовки.
Эффективность операции раскроя плит определяется производительностью и рациональностью использования материала.
Эффективность раскроя по рациональности использования материала определяется коэффициентом полезного выхода P , который определяется по формуле
| (1.1) |
Для организации рационального раскроя плитных материалов технологи разрабатывают карты раскроя. Карты раскроя являются графическим представлением расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. Для составления карт раскроя необходимо знать размеры заготовок, их количество в пределах производственной программы, форматы подлежащего раскрою материала, ширину пропилов, количество пил и последовательность пропилов, соответствующую техническим данным оборудования.
Если раскраивают облицованные или ламинированные плиты, фанеру и подобные древесные материалы, то при составлении карт раскроя необходимо располагать заготовки на формате с учетом направления волокон на облицованной поверхности. В таком случае заготовки имеют определенность размера вдоль и поперек волокон, что делает полезный выход меньше, чем при раскрое необлицованных плит. Раскрой облицованных древесностружечных плит производится в точный размер.
Благодаря своим высоким потребительским качествам при доступной цене приобрели большую популярность форматно-раскроечные станки фирмы Altendorfи их многочисленные аналоги (FL-3200B, FL-3200B, FL-3200 Light и др.). Модели таких станков различаются уровнем систем управления и технологичности. На мировом рынке оборудования предлагаются различные модели форматно-раскроечных станков с подрезной пилой: Omnia 3200R (MJ3200D), KS3200 MAKA, WA6, ELMO IV (Германия), SC-32, OPTIMAL-350, ТЕМА2600, EXPRESS-3200, UNICA-500E (Италия) и др.
Ассортимент оборудования расширился также за счет появления вертикальных станков для раскроя плит фирм Reich (Holz-Her), Sonnenberger, Striebig (Швейцария), Homad-Espana (Испания). Эти станки отличаются тем, что раскрой плитных материалов производится в вертикальном положении. Это обеспечивает снижение производственной площади, необходимое для организации рабочего места.
В качестве инструмента при раскрое ДСтП применяются дисковые пилы диаметром от 320 до 400 мм с пластинками из твердых сплавов. Скорость подачи на зуб Uz = 0,05-0,12 мм. Отклонение от перпендикулярности сторон заготовок не более 0,5 мм, от прямолинейности – не более 0,3 мм. При раскрое облицованных древесностружечных плит для сохранения качества облицовки резы производятся двумя пилами: основной и подрезной (рисунок 1). Подрезной агрегат предусмотрен на станках для того, чтобы при раскрое материалов с двухсторонней облицовкой с нижней стороны не образовывалось вырывов и сколов. Линия пропила подрезателя в точности совпадает с пропилом основного диска, в том числе и при пилении под углом.
Рисунок 1 – Схема штучного и пакетного раскроя облицованных плит
Расчетная производительность станка может быть определена по формуле
,
где Т см – продолжительность рабочей смены, мин;
К р – коэффициент, учитывающий потери рабочего времени на введенные в режим работы перерывы;
К м – коэффициент, учитывающий потери машинного времени;
U – скорость подачи, м/мин;
n - количество одновременно раскраиваемых плит;
m - число заготовок по карте раскроя для одной плиты;
∑L пр – длина пропилов по карте раскроя;
L разрыв. - длина межторцовых разрывов.
В качестве базовой модели оборудования используется форматно-раскроечный станок FL-3200B фирмы Filato (рисунок 2).
Рисунок 2 – Внешний вид станка
Станок предназначен для продольного, поперечного и углового штучного и пакетного раскроя плитных материалов (МДФ, ДВП, ДСП и клееных щитов) облицованных и ламинированных, а также заготовок из массивной древесины, с предварительной подрезкой нижней кромки заготовки для исключения образования сколов. При раскрое необлицованных плит подрезная пила не используется. Подобное оборудование применяется на предприятиях по производству корпусной мебели, в столярных мастерски по производству столярно-строительных изделий.
Часть 1. Проблемы раскроя плит и выбор оборудования
для раскроя плит
Древесно-стружечные (ДСП) и древесно-волокнистые плиты (ДВП) давно уже стали основным материалом для изготовления мебели. И получение из этих плит деталей нужного размера невозможно без использования специализированных станков для раскроя. Понятно, что такое оборудование уже давно применяется на каждом мебельном предприятии.
К сожалению, многие вновь организованные предприятия, стесненные, как и все, в инвестиционных ресурсах, стараются приобрести чуть ли не первый попавшийся станок, лишь бы подешевле. В дальнейшем, когда производительность механизма становится недостаточной, по привычке приобретается второй такой же станок, хотя проблему нужно было сразу решать по-другому. Но, чтобы понять это, следует знать, какие существуют типы станков для раскроя, в чем их отличия.
Но ни в одном учебнике - ни для бывших ПТУ, ни для вузов - таких сведений нет. Все учебные пособия устарели, а новые написать сегодня просто некому. И мебельщику уже давно негде получить хоть как-то упорядоченные знания не только об этих станках, но и о большинстве других, используемых при современных технологиях. Но, планируя приобретение оборудования для раскроя, следует начинать не с выбора типа и конструкции конкретных станков, а с определения их назначения и требуемой производительности. Ошибки стоят слишком дорого. В буквальном смысле.
Прежде всего следует определиться с тем, мебель каких видов предполагается производить, из номенклатуры каких деталей она будет составлена, каковы будут их размеры. Понятно, что определить размеры щитовых заготовок на длительный период невозможно. Поэтому для начала выбирается какое-то наиболее характерное изделие, которое будет выпускаться часто и в наибольших объемах, - так называемое расчетное.
а - простая;
б - смешанная;
в - сложная смешанная;
г - с отрезанием головной части плиты.
Затем, исходя из требуемой производительности и количества заготовок, делается попытка составить для этого расчетного изделия так называемые карты раскроя - схемы расположения заготовок на раскраиваемых плитах, обеспечивающие образование наименьшего количества отходов. Необходимо также задаться и размерами исходных плит. Так, в СССР их существовало всего два: 1830х3660 и 1750х3500мм. Сегодня их значительно больше: 1750х3500мм, 2440х1830мм, 2440х1220мм, 2440х2070мм и т.д.
Карты раскроя полноформатных плит составляются по четырем основным схемам (рис. 1): простой - когда деталь раскраивается сквозными параллельными пропилами в одном направлении (вдоль или поперек); смешанной - продольно-поперечный раскрой, когда выполняются только сквозные пропилы, проходящие вдоль и поперек плиты; сложной смешанной - когда сквозные пропилы выполняются только в одном направлении (раскрой на полосы), а поперечные к ним делаются отдельно, на уже выпиленных заготовках (полосах). Еще более сложной считается схема с отрезанием головной части плиты, при которой плита сначала разрезается поперек на две заготовки, каждая из которых затем раскраивается по отдельной схеме. Существует также и пятая схема, которая может быть вообще без сквозных резов и составлена из заготовок разного размера, в том числе и непрямоугольной формы. Способ раскроя по этой схеме получил название «нестинг» (от англ. nesting).
Составление карт раскроя осуществляется с использованием компьютерных программ - отдельных или входящих в программные пакеты типа «Базис-конструктор мебельщик», «К3‑мебель», bCAD и т.п. При этом, уже создав начальные карты на расчетное изделие, многие с удивлением обнаруживают, что для его производства в заданном объеме, определяющем количество заготовок, выкраиваемых из плит, необходимо довольно много различных карт, что при малой серии позволит производить раскрой по нескольку плит в пакете. Эта ситуация еще более обостряется, когда изделия производятся из плит разных цветов или по заказу, с отличающимися размерами. При составлении карт раскроя облицованных плит обязательно учитывается направление текстуры в каждой детали, что обуславливает меньший полезный выход в сравнении с необлицованными плитами. Чем больше размер исходных полноформатных плит, тем больше возможных вариантов раскладки деталей при составлении карт раскроя и тем больше полезный выход.
Другая проблема - оценка производительности, необходимая для выбора будущего станка. В каких единицах рассчитывать производительность? Ведь при увеличении толщины плиты изменяется ее кубатура, а затраты времени на пропилы при той же карте раскроя остаются прежними. Поэтому оценка производительности в кубических метрах раскроенных плит интересна только снабженцам, а для технолога она практически не имеет значения.
Расчет производительности станков для раскроя в квадратных метрах тоже не может дать однозначных результатов. Здесь опять все зависит от толщины плиты. Например, если раскраивать плиты толщиной 25мм в пакете по три, толщиной 19мм - по четыре и толщиной 16мм - по пять, то разница в производительности, измеренной в квадратных метрах, при одинаковых картах раскроя будет больше чем в полтора раза!
В результате, когда нет всех конкретных и однозначных параметров, заранее оценить нужную предприятию производительность и ту, которую фактически обеспечит тот или иной станок, даже весьма приблизительно, оказывается просто невозможно. Слишком много неизвестных!
Конечно, определенную помощь здесь могут оказать компьютерные программы, в особенности входящие в программное обеспечение некоторых станков для раскроя плит с программным управлением, но что делать, например, если предполагается использование обычного круглопильного станка с кареткой, имеющего ручную подачу и требующего значительно большего вспомогательного времени для обработки материала?
К сожалению, и фотографий рабочего времени, которые могли бы помочь при определении фактической производительности при раскрое плит, не делал у нас никто. Вот поэтому-то так часты ошибки наших производственников, приобретающих оборудование, оказывающееся на поверку значительно менее мощным, чем было объявлено продавцом.
Производительность является основным параметром при выборе оборудования для раскроя древесных плит на заготовки и детали (ДСП, MDF, фанера клееная и т.д.).
Условно все оборудование может быть подразделено на ручной механизированный инструмент, станки для раскроя плит вертикальные, станки круглопильные с кареткой, станки для раскроя плит с прижимной балкой, станки с прижимной балкой и программным управлением (с программируемым толкателем пакета), станки для раскроя плит многопильные, полуавтоматические и автоматические линии для раскроя плит на базе станков с прижимной балкой.
Простейшим устройством для раскроя плит являются универсальные электропилы, наиболее часто используемые в деревообрабатывающих мастерских для продольного и поперечного раскроя досок, брусков и различных плитных материалов. В номенклатуре таких электропил едва ли не единственным, специально предназначенным для раскроя плит является устройство, разработанное немецкой фирмой Mafell (рис. 2). Его отличием от всех остальных является использование длинной (до 4м) линейки из алюминиевого профиля, по всей длине которой протянута пластмассовая зубчатая рейка, в зацепление с которой входит расположенная на корпусе устройства вращающаяся шестерня с приводом от электродвигателя пилы через редуктор. Линейка снабжена переставным упором, ограничивающим ход пилы, останавливающим ее вращение и движение по линейке при касании клавиши выключателя.
При работе устройства линейка с помощью струбцин закрепляется в нужном положении на верхней пласти раскраиваемой плиты, на нее устанавливается пила и производится включение. Вращающаяся шестерня, связанная с зубчатой рейкой, заставляет пилу перемещаться вдоль линейки, совершая рез. По достижении упора пила останавливается. Затем линейка переставляется в новое положение и цикл повторяется.
Это устройство позволяет распиливать плиты, уложенные на вспомогательный стол большого размера или раскраивать верхнюю плиту, лежащую в стопе. Его особое преимущество в том, что равномерная скорость подачи исключает остановки пилы, характерные для ручного перемещения электропил по линейке, как правило, приводящие к образованию прижогов на кромках раскраиваемого материала. Кроме того, при использовании электропилы фирмы Mafell для выполнения длинных резов в середине широкой плиты рабочему не приходится в неудобной позе дотягиваться до места реза, от чего обычно страдает качество пропила.
Однако производительность такой пилы недостаточна для использования на промышленных предприятиях. Она, как правило, не превышает десятка раскроенных полноформатных плит в смену. Поэтому на небольших производствах ограниченной площади получили распространение станки для раскроя плит, находящихся в вертикальном положении.
Рис. 3. Установка для раскроя плит простейшей конструкции (Safety
Speed Cut)
Одна из простейших моделей таких станков (рис. 3) включает установленную вертикально, с небольшим наклоном назад, раму-станину с расположенным в нижней части набором опорных (базирующих) роликов, вертикальные направляющие с поворотным пильным суппортом и две горизонтальные линейки с откидными упорами. Раскраиваемые плиты ставятся кромкой на опорные ролики, вкатываются по ним параллельно раме и прижимаются вплотную к ней. Суппорт поворачивается таким образом, чтобы его пила заняла горизонтальное положение и располагалась на высоте, необходимой для отпиливания полосы нужной ширины. Раскраиваемая плита вручную надвигается на пилу, отрезающую полосы. При поперечном раскрое суппорт разворачивается так, чтобы пила заняла вертикальное положение. Плита продвигается по опорным роликам вдоль рамы до одного из откинутых упоров, которые заранее устанавливаются на определенном расстоянии от места предполагаемого пропила. Суппорт с пилой вручную перемещается вниз и производит рез. Для раскроя узких деталей или полос используется вторая опорная линейка, расположенная выше, в середине рамы, и также снабженная откидными упорами. Пила закрыта кожухом с присоединяемым к нему мешком для сбора части образующихся в процессе пиления отходов.
Станки такой конструкции из-за необходимости ручного продвижения плиты при раскрое не обеспечивают высокой точности обработки, однако недороги и позволяют производить раскрой на полосы плит и заготовок практически неограниченной длины, например листов пластмассы большого формата или досок для строительства. Они могут использоваться и на малых производствах при изготовлении мебели - для чернового раскроя плит или раскроя ДВП на детали задних поликов, то есть там, где не требуется высокая точность размеров полученных элементов.
Более сложную конструкцию имеют станки с пильным суппортом, перемещаемым в горизонтальном и вертикальном направлении. Принцип их работы во многом подобен кульману с блоком линеек, передвигающихся по горизонтальным и вертикальным направляющим. Но о них - .