Первичная обработка черновых заготовок деревообработки

Черновые заготовки, получаемые после раскроя досок, имеют значительные погрешности формы и размеров. Эти погрешности обусловлены тем, что при раскрое доски базируются по поверхностям, имеющим значительные отступления от правильной формы из-за сбега, коробления и др. Погрешности формы заготовок усиливаются процессом неравномерной усушки. Необходимая для обеспечения взаимозаменяемости точность брусковых деталей достигается устранением погрешностей механической обработкой заготовок. В обеспечении точности при механической обработке заготовок важно их надежное базирование относительно режущего инструмента. Надежное базирование заготовок обеспечивается использованием чистовых баз. Необходимое количество чистовых баз у заготовок для получения из них деталей требуемой точности по размерам и форме зависит от размеров их формы и методов механической обработки.

При первичной обработке криволинейных поверхностей они формируются как часть цилиндрической поверхности определенного радиуса кривизны.

Первичная обработка черновых заготовок обычно осуществляется фрезерованием. Фрезерование черновых заготовок может производиться по трем схемам, различающимся по принципам резания на цилиндрическое и торцовое и по базированию заготовок относительно поверхности, образуемой резанием - базирование с ограничением получаемого размера обрабатываемой заготовки и базирование без ограничения получаемого размера. Показаны эти варианты первичной обработки черновых заготовок фрезерованием. Варианты а и б применяются при первичной обработке брусковых заготовок, а вариант в - для щитовых. Торцовое фрезерование брусковых заготовок имеет ограниченное применение из-за того, что при торцовом фрезеровании происходит резание поперек волокон, которое не может обеспечить, требуемого качества поверхности. Фрезерование по схеме а осуществляют на фуговальных станках. Такую технологическую операцию называют фугованием заготовок. Фрезерование заготовок по варианту б производится на рейсмусовых станках и называется обработкой в размер, фрезерование заготовок по варианту в осуществляют на торцово-фрезерных станках и называют калиброванием торцовым фрезерованием.

При фрезеровании черновых заготовок методом фугования происходит изменение базирования с черновой базы по передней части стола в начале прохода на чистовую по задней плите стола до завершения прохода. Показана схема прохода при фуговании черновой заготовки.

Как видно из схемы, для получения прямой плоскости при цилиндрическом фрезеровании на фуговальном станке необходимо, чтобы рабочая поверхность задней плиты стола была бы касательной к окружности резания, а поверхность передней плиты должна быть параллельна ей и ниже на толщину снимаемого слоя. У станков для фугования криволинейных поверхностей обе части стола имеют соответствующую форму цилиндрической поверхности одного радиуса, но могут устанавливаться по отношению к образующей ножевого вала на различном уровне, так же как и прямые плоскости. Кроме горизонтального стола на фуговальном станке имеется вертикальный стол - направляющая линейка, которая может устанавливаться под углом к передней части горизонтального слоя. Благодаря направляющей линейке обеспечивается определенное базирование заготовки, необходимое для направления ее перемещения по столу относительно оси ножевого вала. При фуговании заготовку укладывают поверхностью, подлежащей фугованию, на переднюю плиту горизонтального стола. При перемещении заготовки по столу станка необходимо обеспечить ее устойчивость - постоянство базирования. Покоробленные заготовки будут более устойчивы на прямой плоскости стола, если они обращены к ней вогнутой стороной, а не выпуклой. В таком случае три точки опоры, образующие опорную базу заготовки на плоской поверхности стола, будут удалены друг от друга на значительное расстояние, что обеспечивает устойчивость заготовки на столе.

При ручной подаче правильность положения заготовки на передней плите проверяется покачиванием. Если концы заготовки на столе легко покачиваются, ее следует перевернуть и фуговать вогнутую сторону. Сохраняя устойчивое положение, заготовку перемещают по передней плите к ножевому валу. Когда часть заготовки будет отфрезерована и перейдет на заднюю часть стола, необходимо преднамеренно изменить ее базирование: с чернового базирования необработанной поверхностью на чистовое базирование по отфрезерованной части. Для получения более качественной поверхности при цилиндрическом фрезеровании иногда при фуговании заготовку перемещают под небольшим углом к оси ножевого вала.

Наибольшая толщина снимаемого слоя при фуговании на станках общего назначения до 6 мм. Оптимальная толщина снимаемого слоя 1,5-2,5 мм. Увеличение толщины снимаемого слоя при фуговании свыше 3 мм ухудшает условие стружкообразования, приводит к сколам древесины, требует значительных усилий подачи, обусловливает вибрацию заготовки. Эти факторы оказывают отрицательное влияние на качество обработки. Частота вращения ножевого вала у фуговальных станков 5100 мин-1, скорость подачи от 6_до 24 м/мин. Чтобы обработать всю базируемую поверхность черновой заготовки при фуговании, необходимо произвести несколько проходов. С помощью направляющей линейки на одностороннем фуговальном станке можно произвести выравнивание двух смежных поверхностей заготовки под определенным углом друг к другу.

Требуемый угол относительного расположения смежных сторон заготовки обеспечивается путем установки линейки относительно плоскости стола ее поворотом в шарнирах. Фугование двух смежных сторон с обеспечением определенного угла между ними называют фугованием в угол. Процесс фугования в угол осуществляется последовательным фугованием одной плоскости заготовки до получения чистовой базовой поверхности в один-два прохода, затем базированием заготовки этой поверхностью по направляющей линейке фугуют смежную плоскость заготовки до полного ее выравнивания. Так можно обработать и третью смежную сторону. Основными показателями качества исполнения технологической операции фугования являются отклонения от прямолинейности и плоскостности обработанных поверхностей и точность углов. Прямолинейность и плоскостность практически оценивается стрелой прогиба на единице длины заготовки в мм/м. Допуск плоскостности и прямолинейности сопрягаемых поверхностей деталей длиной 1000- 1600 мм должен соответствовать 10-12-й степени точности по ГОСТ 6449.3-82, для несопрягаемых - 13-15-й степени точности.

Точность исполнения по расположению поверхностей при фуговании оценивается допуском углов по 11 - 12-й степени точности по ГОСТ 6449.2-82. Достижимый допуск при фуговании на станках общего назначения равен 0,2 мм. Прямолинейность полученных поверхностей проверяется линейкой или визуально путем совмещения двух, последовательно отфугованных заготовок с просмотром мест их контакта на свет. При качественном исполнении фугования между совмещенными фугованными поверхностями не должен быть виден просвет. В производстве изделий из древесины используются фуговальные станки с ручной и механизированной подачей. При ручной подаче операция

При механической подаче такое регулирование режима резания невозможно. Этим усложняется техническое решение механизации подачи при фуговании, обеспечивающем высокую точность по плоскости получаемой поверхности. При механизированной подаче заготовок на фуговальном станке необходимо исключить возможную продольную деформацию заготовки в момент перехода ее базирования и подачи, обеспечивая при этом ее устойчивость и необходимое перемещение по столу фуговального станка. Для механизации подачи при фуговании с учетом этих требований используются устройства.

В производстве некоторых изделий создаются большие объемы работ по фугованию только кромок у заготовок значительной длины. В таких случаях применяют станки с механизмами в виде вальцовых или гусеничных подач, но с вертикальным расположением базирования. При фуговании только кромок заготовок или обработке их по профилю паза и гребня используют специальные станки. Как видно, на кромкофуговальном станке возможна обработка двух кромок различного профиля с использованием противоположных направлений одного механизма подачи. На одной стороне станка фрезеруется паз, на другой - гребень. Так изготавливают доски для настила пола или заготовки для склеивания дощатых щитов. Для одновременной выверки пласти и кромки заготовок используют двухсторонние фуговальные станки с механизированной подачей. Такие станки имеют кроме горизонтального ножевого вала вертикальный шпиндель, установленный со стороны направляющей линейки на задней плите стола. При этом направляющая линейка составляется из двух частей, как и горизонтальный стол фуговального станка. Части направляющей линейки устанавливаются относительно друг друга и ножей вертикального шпинделя аналогично плитам горизонтального стола.

Аналогичный эффект можно получить, используя фрезерующие агрегатные головки, располагая их соответствующим образом относительно друг друга и относительно базирующих поверхностей станка. При обработке заготовок на фуговальном станке не представляется возможным обеспечить параллельность. сторон и нужный размер сечения заготовок. Толщина заготовки и снимаемый слой при фуговании независимы друг от друга. Обработать, заготовку в размер, обеспечивая параллельность противоположных ее сторон, можно на рейсмусовых и двухсторонних продольно-фрезерных станках. Принцип работы таких станков понятен из схем А, Б, В. Рейсмусовые станки могут быть односторонние и двухсторонние. Технологическая схема работы одностороннего рейсмусового. В настоящее время широко используются односторонние рейсмусовые станки.

Для обработки щитов обычно используют рейсмусовые станки тяжелого типа. Эффективность использования рейсмусового станка зависит от возможности его загрузки. При обработке брусков необходимо применять рейсмусовые станки с секционными рифлеными подающими валиками, которые одновременно могут подавать, по всей ширине стола заготовки, различающиеся по размерам сечения. При обработке щитов можно использовать и цельные подающие рифленые валики, которые по конструкции проще. Качество работы, выполняемой на рейсмусовом станке, зависит от правильности его наладки. Прижим подающих валиков и прижимных колодок должен быть достаточным, но не слишком большим, способным вызвать смятие и перекос сечения заготовок. Важным моментом в нормальной работе рейсмусового станка является величина выступа нижних валиков над столом и положение заднего подающего валика.

Схема А использует принцип фугования верхним ножевым валом и обработку в размер- нижним. Верхний ножевой вал снимает слой в зависимости от формы и сечения заготовки. В схеме Б фугование осуществляют нижним ножевым, валом, а обработку в размер - верхним при базировании обработанной поверхности по нижнему столу. По схеме В обрабатывают обе стороны заготовки по принципу рейсмусового станка. Нижним ножевым валом при предварительном базировании необработанной поверхности по столу, а верхним - при базировании уже обработанной поверхности. Очевидно, предпочтение следует отдать первым двум схемам. При этом схема А используется чаще. Двухсторонние рейсмусовые станки в основном используют для обработки щитов и досок. На одностороннем рейсмусовом станке можно обрабатывать поверхности под определенным углом к базовым поверхностям и даже по определенному продольному профилю. Для этого необходимо применить специальную оснастку.

В продольно-фрезерных станках, применяемых для обработки черновых заготовок, могут использоваться три типа ножевых валов, отличающихся формой режущей кромки. Наиболее распространенными и простыми являются ножевые валы с прямыми режущими кромками. При фрезеровании таким ножевым валом нож вступает в резание сразу по всей ширине заготовки. Это приводит к появлению значительных мгновенных сил резания, обусловливающих вынужденные колебания и вибрацию всей технологической системы. Расчленением длины ножа на короткие участки - секции и смещением их режущих кромок путем поворота относительно друг друга на некоторый угол получают ступенчатый вал. При таком расчленении лезвия ножа сила резания по всей ширине заготовки распределяется на части тех секций, которые участвуют в резании. При узких секциях величина мгновенной силы резания снижается в несколько раз. При этом снижается необходимая мощность. привода резания и подачи.

Для удобства заточки ступенчатые ножевые валы формируются набором отдельных секций на общий вал со смещением их по окружности на угол а. Для перекрытия мест стыковки секции ножи в них должны быть длиннее самой секции на ,5-8 мм. При заточке ножей в секциях ступенчатого ножевого вала необходимо обеспечить, высокую точность положения режущих кромок по общей для них окружности резания. Если представить возможность увеличивать число секций до бесконечности, то получим ножевой вал со спиральной режущей кромкой. При этом изменяются условия стружкообразования и резания. В плоскости резания появляется усилие, направленное под углом к волокнам и направлению подачи. Резание становится непрерывным с минимальными усилиями и требует значительно меньшей мощности. Снижается вибрация и шум в 2-3 раза.

Ножевые валы со спиральной режущей кромкой сложны в изготовлении и обслуживании. Ножи для таких видов изготавливают толщиной 1 мм со сложной формой режущей кромки. Такой серповидный нож укладывается в спиральный паз тела ножевого вала и при закреплении деформируется и образует режущей кромкой спираль по поверхности резания. Заточка и установка ножей при этом требует большой точности. Применение спиральных и ступенчатых ножей при продольном фрезеровании широких деталей является перспективным. Необходимо еще решить, ряд технических вопросов изготовления ножей, их заточки, установки и повышения стойкости к износу.

При работе на рейсмусовом станке необходимо соблюдать следующие правила:

• приступать к работе на станке можно только убедившись в надежном и правильном креплении ножей и правильном регулировании подающих и холостых валиков и прижимных колодок;
• перед пуском станка ножевой вал должен быть обязательно закрыт кожухом;
• предохранительные упоры, препятствующие обратному выбросу заготовок из станка, должны быть опущены вниз;
• подавать материал в станок следует по возможности торец в торец; в станках с цельным подающим валиком одновременно следует подавать не более двух заготовок, располагая их по краям стола.

На рейсмусовом станке нельзя обрабатывать заготовки, длина которых меньше расстояния между передним и задним подающими валиками. Для коротких деталей лучше заготовки иметь, кратными по длине. Толщина снимаемого за один проход слоя для чистой обработки должна находиться в пределах 1,5-5 мм.

После обработки заготовок на рейсмусовых станках наиболее часто наблюдаются следующие дефекты.

1. Поперечные канавки на поверхности заготовки (на расстоянии около 150 мм от ее концов). Причина дефекта - чрезмерно сильные прижимы задней колодки и заднего подающего валика, вызывающие остановку подачи заготовки в момент подхода ее к задней колодке и в момент выхода заготовки из-под рифленого валика. Для устранения дефекта надо ослабить прижимы.
2. Срез концов заготовки вызывается слишком большим подъемом нижних .валиков над столом; величина выступа валиков должна составлять, около 0,2 мм.
3. Неодинаковая толщина по ширине обработанной заготовки вызывается перекосом стола или неправильной установкой ножей в ножевом валу (неодинаковой величиной выступа ножей по длине вала).
4. Поперечные риски-вмятины на обработанной поверхности из-за чрезмерного прижима рифленого валика при небольшой толщине снимаемого слоя.
5. Отдельные вмятины на поверхности. Они появляются при плохо работающей эксгаустерной системе или при работе без нее в результате того, что стружки попадают на поверхность и вдавливаются в нее задним подающим валиком.

Режим резания на рейсмусовом станке необходимо выбирать с учетом заданной шероховатости поверхности и числа оборотов ножевого вала.

Обслуживают рейсмусовый станок, как правило, двое рабочих- станочник и подсобный. Производительность станка зависит от заполнения ширины стола или одновременно обрабатываемых заготовок. Расчетное число одновременно обрабатываемых заготовок на рейсмусовых станках с цельным подающим валиком принимают для брусков с учётом разрыва в подаче в пределах 1,8 - 2, для щитов - 1.

На основе агрегатирования и принципа двухсторонних рейсмусовых станков созданы четырехсторонние продольно-фрезерные станки. Они обрабатывают все четыре стороны заготовки за один проход благодаря наличию не менее четырех ножевых валов, располагаемых по схемам.