2.3 Разработка технологии обработки дСтП для требуемого качества шероховатости при калибровке и термосиловым воздействием.

Технология (в переводе с греч.) – наука мастерства, умение. В данном исследовании технология представляет метод и процесс снижения шероховатости ДСтП для мебельной промышленности, её прогрессивность при достижения качества и экономичности.

В процессе производства ДСтП неизбежно возникают недопустимые нормы качества её для мебельной промышленности. Так при калибровке плит винтовой фрезой со сложным движением режущей кромки после шестичасовой эксплуатации шероховатость достигается 500-550 мкм, что недостаточно.

Таблица 2.2. Размеры плит и параметры шероховатости используемых в мебельном производстве.

Марка	Длина, мм.	Ширина, мм.	Толщина , мм
			Шлифованных		Не шлифованных
			Номинальная	Предел отк.	Номинальная	Предел отк.
П – 1	2440 2750 3500 3660 5500	1220 1500 1750 1830 2440	От 10 до 25 включ. через 1	±0,2	-	-
П – 2			От 10 до 25 включ. через 1	±0,3	От 10 до 18 включ. через 2	±0,5
					От 20 до 26 включ. через 2	±0,6
П – 3			От 16 до 22 включ. через 1	±0,3	От 16 до 24 включ. через 2	±0,5

В процессе контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью всегда могут возникать отличия от поверхности, заданной чертежом изделия. Характеристикой качества ДСтП является её шероховатость: чередование выступов и впадин, различные неровности вызванные резанием и термосиловым воздействием. Задачей обрабатывающих инструментов является получение поверхности не только с малой шероховатостью, но и с минимальной глубиной деформированного слоя.

Параметры шероховатости древесины и древесных материалов установлены и определяются по ГОСТ 10632 – 77 , (таблица.2.1). [50]

Методы определения шероховатости древесины и древесных материалов определяются по ГОСТ 15812 – 85. [51]

Предельное отклонение по длине составляет ±5мм, а по ширине ±3мм. Разнотолщинность длины диагоналей по пласте не должна превышать ±0,2% от длины плиты. Шероховатость Rm поверхности древесно-стружечной плиты для нешлифованных плит составляет согласно ГОСТ 10632 – 77 составляет от 12,5 мкм до 630,0 мкм., а для шлифованных плит от 12,5 мкм до 500,0 мкм. При этом измерение толщины плиты производят на расстоянии 25 мм от её кромки с погрешностью не более 0,2 мм в шести её точках. Плиты должны быть отрезаны под прямым углом с четырёх сторон.

Параметры шероховатости древесных поверхностей установлены ГОСТ 70-16 – 82 (таблица 1.1) и по их данным определяется шероховатость поверхности ДСтП.

Принимая за основу калибровку и снижения шероховатости плит по схеме (рисунок 2.1), очевидно, что силы сопротивления резания и выглаживания плиты распределены на разных концах равноплечного рычага и могут иметь разные силы сопротивления. Считая это звено звеном приведения, запишем дифференциальное уравнение второго порядка, включающего работу движущих сил и кинетическую энергию вращающегося рычага

dA=dT. (2.39)

M_изб dφ = d (I_пр ω₁² / 2), (2.40)

где М_изб – избыточный момент, равный разности приведённых моментов сил движущихся и сил сопротивления,

М_изб = М_дв - М_сопр, (2.41)

или

( I_пр ω₁² / 2) = М_дв - М_сопр. (2.42)

Дифференцируя, находим:

ω₁² /2 * dI_пр /dφ + I_пр² ω₁ dω₁ / 2dφ₁ = М_дв – М_сопр. (2.43)

Учитывая, что

2ω₁ dω₁ / 2dφ₁ = ω₁ dω₁ dt /dφ dt = ω₁ dω₁ / ω₁ dt = ε₁ , получаем окончательное выражение уравнения движения режущего узла и термопротяжки:

½ dI_пр ω₁² / dφ₁ + I_пр ε₁ = М_дв – М_сопр (2.44)

Очевидно, обрабатывающий узел должен быть идеально сбалансирован, коэффициент неравномерного хода должен быть минимален и угловое ускорение стремиться к нулю, тогда уравнение движения (2.42) примет вид:

= M_дв - М_сопр (2.45)

Технология обработки ДСтП методом синтеза калибрования двухподвижной винтовой фрезой (для снятия припуска изделия) и термосилового воздействия с последующим выглаживанием термопротяжной пластиной, установленной на одной оси с фрезой, призвана называться как ресурсо-сберегающая. Этот метод может быть реализован на основе калибровально-термопротяжного узла, который имеет собственную угловую скорость и скорость вращения фрезы. Очевидно в основу привода конструкций станков должны быть заложены условия, исключающие превращения снятого припуска изделия в пыль. Исследования проводились на экспериментальном образце (рисунок 2.12)

Необходима промежуточная операция калибрования, со снятием припуска шлифованием на станках с барабанным или ленточным механизмом, т.е. совершенствование технологии изготовление ДСтП путём создания новых типов машин, с системами приводов режущих и формообразующих узлов обладающих высокой производительностью, долговечностью, надёжностью и экономичностью. Но данная технологическая операция имеет ряд недостатков, а именно: высокая энергоёмкость, невысокое качество обработки, невозвратные отходы и большой объем, не востребованной мелкодисперсной пыли. Совершенствование технологии получения древесных плитных изделий требует создания новых типов машин основанных на системах привода режущих и формообразующих узлов, обладающих высокой производительностью, надёжностью, долговечностью и высокой экономичностью. Для этого в основу привода конструкции станков должны быть заложены определённые условия. Предлагаемый метод заключается в замене шлифования направленным организованным узлом резания, чем достигается качество, безотходность и повторность использование оборудование. Исследования проводились на полупромышленной установки (рисунок 2.12). Суть метода снижения шероховатости поверхности ДСтП термосиловым воздействием заключается при более длительной эксплуатации фрезы.

Рисунок 2.12. - Кинематическая схема привода калибровально-термопротяжного узла. 1- электродвигатель привода водила, 2- первичный вал, 3- коническая передача привода водила, 4- опоры подшипников, 5- крепёж механизма калибровально-термопротяжного узла, 6- водило, 7-фреза, 8- коническая передача привода калибровально-термопротяжного узла, 9- термопротяжная пластина, 10- плита

Крутящий момент от двигателя 4 передаётся валу 2, на котором жёстко закреплены солнечное колесо 3 и ведущее коническое колесо 8, приводя во вращение фрезу 7.

Для принятой схемы привода очевидно, что при вращении фрезы относительно вертикальной оси требуется балансировка, которая реализована установкой противовеса в виде термопротяжного узла, представленного на рисунке 2.12 Термосиловое воздействие входит в силовой контакт с плитой, обеспечивая устойчивость работы режущего узла, и одновременно способствует снижению шероховатости. Такой способ устойчивости работы режущего органа применяется в круглопильных деревообрабатывающих станках, где с двух сторон металлического пильного диска устанавливается торцевой стороной деревянные успокоители.

На рисунке 2.13 представлена технологическая схема линии калибрования последующим термовыглаживанием. На приводы подающих валов кладётся плита. По мере своего поступательного движения плита одновременно с помощью двухподвижной винтовой фрезой калибруется и с помощью термопротяжного узла выглаживается. Данная технология по снижению шероховатости при обработке древесных композитных материалов исключает абразивную пыль и невозвратные отходы. Технология метода также предусматривает организованный узел резания и шлифования древесных композитных плит.

Рисунок 2.13 Технологическая схема линии калибрования композиционных древесных плит с усовершенствованной системой привода режущих и формообразующих узлов

Режим целенаправленной обработки поверхности ДСтП предъявляет следующие требования:

1.Требование настройки точности кинематических параметров станка (скорость подачи плиты, окружная скорость водила, частота вращения фрезы) и статических настроек термопротяжного узла во-избежании износа.

2.Требование балансировки при вращении фрезы относительно вертикальной оси с применением планетарного редуктора, чем достигается устойчивость работы режущего узла способствующей снижению шероховатости.

3. Требование к поверхности термосилового инструмента с использованием композиционно-наплавочных сплавов для увеличении стойкости термосилового инструмента.

4. Требование минимального коэффициент неравномерного хода.

5. Требование стремления углового ускорения к нулю.

Современные конические фрезы имеют сменные ножи, установленные по винтовой линии, не требуемой правки и переточивания, и при необходимости меняются на новые. Это даёт возможность создавать приводы для облагораживания (обработки) поверхности плиты за один проход. Поэтому применение планетарного редуктора на рисунке позволяет осуществить поворотное движение фрезы 7 вокруг вертикальной оси, перекрывая обработку щита по ширине. Достигается это креплением вала фрезы 7 к водилу 6.

Шероховатость плиты формируется состоянием угла заострения зуба фрезы и задним углом зуба, величина которого равна 0^о для винтовых фрез. Трение заднего угла о поверхность плиты снижает шероховатость поверхности, что необходимо для последующего применения плит. [80]

В процессе обработки поверхности плит как резанием так и термосиловым воздействием происходит контакт между поверхностями плиты и обрабатываемого органа. В связи этим происходит износ, как режущего инструмента так и термопротяжного органа. Интенсивность изнашивания зависит не только от усилия прижима термопротяжного органа, но и во многом зависит как от продолжительности времени работы обрабатываемого инструмента, так и от кинематических параметров работы станка, а именно: скорости подачи плиты, окружной скорости калибровально-термопротяжного узла.

Для упрочнения инструмента, работающего при повышенных температурах без ударных нагрузок, наиболее применимо использовать композиционно-наплавочные сплавы.

В связи с этим, теория и методы проектирования станков, узлов резания и формообразования обработанной поверхности являются актуальными для получения изделий строительного и мебельного назначений из древесных композиционных плит.