Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Види матеріалів, які розкроюють на деревообробних підприємствах

Розкрій є одним з перших етапів технологічного процесу на підприємствах, що виготовляють вироби з деревини. Від того, як організовано порядок виконання операцій, який інструмент та обладнання вибрано для розкрою, великою мірою буде залежати подальша організація технологічного процесу, а відповідно, й собівартість виробів.

Серед великої різноманітності матеріалів, які використовують на підприємствах з виготовлення виробів з деревини, розкрою можуть підлягати:

пиломатеріали;

плитні матеріали;

листові матеріали;

тканина;

поролон;

шліфувальна шкурка;

скло.

Для різних підприємств кількість матеріалу, який підлягає розкрою, для різних типів матеріалів змінюється. Залежно від об'єму розкрою та виду матеріалу, який розкроюють, змінюється як технологія його проведення, так і необхідне обладнання.

2. Розкрій деревних матеріалів

Розкрій деревних матеріалів, далі - розкрій, є одним із перших етапів технологічного процесу виготовлення виробів з деревини. Перед ним, крім складування, може проводитись лише сушіння деревних матеріалів. Сьогодні немає однозначного рішення, чи починати технологічний процес із сушіння пиломатеріалів, чи з їх розкрою. Це можна зробити лише за допомогою економічних розрахунків, в конкретних умовах виробництва. Під розкроєм розуміють поділ матеріалу (пиломатеріалів) на дві або більше частин з отриманням чорнових або чистових заготовок.

Основні операції розкрою є досить простими і складаються з поділу матеріалу поперек волокон - поперечний розкрій, та вздовж волокон - поздовжній розкрій.

	Поздовжній розкрій проводиться для отримання необхідної ширини та товщини заготовок, поперечний - для отримання необхідної довжини (рис. 2.1). Рис.2.1. Види розкрою пиломатеріалів: а - поперечний; б, в - поздовжній
	Чорновою заготовкою називають відрізок матеріалу, з якого в результаті подальшого оброблення буде отримано чистову заготовку, а потім і деталь. Суха чорнова заготовка, оброблена до габаритних розмірів деталі, називається чистовою заготовкою. Чорнова заготовка відрізняється від чистової розмірами та якістю поверхні. Чистова заготовка відрізняється від деталі формою (рис. 2.2). Рис.2.2. Вид чорнової та чистової заготовок і деталі

ПРИПУСКИ

припуск - шар матеріалу, який підлягає зняттю з поверхні заготовки для перетворення її в деталь заданої форми, розмірів і шорсткості поверхні. -(Заяць І.Г.)

Різниця між: розмірами чорнової і чистової заготовок називається припуском заготовки. Припуски бувають по довжині, ширині та товщині заготовок (рис. 2.3).

Рис.2.3. Розміри деталі та заготовки	Рис.2.4. Розміри кратних заготовок

Необхідність припусків зумовлюється такими причинами: похибками форми і розмірів заготовки, якщо вони виходять за межі допуску деталі, наявністю на поверхнях заготовки дефективного шару або значної шорсткості, компенсацією похибок установки заготовки на верстаті при її виготовленні тощо.

Кожна з названих причин є незалежною, а зумовлені ними припуски можуть компенсуватися. Тому правильне визначення припусків і в кінцевому рахунку розмірів заготовок має велике виробниче та економічне значення. За заниженої величини припусків певна частина виготовлених деталей може виявитися бракованою через непростружку окремих ділянок деталі, неточних їх розмірів і форми. Якщо припуски завищені, то витрати матеріалу, електроенергії, часу на обробку заготовок зростають. При автоматизації механічної обробки заготовок завищені припуски можуть погіршити якість деталей (точність розмірів, шорсткість, форму).

Операційним припуском на обробку називають різницю між розмірами заготовки на попередній і виконуваній операціях. Сумарний припуск на обробку дорівнює сумі операційних припусків усього процесу обробки від заготовки до готової деталі. Якщо вологість заготовки більша від вологості деталі, до сумарного припуску необхідно додати припуск на всихання.

Правила установлення оптимальної величини припусків на механічну обробку деталей:

*поділ припуску на складові;

*аналіз складових сумарного і операційних припусків;

*використання розрахунково-аналітичного методу визначення припусків;

*експериментальна перевірка аналітично підрахованих величин припусків у конкретних виробничих умовах.

Аналітичний розрахунок припусків

При визначенні розмірів заготовок, виходячи з розмірів конкретних деталей, необхідно враховувати припуски на обробку на всіх операціях технологічного процесу. В загальному вигляді

	n
Псум =	? Пі + Пвс	(5.1)
	і

або визначається з урахуванням складових припуску на конкретних операціях

Псум = Пвс + Пр + Пф + Пф.с. + Пш, (5.2)

де П_і -- операційний припуск; n -- кількість операцій;

П_вс -- припуск на всихання, мм;

П_р -- припуск на поперечний і поздовжній розкрій, мм;

П_ф -- припуск на фрезерування заготовок, мм;

П_ф.с. -- припуск на фрезерування складальної одиниці, мм;

П_ш -- припуск на шліфування, мм.

Припуски на всихання від вологості вище від точки насичення волокна до 18% надаються пиломатеріалам на лісопильних заводах. Це означає, що фактична товщина сирої дошки більша, на величину припуску на всихання до 18 %.

Припуск на всихання за товщиною і шириною, враховується лише тоді, коли нормативна вологість заготовки нижча за 18 %. Припуск визначається:

за товщиною

Пвст	Т (W18 - Wк) Кт	(5.3)
	100

за шириною

Пвсш	Ш (W18 - Wк) Кш	5.4)
	100

де Т -- товщина заготовки, мм;

Ш -- ширина заготовки, мм;

W₁₈, W_к - відповідно вологість 18 % і кінцева вологість заготовок;

К_т, К_ш -- коефіцієнт всихання відповідно за товщиною і шириною.

За початкової вологості більше ніж 18 % у формули (5.3) і (5.4) замість W 18 підставляється дійсна вологість деревини. Якщо сушити пиломатеріали в дошках, припуски на всихання матеріалу в заготовці не передбачаються.

Припуски застосовують для операцій, на яких змінюється хоч один розмір.

Величини припусків (рисунки за Мишковим)

Припуски на розкрій заготовок, кратних за шириною і довжиною, визначаються:

за шириною

Пр ш = (n -1) * b + 2,	(5.5)

за довжиною

Пр д = (n1 -1) * b1 + 5,	(5.6)

де n, n₁ -- кількість деталей відповідно за шириною і довжиною заготовки;

b, b₁ -- ширина пропилу, мм;

2 і 5 - цифри, що відповідають характеристикам точності верстатів.

Метод аналітичного розрахунку дозволяє моделювати процес формування припусків на основі задач з оптимізації. При цьому припуск на обробку складається з ряду складових, які сумуються за принципом складання систематичних і випадкових похибок. До систематичних належить шорсткість поверхні, пожолобленість і номінальний шар матеріалу, значення яких можна встановити для конкретної партії заготовок. Величини складових систематичних похибок сумуються алгебрично. До випадкових похибок належать відхилення номінальних розмірів, форми і неточності установки заготовки на верстаті. Ці похибки складаються за правилом квадратного кореня.

Припуски на механічну обробку заготовок і складальних одиниць регламентовані ГОСТ 7307--75. За таблицями цього стандарту визначають конкретні величини припуску залежно від розмірів заготовок і методів їх обробки.

Припуски встановлюються залежно від вимог до оброблюваних поверхонь деталей за І--ІІІ групами. До I--II груп належать деталі, які фрезеруються з двох протилежних боків, до ІІІ групи -- з одного боку. Повинні оброблятися всі поверхні деталей І групи.

Для деталей II і ІІІ груп допускається часткове непрофрезерування. Визначаючи припуск у кожному конкретному випадку, є можливість зменшувати припуск для економії матеріалу за рахунок застосування сучаснішого обладнання, ріжучого інструменту, нових технологічних прийомів обробки.

Якщо деталь має малі розміри по довжині, ширині, або товщині, що утруднює її подальше оброблення або транспортування, то її отримують з кратної заготовки, яка в ціле число разів більша від чистової заготовки по довжині, ширині або товщині з урахуванням припуску на її поділ (рис. 2.4).

l_кз = l * n_д + b_пр * (n_д - 1) + Дl

b_кз = b * n_ш + b_пр * (n_ш - 1) + Дb

h _кз = h * n_m + b_пр * (n_m - 1) + Дh

b_пр - ширина пропилу;

n_д , n_ш, n_m -- кратність заготовок по довжині, ширині та товщині.

Одним з основних показників правильності виконання процесу розкрою є корисний вихід. Під корисним виходом заготовок розуміють відношення об'єму (площі) заготовок до об'єму (площі) лісоматеріалів, з яких отримано ці заготовки, виражене у відсотках.

При розкроюванні пиломатеріалів втрати деревини зумовлюються такими причинами: природними дефектами деревини, в тому числі дефектами, що визначають сортність, некратність заготовок розмірам бездефектних ділянок дошки і втратами в тирсу. Таким чином, коефіцієнт виходу заготовок К_в являє собою добуток коефіцієнтів К_q який враховує втрати через вирізку дефектів залежно від сортності дощок, через некратність заготовок розмірам бездефектних ділянок дошки, Кк-- коефіцієнт, що враховує втрати через некратність заготовок і К_т --коефіцієнт, що враховує втрати деревини в тирсу. Тоді

Кв = Кq * Кк * Кт (5.12)

Норми корисного виходу заготовок для меблів наведені в табл.5.1.

Таблиця 5.1 Норми корисного виходу заготовок при розкроюванні пиломатеріалів у меблевому виробництві

Матеріали	Вихід заготовок з дощок за сортами
	І	II	III	IV
Пиломатеріали хвойних порід	80	67	50	40
Пиломатеріали листяних порід: для прямолінійних деталей для криволінійних деталей	65 30	55 23	35 20	-- --

Під час розкрою на кілька типорозмірів заготовок одночасно насамперед прагнуть отримати якомога більше високоякісних заготовок найбільших розмірів. Такі заготовки називають основними. Для збільшення Ркв одночасно, якщо можливо, прагнуть отримати заготовки менших розмірів та менш відповідальні. Такі заготовки називають попутними, а метод розкрою з одночасним отриманням основних і попутних заготовок називають комбінованим. Наприклад, для столярного стільця основною буде заготовка для задньої ніжки, а розкрій одночасно на заготовки для задньої та передньої ніжок називають комбінованим.

Незважаючи на простоту операцій, розкрій не є простим як з точки зору технології його виконання, так і виду використаного інструменту та обладнання. Організація раціонального розкрою сировини важлива не тільки тому, що ці матеріали є дефіцитними, але і тому, що їх вартість становить від ЗО до 70 % собівартості у виробництві виробів з деревини. Збільшення корисного виходу при розкрої безпосередньо призводить до економії сировини, а отже, і до зниження собівартості виробів.

Істотна різниця в організації розкрою зумовлена видом матеріалу, що розкроюють, та об'ємами перероблення.

Для всіх видів матеріалу їх розкрій може проводитись як на підприємствах, де їх виготовляють чи отримують, так і на підприємствах з випуску виробів з деревини. При цьому значно змінюються об'єми перероблення сировини і відходів, умови транспортування сировини, обладнання та технологія розкрою

3. Класифікація розкрою пиломатеріалів

Історично розкрій здійснювали значно раніше, ніж інші види оброблення деревних матеріалів, і сьогодні накопичено значний досвід у його проведенні. Для кращого вивчення цього процесу нижче наведено перелік основних факторів, які впливають на організацію технологічного процесу розкрою пиломатеріалів.

3.1 Фактори, які впливають на розкрій пиломатеріалів

1. Вид інструменту	* пилки:
		круглі, стрічкові, смугові;
	* ножі дискові плоскі;
	* лазер;
	* рідина під тиском та ін;
2. Місце проведення розкрою:	* на лісопильному підприємстві; * на підприємстві, що виготовляє вироби з деревини.
3. Місце в технологічному процесі:	* до сушіння; * після сушіння,
4. Вигляд пиломатеріалу:	* необрізний; * однобічно-обрізний; обрізний.
5. Ступінь участі оператора:	* індивідуальна; * групова.
6. Наявність підготовчих операцій:	* без попереднього підготовлення; * з розміткою; * з фрезеруванням та розміткою.
7. Характер пропилу:	* прямолінійний; * криволінійний
8. Напрям пропилу за відношенням до напряму волокон деревини:	* поперечний; * поздовжній; * комбінований; * складний.
9. Напрям поздовжнього пропилу:	* паралельно поздовжній осі дошки; * паралельно дотичній стовбура (волокнам деревини).
10. Вид продукту, що отримують:	* чорнові заготовки; * бездефектні відрізки, призначені для подальшого оброблення перед отриманням кінцевих розмірів заготовки.
Схеми розкрою:	1. поперечна; 2. поперечно-поздовжня; 3. поздовжньо-поперечна; 4. розмітка дошок з наступним їх розкроєм за схемою 2 або 3; 5. торцювання дошок на відрізки з наступним їх обробленням за схемами 4; 6. фрезерування пласті дошки з наступним її обробленням за схемами 4; 7. поздовжній розкрій сухих дошок на рейки - торцювання рейок з вирізкою дефектних місць - нарізання зубчастих шипів на торцях відрізків - нанесення клею - склеювання відрізків у безперервний брусок - поперечний розкрій такого бруска на заготовки; 8. те саме за схемою 7 - фрезерування заготовки по пластях та крайках - склеювання заготовки по крайках в безперервний по ширині щит - розкрій щита по ширині - калібрування щита по товщині; 9. те ж за схемою 8 - розкрій на криволінійні заготовки; 10. фрезерування сухих дошок - поперечний розкрій дошок з вирізкою дефектних місць - нарізання зубчастих шипів у відрізках - нанесення клею - склеювання бездефектних відрізків по довжині дошки з наступним їх розкроєм за схемою 1, 2 або 3.

3.2 Види ріжучого інструменту

На вибір інструмента, а разом з ним і на вибір обладнання, впливає велика кількість факторів, серед яких для технолога важливе значення мають:

тривалість роботи без загострювання;

ширина пропила;

якість пропила;

швидкість подачі;

- здатність виконати той чи іншийпропил;

- вартість інструмента.

Круглі пилки є найбільш поширеним інструментом для розкрою пиломатеріалу на прямолінійні заготовки. Накопичено величезний досвід у конструкції пилок, формі зубів, кутах різання та ін. Для розкрою на криволінійні заготовки частіше застосовують стрічкові та смугові пилки. Одним з недоліків пилкового інструменту є те, що він дає відносно велику ширину пропилу, яка призводить до значних втрат деревних матеріалів .

Розкрій ножами, ножицями, штампами, або так зване безтирсове різання, довгий час цікавить спеціалістів, переважно з погляду економії деревини, але при такому розкрої ускладнюється конструкція обладнання, обмежується товщина матеріалу, що розкроюють, та, інколи, швидкість подачі. Широке впровадження даного інструменту, у випадку розкрою шпона

ножицями приводить до значної економії сировини.

Розкрій (поділ) пиломатеріалів, як і інших матеріалів, лазером є перспективним як з точки зору зменшення ширини пропилу порівняно з пилками, так і можливості отримання складної форми криволінійного пропилу. Для газового (СОг) лазера потужністю 240 Вт досягнуто таких швидкостей поділу різних видів лісоматеріалів (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 Швидкість подачі для поділу матеріалів лазером

Вид матеріалу	Швидкість подачі, м/хв	Стиснутою рідиною досягнуто значної глибини проникнення струменя в деревину (більше 300 мм), при швидкості її витікання до 300 м/хв і ширині "пропилу" до 5 мм, але цей спосіб на сьогодні ще недостатньо вивчений і не має широкого застосування на практиці, а наводиться в класифікації лише як приклад іншого способу підходу до вибору інструмента для розкрою.
Деревина шпилькових порід завтовшки, мм: 6,35 12,7 25,4	3,15 1,27 0,56
Деревина листяних порід завтовшки, мм :6,35 12,7 25,4	2,82 1,18 0,44
Фанера на основі фенольних смол завтовшки, мм : 12,7	0,51
Д еревностружков і плити завтовшки, мм: 12,7	0,41
Деревноволокнисті плити тверді загартовані завтовшки, мм: 12,7	0,33

3.3 Місце проведення розкрою

Розкрій пиломатеріалів, як і деяких інших матеріалів (плита ДСП, синтетичний шпон та ін.) можна проводити на підприємствах, де їх отримують (виготовляють), або на підприємствах з виготовлення виробів з деревини. Різниця в організації технологічного процесу у цих випадках буде залежати від:

- об'єму сировини, що розкроюють;

- типу інструменту та обладнання;

- наявних специфікацій заготовок;

- можливості глибокого перероблення відходів;

- організації транспортування заготовок.

Якщо розкрій проводити на підприємстві, де отримують пиломатеріали, перші чотири фактори дають кращі результати. У цьому випадку в одному місці концентрується більше сировини, для розкрою якої легше застосувати сучасні інструмент та обладнання. Наявність великої специфікації як за кількістю, так і за різноманітністю типорозмірів заготовок, вимагає для її забезпечення застосування комп'ютерів, дає вищий відсоток корисного виходу. За великої кількості перероблюваної сировини після розкрою накопичується багато відходів (вторинної сировини), перероблення яких при цьому легше організовувати.

Транспортування в заготовках хоч і зменшує обсяги перевезень на величину відходів при розкрої, але вимагає додаткових затрат на укладання, формування пакетів, завантаження та ін.

3.4 Місце в технологічному процесі

Сьогодні немає чітких рекомендацій для всіх підприємств, коли краще проводити розкрій пиломатеріалів - до сушіння чи після нього, тобто, чи сушити дошки, чи заготовки. У цьому випадку розглядають недоліки і переваги як в процесі сушіння, де вони помітні чітко, так і при розкрої. Під час розкрою сухих пиломатеріалів зменшується їх маса, що матиме значення при розкрої на обладнанні з ручною подачею. Сухі дошки легше розмічати, на них краще будуть помітні дефекти, в тому числі і ті, що виникатимуть в процесі сушіння, що сприятиме збільшенню корисного виходу. Зусилля різання при обробленні сухих пиломатеріалів збільшується, хоч ширина пропилу дещо зменшується.

3.5 Вигляд пиломатеріалу

Пиломатеріали надходять на розкрій необрізними, однобічно-обрізними та обрізними (рис. 2.5 1,2,3) відповідно. Проводити розкрій обрізного та однобічно-обрізного пиломатеріалу значно легше ніж необрізного, оскільки при цьому легше базувати його по пласті та крайці. При поздовжньому розкрої необрізних пиломатеріалів на однопилкових верстатах треба проводити додатковий різ для вирівнювання крайки. При поперечному розкрої таких дошок слід враховувати їх збіжність (рис. 2.6).

Рис.2.5. Вигляд пиломатеріалу	Рис.2.6. Поперечний розкрій необрізних пиломатеріалів

3.6 Ступінь участі оператора

Розкрій, при якому кожну дошку розкроюють залежно від її якості, розмірів, розташування дефектів, розмірів заготовок, без наперед заданої схеми, називають індивідуальним.

Якщо ж враховувати лише розміри заготовок, незважаючи на якість дошок та отриманих заготовок, і всю партію дошок розкроювати за однією схемою, на одні і ті ж розміри, то такий розкрій прийнято називати груповим. Його виконують на бага-топилковому обладнанні як при поперечному, так і повздовжньому розкроях.

Індивідуальний розкрій характеризується тим, що для кожної дошки його проводять по-різному, індивідуально, з урахуванням якості пило-матеріала і розмірів заготовок, прагнучи отримати якомога більший корисний вихід. При такому розкрої для кожної дошки визначають бездефектні ділянки, які можуть бути різних розмірів і розташовані в різних частинах дошки, тому їх бажано розкроювати одночасно на кілька типорозмірів заготовок, що відрізняються як за розмірами, так і за якістю. Такий розкрій дозволяє краще використовувати дошки низької якості, хоча при цьому зростають трудозатрати на отримання заготовок і знижується продуктивність обладнання.

При груповому розкрої з партії пиломатеріалів прагнуть отримати заготовки певних розмірів, якість яких буде залежати від якості дошки та випадкового розташування дефектів на ній. Розміри заготовок залежать лише від взаємного розташування інструменту, що одночасно бере участь в різанні, за наперед заданою схемою, без урахування розмірів та якості сировини і розташування на ній дефектів. Вихід якісних заготовок при цьому може зменшуватись порівняно з індивідуальним способом, але продуктивність обладнання значно зростає. Такий спосіб розкрою рекомендується застосовувати, коли якість пиломатеріалу і заготовок однакові.

3.7 Наявність підготовчих операцій

Як при поперечному, так при поздовжньому розкрої без попереднього підготовлення оператор сам вирішує, як слід розкроювати ту чи іншу дошку, пам'ятаючи при цьому про всю специфікацію заготовок. Оператор у змозі ефективно вести розкрій одночасно на 3...4 типорозміри, використовуючи різні пристрої для переналагод-жування верстата, що приводить до зменшення продуктивності. Прийняття неправильного рішення зменшить корисний вихід або знизить якість заготовок.

Для того, щоб показати оператору, як проводити розкрій, рекомендується розмітка. Розмітка - це графічне зображення розмірів заготовки на площині дошки з урахуванням її якості та розташування дефектних місць з метою отримання найбільшого корисного виходу.

Схема розмітки для кожної дошки буде різною, а розкрій - індивідуальним. Впровадження розмітки сприяє збільшенню корисного виходу і якості заготовок та продуктивності обладнання, але вимагає додаткової виробничої площі, матеріалів та трудозатрат на її проведення.

Проведення розмітки на дошці, якщо вона надходить після розкрою колоди або після сушіння, ускладнює пошук дефектних місць, що може знизити якість заготовок. Тому, щоб зробити дефекти більш видимими, перед розміткою рекомендується попереднє фрезерування дошки з однієї або двох пластей. Таке фрезерування збільшить корисний вихід заготовок, але може призвести до збільшення припусків по товщині заготовок і вимагатиме додаткових виробничих площ, обладнання, інструменту та трудозатрат.

3.8 Характер пропилу

За характером пропилу розкрій буває прямолінійним та криволінійним. Для прямолінійного розкрою використовують верстати з круглими пилками, ножами або ножицями; для криволінійного - стрічкові або смугові пилки, штампи, лазер та рідину під тиском.

Верстати, які призначені для криволінійного розкрою, можуть використовуватись і для прямолінійного, але верстати для прямолінійного розкрою не завжди можна застосовувати для криволінійного. Верстати для прямолінійного розкрою є більш поширеними і мають вищу продуктивність.

3.9 Напрям пропилу за відношенням до напрямку волокон

За відношенням до напрямку волокон деревини розрізняють поперечний, поздовжній, комбінований та складний розкрої. При поперечному розкрої пиломатеріал поділяють на заготовки необхідної довжини. Поздовжній розкрій передбачає поділ на заготовки (рейки) необхідної ширини або товщини. Комбінованим називають розкрій під кутом до волокон в пласті дошки, що не дорівнює 0 або 90' (рис. 2.7). При складному розкрої пропил проводиться під кутом до деревини, що не дорівнює 0 або 90° в пласті та крайці дошки.

поперечний поздовжній	комбінований складний

Рис.2.7. Напрямки розкрою

3.10 Напрям поздовжнього пропилу

Існує багато сучасних досліджень процесу розкрою пиломатеріалів з метою збільшення кількісного, якісного, міцнісного, вартісного та інших виходів заготовок, що говорить про актуальність можливого удосконалення цього процеса. Серед них нагадаємо лише про можливість краще використовувати збігову частину необрізних дошок.

паралельно осі паралельно пиломатеріалу волокнам Рис.2.8. Напрям поздовжнього розкрою необрізних пиломатеріалів	Якість деревини у цій зоні вища, ніж у центральній частині дошки. Випилюючи заготовку паралельно волокнам деревини, можна підвищити її міцність, оскільки зменшується кількість перерізаних волокон. Центральна конусоподібна частина дошки з найбільшою кількістю дефектів може бути перероблена на менш відповідальні заготовки або відправлена у відходи (рис. 2.8).

3.11 Вид отриманого продукту

Рис..2.9. Вид отриманого продукту: а,г - заготовки кінцевої довжини; б.д- бездефектні відрізки; в, є -- сумарний результат	Під час розкрою пиломатеріалу частина якісної деревини, в яку не впишуться розміри заготовок, потрапляє в кускові відходи, зменшуючи цим самим корисний вихід заготовок. Розкрій дошок на якісні відрізки різних розмірів, з яких, при додатковому обробленні по довжині і ширині, можна отримати необхідні розміри заготовок, збільшить корисний вихід (рис. 2.9).

3.12 Схеми розкрою

Залежно від виду, розмірів та якості дошки, розмірів і форми заготовок, наявності виробничих площ, матеріальних та трудових ресурсів, раціональний розкрій пиломатеріалів здійснюють за такими схемами.

3.12.1 Поперечна

Поперечна схема розкрою є найпростішою, оскільки розміри заготовок по ширині і товщині збігаються з розмірами обрізних дошок за перерізом і їх формують ще у лісопильному цеху. За такої схеми розкрою виконують лише поперечні різи з вирізкою дефектів або без них, для формування довжини заготовок або довжини кратних заготовок. її доцільно застосовувати при розкрої на заготовки довільної довжини або коли заготовки можуть мати довільну ширину (ділянки щитів). Можливе також формування бездефектних відрізків для подальшого їх оброблення і склеювання по довжині з наступним поділом на заготовки (рис. 2.10).

3.12.2 Поперечно-поздовжня

Поперечно-поздовжня схема рекомендується для розкрою необрізних пиломатеріалів і дає можливість краще використати їх збігову зону. Поперечним розкроєм дошки ділять на відрізки, однакові за довжиною із заготовками. Для вирізання дефектних місць роблять

додаткові різи. Отримані відрізки ділять вздовж волокон на заготовки необхідної товщини та ширини (рис. 2.11). Ця схема дозволяє працювати з короткими, зручнішими для оброблення відрізками і досить часто застосовується на деревообробних підприємствах. Вона обмежує використання низькосортних пиломатеріалів, особливо для отримання довгих заготовок через те, що важко знайти бездефектну зону дошки на всю довжину такої заготовки.

3.12.3 Поздовжньо-поперечна

Поздовжньо-поперечна схема розкрою рекомендується в основному для обрізних, а в деяких випадках і для необрізних дошок. На відміну від попередньої схеми, тут дошки по всій довжині розкроюють на рейки однакової ширини із заготовками, а потім рейки торцюють по довжині на заготовки з вирізанням дефектних місць (рис. 2.12).

При цьому дефектні місця вирізають лише по ширині рейки, що збільшить корисний вихід.

Ця схема особливо ефективна при переробленні низькосортних пиломатеріалів на порівняно довгі заготовки. Корисний вихід у порівнянні з попередньою схемою збільшується на 4...5 %.

Однак при цьому зростають трудомісткість та незручність при передачі довгомірних рейок між верстатами, що приведе до збільшення площі цеха.

Рис.2.10. Варіанти поперечного розкрою обрізних пиломатеріалів	Рис.2.11. Схема поперечно-поздовжнього розкрою	Рис.2.12. Схема поздовжньо-поперечного розкрою

3.12.4 З попередньою розміткою

Пиломатеріали листяних порід, деревина яких більш цінна, а вади менш помітні, доцільно розкроювати з попередньою розміткою. Розмітка сприяє збільшенню корисного виходу до 5 %, підвищенню продуктивності обладнання через звільнення оператора від обов'язків аналізу якості сировини і є вкрай необхідна при розкрої на криволінійні заготовки. Застосування для розмітки спеціальних флюоресцентних фарб дає можливість подальший розкрій здійснити без участі оператора.

3.12.5 З попереднім торцюванням

У тих випадках, коли поздовжня кривизна дошок значна, рекомендується схема з попереднім торцюванням дошок в місцях сильного їх викривлення і далі за схемою 4. При цьому можуть бути додаткові відходи через некратності розмірів частин дошки і заготовок. Ця схема з двоетапним поперечним розкроєм, спочатку дошки, а потім відрізків, поєднує в собі переваги та недоліки схем 2 і 3.

3.12.6 З попереднім фрезеруванням

Фрезерування дошок перед розміткою з однієї або двох пластей, крім ліквідації їх різнотовщинності, дозволяє краще бачити дефекти, а отже і відповідно проводити розмітку. Це збільшить до 3 % вихід заготовок порівняно із схемою 4, але вимагає додаткової виробничої площі, обладнання, енерго- та трудозатрат.

3.12.7 На бездефектні відрізки з подальшим їх обробленням

Нині ширшого застосування знаходять схеми 7, 8 і 9, які рекомендують тоді, коли розкрій проводять не на кінцеві розміри заготовок по довжині, а на вирізання бездефектних зон після поздовжнього розкрою дошки. Такі відрізки склеюють, переважно за допомогою зубчастих шипів, у безконечний брусок, з якого, після торцювання, отримують кінцевий розмір заготовки по довжині. Такі заготовки скеровують на подальше оброблення (схема 7) або склеюють по ширині для отримання щитів з масивної деревини (схема 8). Щити можна використовувати за призначенням або відправляти для розкрою на криволінійні заготовки (схема 9). Ці схеми застосовують у тих випадках, коли за технічних умов допускається використовувати заготовки, склеєні по довжині та ширині, і забезпечується необхідна міцність склеювання.

Розкрій за схемою 10 (рис. 2.13) є одним з перспективних і може бути рекомендований для зменшення витрат на транспортування пиломатеріалів і концентрацію відходів на лісопильних підприємствах. Склеювати на зубчастий шип можна лише сухі відрізки, і тому для цього необхідно сушити дошки (відрізки) на лісопильних підприємствах. Важливо зберегти досягнуту вологість після склеювання бездефектних відрізків у дошки до моменту кінцевого розкрою їх на заготовки. Таку схему можна рекомендувати для низькосортних обрізних пиломатеріалів.

Коли пиломатеріал є кратним за товщиною, то для всіх схем розкрою пропонується проводити поділ по товщині на ребрових верстатах (рис. 2.14), а потім розкрій за однією із наведених вище схем.

Класифікація і аналіз розкрою пиломатеріалу показує, наскільки він є складним і що для раціональної його організації слід враховувати багато факторів. З наведених схем розкрою видно, що, крім основних операцій -поперечного та поздовжнього розкрою, можуть бути і додаткові - розмітка, фрезерування, формування шипів, склеювання та інші, що сприяють ефективному проведенню основних операцій.

Організація раціонального розкрою пиломатеріалів є складною і відповідальною операцією. В процесі розкрою слід отримати із наявної дошки максимально можливу кількість заданих специфікацією заготовок. Той факт, що якість дошок і схема розташування дефектів на них кожен раз змінюються, обмежує можливість автоматизувати і механізувати всі операції, що виконують на етапі розкрою (особливо за умови індивідуального розкрою).

Рис.2.13. Схема розкрою пиломатеріалу на бездефектні відрізки	Рис.2.14. Схема поділу пиломатеріалу по товщині на ребрових верстатах

4. Розкрій пиломатеріалів

4.1 Поперечний

Існує велика кількість типів і моделей верстатів, які використовують для поперечного розкрою пиломатеріалів. Серед них однопилкові - для індивідуального, і багатопилкові - для групового розкрою.

Для індивідуального розкрою використовують такі типи круглопилкових верстатів:

загального призначення;

універсальні;

маятникові;

педальні;

важільно-шарнірні;

супортні.

Верстати загального призначення не є спеціалізованими, тому організація робочого місця і їх продуктивність не можуть бути рекомендовані промисловим підприємствам. На таких верстатах, як правило, пиломатеріал вручну насувають на пилку. Для розкрою довгих дошок слід передбачити додатковий пристрій для підтримки дошки під час її руху на пилку (рис 2.15).

Інші з перерахованих вище однопилкових верстатів є спеціалізованим обладнанням і можуть рекомендуватись для деревообробних підприємств різної потужності. Кращими з них є такі, що мають в наявності механізований і прямолінійний рух пилки на матеріал (універсальні, важільно-шарнірні та супортні).

Характерною особливістю організації робочого місця для такого типу верстатів є наявність подавального і приймального столів-рольгангів. Такі столи можуть поставлятись як в комплекті з верстатом, так і виготовлятись на місці. Розміри столів залежать від найбільших розмірів пиломатеріалу і заготовок, що випилюють. Виходячи з найбільшої довжини стандартних пиломатеріалів 6500 мм і найбільшої довжини меблевих заготовок 2000 мм, довжина подавального стола має бути не менше 6500 мм, а довжина приймального - 2000 мм. Для легшого переміщення дошок під час розкрою стіл обладнують непривідними роликами. Приймальний стіл облаштовують упорами різної конструкції, що допомагають легше встановити необхідну довжину заготовок.

Пиломатеріал до верстата може надходити із сушильної камери, у штабелях, а із складу пиломатеріалів або від місця розмітки чи від верстатів для поздовжнього розкрою - у звичайних штабелях і їх розташовують біля приймального стола. Якщо дошки знаходяться у сформованому штабелі після сушіння, подача їх на стіл є досить трудомісткою операцією. За великих об'ємів розкрою, для механізації цієї операції, застосовують вантажні підйомники, які установлюють біля столу. За їх допомогою дошки можуть подаватись вручну, механізовано горизонтальним транспортером або гравітаційним способами. Для монтажу таких підйомників слід мати відповідний приямок, що не завжди є зручним.

Оператор з допомогою підсобника кладуть дошку на приймальний стіл, просувають її переднім торцем до пилки і, якщо необхідно, торцюють, потім просувають дошку до одного з упорів і відрізають на необхідну довжину. Оператор або другий підсобник, що стоїть біля стола, знімає заготовку і кладе її на одне з підстопних місць. Таких місць має бути стільки, на скільки типорозмірів заготовок по довжині розкроюють пиломатеріал.

У випадку, коли розкрій ведуть за розміткою, дошку з лінією розмітки встановлюють навпроти напрямку ходу пилкового диска і торцюють без використання упорів.

Організація робочого місця біля однопилкового верстата для поперечного розкрою пиломатеріалів показана на рис. 2.16.

Продуктивність однопилкового верстата для поперечного розкрою визначають кількістю різів за хвилину, що можна зробити в процесі розкрою. В табл. 2.2 за даними професора В.ММихайлова наведена продуктивність такого верстата з ручним насуванням дошки, при роботі з двома підсобниками.

Приблизно 15 % різів будуть додатковими для вирізування дефектних місць. При роботі з одним підсобником число різів слід зменшити до 20 %. Якщо розкрій ведуть за розміткою, наведені дані можуть бути збільшені на 10.. .20 %.

Рис.2.15. Схема поперечного розкрою довгих пиломатеріалів на універсальних верстатах з підставкою	Рис.2.16. Організація робочого місця біля однопилкового верстата для поперечного розкрою: 1 - штабель дошок; 2 - підсобник; 3 - подавальний стіл; 4 - оператор; 5 - верстат; 6 - ящик або люк для кускових відходів; 7 - приймальний стіл; 8 - другий підсобник; 9 - підстопні місця для заготовок

Таблиця. 2.2 Кількість різів за хвилину на верстаті для поперечного розкрою

Спосіб розкрою	Товщина дошок, мм	Число різів захв.
		Шпилькові породи	Листяні породи
		короткі відрізки (500 мм)	довгі відрізки (2000 мм)	короткі відрізки (500 мм)	довгі відрізки (2000 мм)
Розкрій з вирізуванням дефектних місць	до 30 30...60	10 8	6 5	7 6	5 4
Розкрій без вирізування дефектних місць	до 30 30...60	15 12	8 7	-	-

З одного відрізка дошки можна отримати кілька заготовок залежно від їх кратності по довжині та ширині. Таким чином, продуктивність верстатів для поперечного розкрою пиломатеріалу на заготовки може бути визначена за формулою:



де Т - проміжок часу, для якого визначають продуктивність, хв;

n - число можливих різів за хвилину з табл. 2.2;

m - число додаткових різів на вирізування дефектних місць, при п до 7,

m - приймається 1...2;а при n=8...12, m=2...3;

а - кратність відрізків по довжині,

б - кратність відрізків по ширині,

К_р , К_м - коефіцієнти використання робочого та машинного часу.

У разі поперечного розкрою на заготовки рейок, отриманих в результаті поздовжнього розкрою дошок або із складу пиломатеріалів, чи від місця для розмітки, організація робочого місця майже не зміниться. Крім того, що сировина надійде не в штабелях і при цьому не слід робити приямок.

Формула продуктивності верстата для поперечного розкрою матиме вигляд

або

де Т - проміжок часу, для якого визначають продуктивність, хв;

п - кількість заготовок, що одночасно розкроюють:

m - кількість рядів заготовок по висоті, шт; В - ширина стола (ходу пилки), мм;

в -- ширина заготовки (рейки), мм; t_ц тривалість проведення одного подвійного ходу пилки;

і - кількість різів, що проводиться на одну заготовку з вирізанням дефектних місць

і =1,25...2;

U_р, U_м - швидкість робочого і холостого ходу пилки відповідно, м/хв;

l_к - довжина ходу пилки, м; К_р, К_м - коефіцієнти використання робочого та машинного часу.

Залежно від типу виробництва, прийнятої схеми розкрою та специфікації заготовок буде мінятись організація робочого місця і ступінь його механізації. За значних обягів розкрою замість однопилкових можуть застосовуватись багатопилкові верстати з механізованою системою подачі дошок і розвантаження заготовок, що забезпечують груповий метод розкрою. Такі верстати мають назву слешер або тример.

4.2 Поздовжній

Залежно від прийнятої схеми поздовжній розкрій пиломатеріалів може бути на всю довжину дошки, коли її розкроюють на рейки, або відрізків безпосередньо на заготовки. Він може проводитись на:

- однопилкових верстатах загальногопризначення з ручною подачею;

- однопилкових з механізованою подачею - валковою або конвеєрною;

- багатопилкових з механізованою подачею.

Однопилкові верстати дають можливість проводити індивідуальний розкрій, а багатопилкові - груповий. Якщо дошки або відрізки необрізні, то перший різ робиться довільно, для вирізання рейки, а наступні різи, як і для обрізних дошок, за напрямною лінійкою. Розмічені дошки розкроюють за лініями розмітки. У багатопилкових верстатах віддаль між пилками формує ширину заготовки.

Перероблення рейок, хоч і збільшує корисний вихід заготовок з масивної деревини, але через проблеми їх транспортування і значні трудозат-рати при переробленні сьогодні часто заміняється їх подрібненням в технологічну тріску на спеціалізованому обладнанні одночасно з розкроєм або після накопичення.

З метою підвищення корисного виходу розкрій краще проводити на кілька розмірів по ширині. Для зменшення затрат часу на налагодження однопилкових верстатів напрямну лінійку установлюють на розмір найширшої заготовки. За допомогою каліброваної закладки (рис. 2.17), з заплечиками на одному кінці, що вставляють між напрямною лінійкою та крайкою дошки, при розкрої можна отримати заготовки меншої ширини.

Одна така калібрована закладка дозволяє додатково отримати два розміри заготовок по ширині. Схема користування закладкою показана на (рис. 2.18). Ширина випилюваної заготовки в буде дорівнювати різниці відстані від напрямної лінійки до правої крайки пропилу і ширини закладки в_l, в = в_max - в_l.

Рис.2.17. Калібрована закладка	Рис.2.18. Схема поздовжнього розкрою з використанням закладки: 1 - стіл верстата; 2 - напрямна лінійка; 3 - закладка; 4 -пиломатеріал, що розкроюють; 5 - пилка	Рис. 2.19. Схеми організації робочих місць біля круглопилкових верстатів для поздовжнього розкрою: а - відрізків на заготовки; б - дошок на рейки; 1 -матеріал до оброблення; 2 - верстат; 3 -місце для відходів; 4 - матеріал після оброблення; 5 - приймальний стіл після верстата; 6 - зворотний транспортер; 7 - подавальний стіл

Одночасно робота з багатьма закладками є нераціональною, тому що оператор може активно вести розкрій лише на 4-5 типорозміри.

Організація робочого місця біля верстатів для поздовжнього розкрою залежить від того, розкроювати відрізки (після поперечного розкрою дошки), чи дошки (на довгі рейки), на однопилкових чи багатопилкових верстатах. Деякі із схем наведено на рис. 2.19.

Як видно із схеми на рис. 2.19, б, якщо розкроювати дошки без попереднього торцювання, то верстат має бути обладнаний додатковими подавальним та приймальним столами завдовжки кожний 6500 мм.Подача дошок на стіл для розкрою, як і при поперечному розкрої, може проводитись із штабеля, який краще обладнати піднімальним ліфтом.

Після розкрою рейки можуть складатись на підстопні місця 4 або транспортером подаватись для подальшого оброблення.

Продуктивність верстатів для поздовжнього розкрою визначають у такий спосіб:

а) при розкрої відрізків

б) при розкрої дошок

Якщо необхідно, щоб частина відрізка або дошки поверталась для повторного розкрою, деякі моделі верстатів обладнують зворотним транспортером 6.

4.3 На криволінійні заготовки

Розкрій пиломатеріалів на криволінійні заготовки проводять за схемою, при якій спочатку дошку за допомогою шаблонів розмічають, а потім торцюють на відрізки і проводять криволінійний розкрій за розміткою (рис. 2.21).

Для збільшення корисного виходу не рідко відрізки склеюють по ширині, а потім проводять розмітку і розкрій (рис. 2.22).

Рис.2.21. Схема розкрою пиломатеріалів на криволінійні заготовки	Рис.2.22. Схема розкрою на криволінійні заготовки попередньо склеєних відрізків

Основним обладнанням для криволінійного розкрою є стрічкопилкові та лобзикові верстати. Сьогодні набувають широкого застосування для цих цілей лазерні установки. За допомогою стрічкопилкових верстатів проводять криволінійний різ із зовнішнього контуру заготовки (рис. 2.23.)

Внутрішні замкнені криволінійні різи проводять за допомогою лобзикових або фрезерно-копіювальних верстатів (рис. 2.24.). Для введення смугової пилки у внутрішній контур перед випилюванням слід зробити додатковий отвір.

Рис.2.23. Схема випилювання криволінійної заготовки на стрічко - пилковому верстаті	Рис.2.24. Схема випилювання криволінійної заготовки на лобзикових верстатах

Важливим при розкрої на криволінійні заготовки є правильний вибір ширини пилкової стрічки, що залежить від радіуса кривизни заготовки. Чим меншим буде радіус кривизни пропилу, тим вужчим має бути полотно пилки, щоб під час роботи воно не нагрівалось в пропилі, якщо розкрій вести за один прийом.

Для визначення найменшого радіуса кривизни, що можна отримати пилкою даної ширини, використовують формулу:

де R -мінімальний радіус кривизни пропилу, мм;

В - ширина полотна пилки, мм;

Д - розведення зубів пилки на одну сторону, мм.

Найбільша ширина полотна пилки визначається з виразу:

	Організація робочого місця біля верстатів для криволінійного розкрою показана на (рис. 2.25). Рис. 2.25. Схеми організації робочих місць біля верстатів для криволінійного розкрою: а - з одним оператором; б -- з двома операторами Продуктивність стрічко-пилкових, смугових та фрезерно-копіювальних верстатів визначають так:

де Т - проміжок часу, для якого визначається продуктивність, хв; U- швидкість подачі (ручної) заготовки відносно пилки, м/хв; n -кількість одночасно отримуваних заготовок (по висоті), шт;

l_пр - довжина пропилу, м;

К_р, К_м - коефіцієнти використання робочого та машинного часу.

5. Розкрій плитних матеріалів

Деревностружкові і деревно-волокнисті плити та фанера є основним конструкційним матеріалом у виробництві корпусних меблів. їх кількість порівняно з масивною деревиною в таких виробах значно більша і тому від правильного вибору обладнання та організації розкрою значною мірою залежить собівартість виробів.

Розкрій плитних матеріалів відрізняється від розкрою пиломатеріалів як інструментом та обладнанням, що для цього використовують, так і технологією його проведення.

У зв'язку з наявністю значної кількості в'яжучого у таких матеріалах інструментом для їх розкрою служать лише пилки з твердосплавними зубами.

Спеціалізовані верстати для розкрою або подальшого обрізування плит на заданий розмір (формат) отримали назву форматних. Сьогодні накопичено великий досвід у проектуванні та експлуатації такого обладнання.

5.1 Класифікація обладнання для розкрою плитних матеріалів

* за кількістю пилок:

однопилкові;

багатопилкові;

* за наявністю механізму подачі:

без механізму подачі;

з механізмом подачі;

* за типом механізму подачі:

з насуванням плит;

з насуванням пилок;

з насуванням плит і пилок;

* за розташуванням пилок:

над матеріалом, що розкроюють;

під матеріалом, що розкроюють;

частина пилок над, а інша час тина під матеріалом, що роз кроюють;

* за розташуванням плит на столі:

горизонтальні;

вертикальні (нахилені);

* за наявністю підрізаючої пилки:

без підрізаючої пилки;

з підрізаючою пилкою;

* за наявністю пристрою для програмування:

без пристрою;

з пристроєм.

5.2 Схеми розкрою

Незалежно від вибраного обладнання, технологія розкрою залежить від схеми розкрою (рис. 2.26).

Враховуючи значну масу плит та вимоги до умов праці, верстати з механізмом подачі мають переваги над верстатами без такого механізму.

Однопилкові верстати, у яких плити розташовані вертикально (нахилено) займають значно меншу площу цеху, прості за конструкцією, легкі в управлінні і їх можна рекомендувати для малих та середніх об'ємів розкрою.

Розкрій личкованих (ламінованих) плит є складнішим порівняно з неличкованими, оскільки необхідно враховувати напрям волокон, текстуру та колір личківки. Такі плити бажано розкроювати на верстатах, які, крім основної пилки, мають підрізаючу, що запобігає вириву личківки на одній з площин плити і зменшує величину припуску на розкрій.

Для отримання високоякісної поверхні пропилу необхідно створити однакові Умови різання на обох пластях плити.

Підрізаючу пилку розташовують перед основною, вона робить пропил лише на 2...5 мм завглибшки і має переміщення для налагодження паралельно осі, для точного установлення відносно площини диска основної пилки, формує пропил на 0,1 мм ширшим, ніж основна пилка. На рис. 2.27 показані можливі схеми розташування основної і підрізаючої пилок відносно плити, що розкроюють, та напряму подачі.

Рис.2.26. Схеми розкрою плитних матеріалів 1 - поздовжня; 2 - поперечна; 3- комбінована; 4 - кругова; 5 - взаємно перпендикулярна; б -поздовжньо-поперечна із зміщеними поперечними різами; 7 - комбінована із зміщеними поперечними різами; 8 - комбінована з багатократно зміщеними поперечними і поздовжніми різами; 9 - із склеюванням відрізків плит по довжині та ширині.	Рис.2.27. Схеми розташування основної та підрізаючої пилок: 1 - основна пилка; 2 - підрізаюча пилка; 3 - личкована (ламінована) плита

Загальним для всіх схем розташування пилок є те, що вони обертаються у протилежних напрямках і підрізаюча завжди працює при попутній подачі. Плита служить підпором личкованого покриття, що підрізають обома пилками. Так можна розкроювати не лише по одній плиті за товщиною. У деяких випадках, коли немає підрізаючої пилки, передбачають пристрої, які запобігають появі сколів личківки, або збільшують припуск на оброблення щитових заготовок.

Технологія розкрою плитних матеріалів суттєво відрізняється від розкрою пиломатеріалів. На відміну від дошок плитні матеріали мають стабільні розміри, фізико-механічні властивості та якість по всій пласті. їх схему розкрою визначають не в залежності від цих показників, безпосередньо перед розкроюванням, а лише від розмірів плит і заготовок, наявного обладнання, напрямку текстури та кольору личкованих плит. Щоб забезпечити найбільший корисний вихід, розкрій плит, здійснюють за картами розкрою.

5.3 Карта розкрою

Картою розкрою прийнято називати схематичне графічне зображення, за яким слід проводити розкрій, що вказує на форматі матеріалу, який розкроюють, послідовність різів, їх напрям та розмір заготовок. При складанні карт розкрою (рис. 2.28) слід враховувати:

забезпечення найбільшого корисного виходу заготовок;

забезпечення отримання комплекту заготовок на продукцію, що випускають;

отримання якомога меншої кількості типорозмірів заготовок з однієї плити (карти);

мінімального повторення одних і тих же типорозмірів заготовок в різних картах розкрою.

...