Какие каретки используют при раскрое плитных материалов. Раскрой древесных материалов - технология деревообрабатывающего производства

Раскрой древесных материалов

К атегория:

Технология деревообрабатывающего производства

Раскрой древесных материалов

Раскрой древесных материалов (пиломатериалов, фанеры, столярных, древесностружечных и древесноволокнистых плит) на заготовки- одна из первых стадий технологического процесса деревообрабатывающего производства.

Древесные материалы на крупных предприятиях раскраивают в раскройных цехах. На средних и небольших предприятиях раскройный участок (отделение) входит в состав укрупненного деревообрабатывающего цеха.

Понятие о заготовках. Заготовками называют отрезки древесных материалов определенных размеров и формы, из которых при дальнейшей механической обработке получают детали.

Заготовки, получаемые в раскройном цехе при раскрое материала пилами, будут называться черновыми заготовками. По размерам черновые заготовки могут быть одинарными и кратными. Одинарная заготовка имеет размеры, позволяющие получить из нее только одну деталь. Из’кратной заготовки можно получить несколько деталей по толщине, ширине или длине.

Размеры черновой заготовки, даже одинарной, всегда больше размеров детали. Разность между размерами заготовки и размерами получаемой из нее детали называется припуском заготовки на обработку. Необходимость припуска объясняется тем, что при изготовлении детали из заготовки при механической обработке часть материала будет удалена.

Заготовки из пиломатериалов должны иметь припуски по толщине, ширине и длине, потому что при выработке деталей они обрабатываются со всех сторон.

Для заготовок, вырабатываемых из плит и фанеры, припуски на обработку даются только по длине и ширине, так как плиты и фанера имеют стандартную толщину. Возможны случаи, когда припуски по длине и ширине заготовок не предусматриваются, например в заготовках для филенок, вставляемых в пазы.

Если раскраивается сырой материал, то в размеры заготовок должны быть включены не только припуски на обработку, но и припуски на усушку. В размерах кратных заготовок должны быть еще учтены дополнительные припуски на раскрой (деление) кратных заготовок на одинарные.

Правильный выбор величины припуска имеет огромное экономическое значение. Если припуски взяты больше нормы, то кроме перерасхода древесины, увеличится время обработки заготовок, расход электроэнергии, величина погрешностей обработки, ухудшится качество деталей. Явно заниженные припуски также нежелательны, так как увеличивается вероятность получения брака (непрострожка, заниженная длина), усложняются работы по наладке и настройке станков и инструментов.

Общий припуск на обработку складывается из операционных припусков. Операционных припусков будет столько, сколько операций проходит заготовка в процессе превращения ее в деталь. Припуски на механическую обработку пиломатериалов и заготовок регламентированы ГОСТ 7307-75.

Полезный выход заготовок. Раскрой древесных материалов - важная стадия технологического процесса в деревообрабатывающем производстве. От раскроя зависит, какие заготовки и в каком количестве пойдут в дальнейшую обработку. Из одной и той же доски или плиты можно получить разное количество заготовок различных размеров и качества. Раскрой необходимо производить только на заготовки нужных размеров, при этом следует стремиться получить их какtможно больше и более высокого качества. Получение наибольшего полезного выхода заготовок - главная задача раскроя. Под полезным выходом заготовок понимают отношение объема полученных заготовок к объему раскроенного материала, выраженное в процентах.

В себестоимости заготовок стоимость самой древесины составляет около 80%. Увеличение полезного выхода заготовок только на 1% равноценно увеличению производительности участка раскроя в 1,5 раза. Однако получение высокого выхода заготовок нужного качества - далеко не простая-задача, особенно при раскрое пиломатериалов или фанеры низких сортов. В них содержится много пороков, которые не допускаются в заготовках и поэтому должны быть вырезаны при раскрое. В этом случае особенно трудно получать длинные заготовки.

Существует несколько способов и схем раскроя древесных материалов на заготовки, которые дают различные результаты по выходу.

Способы и схемы раскроя. Раскрой материалов может быть групповым и индивидуальным. При групповом раскрое все доски или плиты раскраивают по одной и той же схеме без учета качества материала. Групповой раскрой можно производить на многопильных станках или одновременно по нескольку штук (пачками) на однопильных станках. Он применим тогда, когда качество раскраиваемого материала совпадает с качеством вырабатываемых заготовок и отпадает необходимость вырезать пороки древесины или когда размеры вырабатываемых заготовок небольшие. Групповым способом раскраивают пиломатериалы и листы фанеры высших сортов, а также все древесные плиты, имеющие примерно одинаковое качество по всей поверхности.

При индивидуальном раскрое для каждой доски или листа фанеры выбирают наиболее выгодную схему в зависимости от качества древесины и расположения пороков. Такой способ раскроя затрудняет механизацию и автоматизацию, повышает трудовые затраты, но при невысоком качестве раскраиваемого материала и жестких требованиях к качеству заготовок он повышает полезный выход заготовок по сравнению с групповым раскроем на 5…7%.

Рис. 4. Схемы раскроя пиломатериалов: I - продольно-поперечная, II - поперечно-продольная, III - комбинированная; а - обрезных пиломатериалов, б - необрезных пиломатериалов

Выход заготовок, особенно при раскрое материала низких сортов, во многом зависит от применяемой схемы раскроя. Различают три принципиальные схемы раскроя пиломатериалов на прямолинейные заготовки.

По первой схеме доску сначала распиливают вдоль на рейки или бруски шириной, равной ширине заготовок. Затем их торцуют на отрезки длиной, равной длине заготовок, удаляя при этом недопустимые пороки древесины. Раскрой по первой схеме называют продольно-поперечным. Эта схема дает хорошие показатели по выходу заготовок, особенно длинных. Для размещения оборудования по этой схеме требуются дополнительные площади, так как на обеих операциях (поперечный и продольный раскрой) приходится иметь дело с длинными досками.

По второй схеме доску сначала распиливают поперек на отрезки, равные длине той или иной заготовки, вырезая при этом по всей ширине доски пороки, не допустимые в заготовках. Затем отрезки распиливают вдоль на заготовки нужной ширины. Раскрой по второй схеме называют поперечно-продольным. Эта схема менее выгодна, чем первая. Выход заготовок, особенно длинных, будет меньше за счет больших отходов здоровой древесины вместе с удаляемыми пороками. Только при раскрое узких необрезных досок, имеющих, как правило, большую кривизну по кромке, второй схеме можно отдать предпочтение перед первой.

Однако вторая схема имеет пока наибольшее распространение в промышленности.

Третья схема представляет собой комбинацию первых двух. По этой схеме доску сначала распиливают поперек без вырезки пороков. При этом стремятся получить наиболее длинные отрезки. Затем отрезки распиливают вдоль на заготовки нужной ширины. Имеющиеся недопустимые пороки в некоторых заготовках вырезают при дополнительной торцовке или продольной опиловке заготовок. При этом размеры заготовок уменьшаются соответственно по длине или ширине. При правильном применений третья схема позволяет получить высокий выход заготовок. Она лишена недостатков первой и частично второй схем.

Полезный выход заготовок при любой схеме раскроя пиломатериалов может быть повышен включением в технологический процесс дополнительных операций: предварительной разметки и строжки-калибровки досок перед раскроем. Введение-дополнительных операций несколько удорожает стоимость раскроя за счет увеличения числа станков, рабочих и производственной площади, но получаемая экономия древесины перекрывает это удорожание. Так, при внедрении разметки досок перед раскроем выход заготовок увеличивается на 9%, а при внедрении строгания и разметки - на 12%. Внедрение в процессы раскроя предварительного строгания способствует также лучшему использованию получающихся при раскрое короткомерных отрезков, их можно сразу же пускать на склейку по длине.

Схемы раскроя материалов на криволинейные заготовки имеют свои особенности. Раскрою должна предшествовать разметка материала, которую производят шаблонами-заготовками, накладываемыми на материал и очерчиваемыми.

Применяют следующие схемы раскроя материала на криволинейные заготовки: – поперечный раскрой досок на отрезки длиной, равной длине заготовок, - разметка отрезков на заготовки - выпиливание заготовок; – разметка досок на заготовки - выпиливание заготовок; – поперечный раскрой досок на отрезки - вырезка дефектов и опиловка кромок - фугование кромок - склеивание отрезков в щиты - разметка щитов на заготовки - выпиливание заготовок.

По второй схеме раскроя выход заготовок для задних ножек столярного стула получается больше на 4…6% по сравнению с первой. Наиболее выгодной является третья схема, при которой выход заготовок увеличивается на 10% по сравнению с первой схемой.

Рис. 5. Схема получения криволинейных заготовок: а - из отдельных отрезков, б - из отрезков, склеенных в щит; 1, 2, 3 - отрезки

На рис. 5, а показано получение криволинейных заготовок по первой схеме из отдельных отрезков, а на рис. 5, б - по третьей схеме из отрезков, склеенных в щит.

Средние нормы выхода заготовок. Процент выхода заготовок из пиломатериалов зависит от многих факторов: от породы древесины, вида пиломатериалов (обрезные и необрезные), сорта пиломатериалов, схем раскроя и назначения самих заготовок.

Средняя норма выхода заготовок при раскрое фанеры и плит всех видов составляет 85%. При тщательной разработке раскройных карт полезный выход может быть и выше.

Производство клееных заготовок и деталей. Использование клееных заготовок позволяет увеличить выход основных заготовок на 8. . . 12%.

Склеивание или сращивание заготовок по длине производится в основном на зубчатый шип.

Отечественной промышленностью выпускаются механизированные поточные линии, на которых производится нарезание зубчатых шипов, склеивание и раскрой склеенной ленты на заготовки. Например, линия ОК502 предназначена для сращивания брусков по длине. На этой линии могут склеиваться отрезки длиной 250… 1200, шириной 50… 150 и толщиной 40…85 мм. Длина получаемых заготовок 560… 2300 мм.

Отрезки, подлежащие склеиванию, должны быть строгаными или калиброванными, влажность древесины не должна превышать 12%. Для ускорения отверждения клея и ликвидации выдержки заготовок после склеивания клеевые швы прогревают токами высокой частоты (ТВЧ ).

Склеивание заготовок по ширине и толщине производится на гладкую фугу и на шиповое соединение. Для этого применяют разнообразное оборудование: струбцины, сжимы, клеильно-конвейер-ные прессы и щитосборочные автоматы.

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 Рыкунин С. Н., Тюкина Ю. П., Шалаев В. С. Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств: Учебное пособие. - М.: МГУЛ (Московский государственный университет леса) - 2005 - с. 198.

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.

Расчет потребного количества материалов является необходимой частью технологической подготовки производства мебели. Расчет количества древесных материалов осуществляют с целью установления норм расхода на единицу продукции, на тысячу изделий и на годовую программу. При этом должны быть учтены все потери материалов на различных стадиях технологического процесса: при раскрое материалов на заготовки; при обработке черновых и чистовых заготовок, а также технологические потери.

Исходные данные для расчета принимаются в конструкторской документации на изделие. При расчете следует руководствоваться утвержденными справочными данными по нормам расхода сырья и материалов, приведенными в приложениях Г настоящих методических указаний. Кроме того, необходимо учитывать намеченную схему технологического процесса и входящие в его состав операции. Общее количество древесных материалов на изделие слагается из их потребности на изготовление деталей, входящих в данное изделие. Поэтому расчет материалов ведут подетально, то есть определяют вид и количество материала, необходимого для изготовления деталей каждого вида и типоразмера с учетом их количества в изделии.

Количество и нормы расхода древесных материалов устанавливают в м 3 и в м 2 . Пиломатериалы и древесностружечные плиты рассчитывают в м 3 , а древесноволокнистые плиты и фанеру, синтетический облицовочный материал, кромочный пластик, строганый и лущеный шпон, а также рулонные пленки - в м 2 . Расчет ведется последовательно по всем сборочным единицам и деталям изделия. Сборочные единицы включают основу из древесностружечной плиты, облицовки пластов, облицовки кромок. Вид облицовочных материалов назначается студентом в соответствии с его творческим замыслом или (для студентов заочной формы обучения) в соответствии с вариантом задания по Учебному пособию. Расчет потребного количества материалов ведется на 1000 изделий и оформляется в виде ведомости расчета древесных материалов.

Графы таблицы 1 с первой по девятую заполняют на основании сборочных и рабочих чертежей и спецификаций на изделие и сборочные единицы. Объем деталей, изготовляемых из древесностружечных плит или пиломатериалов, определяют путем умножения количества деталей на изделие на длину, ширину и толщину. Количество листовых материалов определяют по площади - произведением данных граф 6, 7, 8. Результаты расчетов в м 3 или в м 2 записывают в графу 10.

После определения объема или площади деталей на изделие по таблицам 1-3 приложения Г находят припуски на механическую обработку по длине и ширине и записывают их в графы 11 и 12 ведомости расчета материалов. Величина припуска должна учитывать все операции, определяющие габаритные размеры заготовки в процессе превращения ее в деталь. Без припусков на обработку выпиливают детали из древесноволокнистых плит и фанеры, не подлежащих склеиванию и облицовыванию, а также щиты из древесностружечных и столярных плит, которые не подлежат облицовыванию и обрамляют раскладками и брусками. Затем путем суммирования размеров основы в чистоте с припусками на механическую работку с учетом принятой кратности, вычисляют размеры заготовок основы по длине, ширине и толщине и записывают их в графы 14, 15 и 16. Размеры заготовок облицовок пластов и продольных кромок определяют исходя из размеров заготовок основы и установленных припусков на строганый шпон или другой облицовочный материал, то есть для определения размеров заготовки облицовки припуск на облицовочный материал прибавляют к размерам заготовки основы. Объём (м 3) или площадь (м 2) комплекта заготовок на изделие определяют путём умножения чисел, приведенных в графах 6, 14, 15, и (если определяется объем) 16 и записывают в графу 17. В графе 18 записывают объём или площадь комплекта заготовок на 1000 изделий.

Далее необходимо определить превышение количества материала в заготовках против действительной потребности с учетом того, что часть заготовок будет отбракована в процессе производства вследствие возможных дефектов материала, при настройке станков и т.п. В связи с этим устанавливается нормативный процент запаса на технологические потери и определяется объем или площадь заготовок с учетом технологических потерь. В графе 19 проставляют процент производственных и технологических потерь, который определяют по таблице 4 приложения Г. В графе 20 указывают объем или площадь заготовок с учетом производственных и технологических потерь (К т), то есть данные графы 18 умножают на (100 + К т) и делят на 100.

Общий объем или площадь древесных материалов, расходуемых на 1000 изделий (графа 22), определяют делением объема или площади заготовок (графа 20) на процент выхода заготовок при раскрое (графа 21) и умножением результата на 100. Коэффициент полезного выхода при раскрое по каждому виду материала определяется составлением карт раскроя (для древесностружечных плит) или по таблице 5 приложения Г.

Рациональный расход плитных и листовых материалов представляет собой математическую задачу, которую решают графически, составляя карты раскроя. Карта представляет собой эскиз плана раскроя древесностружечной плиты стандартного формата (например, наиболее широко используемые форматы: 3500 Ч 1750 мм; 3660 Ч 1830 мм) на заготовки требуемых размеров. При составлении карт необходимо найти такой вариант раскроя, который можно выполнить на оборудовании (технически осуществимый) и который обеспечивал бы наиболее рациональное использование материала. Раскрой может быть индивидуальным (один типоразмер) или смешанным (несколько типоразмеров). В данном курсовом проекте предлагается составить возможные варианты карт индивидуального раскроя для получения одной крупногабаритной заготовки (боковой стенки). В данном случае заготовка детали боковой стенки из древесностружечной плиты имеет габаритные размеры 1728 Ч 580 мм, и, следовательно, рационально раскраивать плиты наибольших габаритных размеров, а именно 3660 Ч 1830 мм. При составлении карт раскроя необходимо учитывать ширину пропила, которая равна 4 мм.

В соответствии с данными карт раскроя определяют полезный выход заготовок П, %, по формуле:

где S заг - площадь заготовки, м 2 ;

S пл - площадь древесностружечной плиты, м 2 ;

n - количество заготовок, получаемых из одной плиты.

В рассмотренном примере полезный выход заготовок по обеим картам раскроя составляет 90 %. Следовательно, необходимо провести оптимизацию карт раскроя для повышения рационального раскроя древесностружечных плит на заготовки. Показателем эффективности использования древесных материалов является процент чистого выхода, который определяют для каждого вида материала отношением объема или площади деталей на 1000 изделий к объему или площади требуемых древесных материалов и умножением на 100. В итоге подсчитывают общий расход материалов по видам (ДСтП, шпона, кромочного материала, ДВП) для граф 10, 20, 22 и определяют средний процент чистого выхода (графа 23). Итоговые значения проставляются в последних строках ведомости. При изготовлении деталей небольших размеров должны использоваться кратные заготовки, которые позволяют более экономно расходовать материалы, улучшить условия механической обработки, погрузочно-разгрузочных работ и транспортных операций. В кратных заготовках рассчитываются детали, хотя бы один из размеров которых меньше 245 мм (в соответствии с технической характеристикой оборудования для раскроя ДСтП).

Расход материалов на такие заготовки приводится в общей ведомости. Вначале приводятся размеры детали и их количество в одном изделии. Ниже приводятся размеры основы с увеличением (обычно одного из размеров) в целое число раз с учетом ширины пропилов (не менее 4 мм на один пропил для последующего дораскроя в размер). Кратность указывается в знаменателе числа деталей в изделии. По аналогии с материалом основы рассчитывается облицовка пласти. Облицовки кромок рассчитываются как для самостоятельных деталей. Например, в конструкцию изделия входит ящик, лицевая стенка которого имеет размеры 440Ч150 мм. Размер двукратной основы в чистоте с учетом ширины пропила будет равен 440Ч304 мм. На эти размеры определяется величина припуска. Количество таких основ на изделие равно 1/2. Далее все расчеты ведутся по рассмотренной методике и заносятся в ведомость.

§ 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 .

Технологические операции раскроя листовых и плитных материалов включают распиливание их вдоль и поперек с получением заготовок или деталей требуемых размеров. При этом необходимо выполнять главные требования, предъявляемые к раскрою – обеспечение максимального коэффициента раскроя, комплектности заготовок в соответствии с объемом производства и соответствующим им качеством. Максимальный процент полезного выхода деталей в чистоте может быть обеспечен при условии, если припуски будут минимальными, организационные и технологические потери сведены к нулю, а раскрой плитных и листовых материалов на заготовки будет основан на строгих математических расчетах.

На производстве заготовки из плитных и листовых материалов раскраивают по картам раскроя. При разработке карт раскроя требуется строгое соблюдение максимального выхода деталей, комплектности деталей разных размеров и назначения в соответствии с объемом производства, максимального количества типоразмеров деталей при раскрое одной плиты и минимального повторения одних и тех же деталей в разных картах раскроя. Карты раскроя составляют с учетом припусков на последующую механическую обработку. Для мебельных заготовок из плитных материалов припуски на обработку устанавливают по длине и ширине. При составлении карт раскроя, облицованных ДСтП, учитывают направление рисунка в заготовках.

Применяемое на мебельных и деревообрабатывающих предприятиях оборудование для раскроя плит реализует схему поэтапного раскроя, при которой на первом этапе ДСтП раскраивают по длине на полосы, затем, на втором этапе, полосы раскраивают на заготовки. В зависимости от количества типоразмеров заготовок, входящих в карту раскроя, и соблюдения или несоблюдения комплектности заготовок в одной карте раскроя, различают индивидуальный, комбинированный и совместный способы раскроя.

При индивидуальном раскрое материалы (плиты) одного вида раскраиваются на заготовки одного вида или материалы одного вида раскраиваются на заготовки нескольких видов (нескольких типоразмеров) и, наконец, материалы нескольких видов раскраиваются на заготовки одного вида. Индивидуальный способ раскроя сопровождается большим количеством отходов.

Комбинированный раскрой предусматривает включение в каждую карту раскроя нескольких типоразмеров заготовок или деталей с обязательным соблюдением комплектности по выкраиваемым заготовкам. Этот способ раскроя является, как правило, более эффективным по сравнению с индивидуальным, но он более сложен.

Совместный раскрой может включать индивидуальный и комбинированный способы раскроя и является наиболее эффективным по сравнению с рассмотренными.

Наибольше применение для раскроя необлицованной ДСтП нашли такие станки как ЦТМФ-1, ЦТЗФ-1 (Россия) (рис. 67); для раскроя ламинированной ДСтП – форматно-раскроечные станки ITALMAC Omnia-3200R (рис. 68), CASOLIN Astra SE400 (Италия), ROBLAND (Бельгия), PANHANS (Германия) и центры по раскрою с числовым программным управлением SELCO EB 120 (рис. 69), Biesse SELCO WNAR600 (Италия), HVP 120 (рис. 70) и др.

Рис. 67. Станок форматно-обрезной ЦТ3Ф-1: 1-станина; 2-направляющая; 3-пульт управления; 4-гидростанция; 5-гидропривод поперечного суппорта; 6-траверса; 7, 12-суппорты; 8, 11-маховики; 9-пила для продольного пиления; 10-пила для поперечного пиления; 13-трос; 14-распиливаемый материал; 15-каретка

Рис. 68. Форматно-раскроечный станок ITALMAC Omnia-3200R

Рис. 69. Форматно-раскроечный с ЧПУ SELCO EB 120

Рис. 70. Вертикальный форматно-раскроечный центр с ЧПУ HVP 120