CC BY
23
УДК674.05.053:621.93 Доц. М.1. Пилипчук, канд. техн. наук;
астр. В.1. Тарас - НЛТУ Украти, м. Львiв
АНАЛ13 КОНСТРУКЦ1Й КРУГЛОПИЛКОВИХ ВЕРСТАТ1В ДЛЯ ПОЗДОВЖНЬОГО РОЗПИЛЮВАННЯ ДОЩОК
На основi ан^зу конструкцiй верстатiв позицiйного типу встановлено, що найбiльш перспективною е конструкцш верстата з верхнiм розмщенням пилкового су-порта i двома рухомими iндивiдуальними приводами пилок, яка дае змогу збшьшити кiлькiсть пилок та забезпечуе роботу верстата з повним робочим циклом. За результатами аншшу технiчних характеристик верстатiв позидшного типу з верхнiм розмiщенням пилкового супорта визначено основш напрямки 1х подальшого вдосконалення, якi по-лягають у пiдвищеннi продуктивностi верстатш, зниженш енергоемностi процесу поз-довжнього пиляння та пiдвищеннi технолопчно'! точностi даних конструкдiй верстатiв.
Ключов1 слова: верстат, кругла пилка, точшсть, пиляння, конструкдil.
Актуальнiсть теми дослщження. На сьогодш у деревообробному ви-робництвi широко використовуються новiтнi технологii виготовлення клеених брускових i щитових заготовок iз масивноi деревини [1], якi складають основу сучасних меблш i столярно-будiвельних виробiв. Для виготовлення клеених заготовок використовують рiзних розмiрiв у поперечному перерiзi бруски, якi от-римують шляхом розпилювання дощок на круглопилкових верстатах. Похибки пiд час поздовжнього розпилювання дощок на бруски призводять до збшьшен-ня припусюв для обробляння брускiв на наступних стад1ях технологiчного процесу та зменшення корисного виходу сировини. Тому вважаемо актуальним пи-тання шдвищення точностi процесу поздовжнього розпилювання дощок на круглопилкових верстатах.
Для поздовжнього розпилювання дощок застосовують круглопилковi верстати прохвдного та позицiйного типу [2]. Верстати прохвдного типу е бага-топилковими i високопродуктивними, тому iх частiше застосовують в автома-тичних лiнiях, якi експлуатуються на великих шдприемствах. Верстати пози-цiйного типу бувають одно- або двопилковими, тому мають порiвняно низьку продуктивнiсть ^ як правило, застосовуються на малих пiдприемствах. У дере-вообробнiй галузi Украiни на сьогоднi працюе понад чотири сотнi малих дере-вообробних пiдприемств [3], на бiльшостi з яких експлуатуються верстати пози-цшного типу вiтчизняного виробництва.
На основi наведеного вище вважаемо актуальним виконання аналiзу вь домих рiзновидiв конструкцш круглопилкових верстатiв для поздовжнього розпилювання дощок з метою визначення найбшьш перспективно! конструкцii та напрямюв подальшого И вдосконалення.
Аналiз конструкцш круглопилкових верста™ прохщного типу. Круглопилковi верстати прохiдного типу широко застосовують на деревооброб-них пiдприемствах з високим рiвнем автоматизацii виробництва. Таю верстати виготовляють всi провiднi фiрми Свропи i Азii [4-8]. Загальний вигляд найбiльш вiдомих виробниюв верстатш прохiдного типу наведено на рис. 1. У конструкщях верстапв европейських виробникiв (див. рис. 1; а, б) реалiзованi технiчнi та конструкцшш рiшення, якi базуються на застосуванш новiтнiх тех-нологiй машинобудування та найновiшого програмного забезпечення. Таю вер-
стати вщзначаються високою технологiчною точнiстю та надшшстю, проте, по-piBHHHO i3 вама iншими, мають найбiльшу вартiсть.
Найвщомгшим представником виробникiв азiйських кра'н е китайська верстатобудiвна компанiя "Qving Cheng" (див. рис. 1, в). У конструкцшх азшсь-ких виробникiв також використовують новiтнi технологи, але через низьку яюсть матерiалiв, з яких виготовляють верстати, надiйнiсть ix значно нижча. Одним iз провiдних украшських виробникiв багатопилкових верстатiв прохщ-ного типу е верстатобудiвна фiрма "Юверщспецлюмаш". У конструкцiях укра'нських верстапв, як i росiйських (див. рис. 1; г, д), використовують новггш техтчт та конструкцiйнi розробки, верстати мають високу надшшсть, проте недостатнш ршень автоматизацií та програмного забезпечення.
У конструкцiях верстатiв турецьких виробниюв (див. рис. 1, е) для нала-годження на розмiр, базування та подавання використовують гiдроприводи, як складнi в експлуатацп та обслуговуванш, а також дуже чутливi до температур-них перепадiв.
Рис. 1. Загальний вигляд круглопилкових eepcmamie npoxidnoeo типу: а) Raimann UniRip 310 ф1рми "WEINIG "(Шмеччина); б) WD-400 ф1рми ^аПег"(Польща); в) MJ-143E ф1рми "Qving Cheng" (Китай); г) ВД-100 ф1рми 1вец1спецл1смаш"(Украта); д) ЦДК 5-3 фгрми "ТСЗ" (РоЫя); е) RMHCD фгрми 'Ш1МЛК"(Туреччина)
За компонуванням верстати прохщного типу бувають з нижшм або вер-хшм розмщенням мехатзму рiзання вщносно стола (рис. 2), а за конструкщею мехатзму подавання - з вальцевим або гусеничним мехатзмом подавання.
Рис. 2. Принциnовi схеми круглопилкових версmаmiв прохiдного типу: а) з нижнгм розмщенням пилок I вальцевим мехатзмом подавання; б) з верхтм розмщенням пилок I гусеничним мехатзмом подавання; 1) кругла пилка, 2) заготовка, 3) пилковий вал, 4,5) верхнг притискт вальцг, 6,7) нижнг подавальнг вальцг, 8) гусеничний конвеер
Конструкцiя мехатзму р1зання складаеться з електроприводу з видовже-ним пилковим валом, який з'еднаний за допомогою муфти, що дае змогу закрь пити на ньому до 12 пилок. Верстати з вальцевим мехатзмом подавання проста за конструкщею i забезпечують висок швидкосп подавання, але через ма-лу площу контакту заготовок iз вальцями та !'хнього перебазування пiд час роз-пилювання, мають низьку точшсть обробляння. Конвеернi мехатзми подавання, завдяки кращому базуванню заготовки, забезпечують вищу точнiсть розпи-лювання [9], але через значну масу конвеера працюють на малих швидкостях подавання. На основi аналiзу конструкцiй верстатiв прохiдного типу з'ясовано, що рухоме базування заготовок спричиняе значнi похибки обробляння. Для тд-вищення точностi розпилювання використовують допомiжнi пристро!', що приз-водить до ускладнення конструкцií верстатiв i шдвищення ''хньо!' вартостi.
Аналiз конструкцiй круглопилкових верста™ позицiйного типу. Верстати позицшного типу на сьогоднi виготовляють понад тридцять фiрм Свропи i АзЙ [10-14], чверть з яких - украшсью. Загальний вигляд верстатiв найвщомших виробникiв наведено на рис. 3.
г д е
Рис. 3. Загальний вигляд eepcmamie позицшного типу: а) Raimann FlexiRip фгрми WEINIG (Нгмеччина); б) MJ6132STS ф1рми "Qing Cheng" (Китай); в) DB 65 фгрми
"Resch&3" (Австргя); г) СПО-АСТРА-Р3 фгрми "АСТРА" (м. Кгровоград); д) КД-700 ф1рми "МАГР" (м. Чернтв); е) ВКПП-1 ф1рми "Ясень" (смт Оброшино)
Верстати Raimann FlexiRip фiрми WEINIG та MJ6132STS фiрми "Qing Cheng" (див. рис. 3; а, б) е ушверсальними i дають змогу виконувати розкрш як пиломатерiалiв, так i деревних плит, тому використовуються в шдишдуальних майстернях та на малих приватних фiрмах. Конструкцш верстата DB 65 фiрми "Resch&3" (див. рис. 3, в) е мобтьною, тому використовуеться у тандемi iз горизонтальною стрiчковою пилорамою для розпилювання необрiзноí дошки без-посередньо на люосгках. Вiдповiдно верстати позицiйного типу шоземних ви-робникiв мають вузьку спецiалiзацiю i не зорiентованi на широке промислове виробництво.
Бiльшiсть украшських конструкцш верстатiв позицiйного типу (див. рис. 3; г, д, е), що призначеш для поздовжнього розпилювання обрiзних i необ-рiзних дощок, вщзначаються мобiльнiстю, мають збiрнi конструкци рам, як легко монтуються, не потребують спецiальних фундаментiв, i вс1 вони зорiентованi на промислове виробництво. Тому впродовж останшх десяти роюв украíнськi Ф1рми-виро6ники розробили низку р!зновид!в конструкцш круглопилкових вер-
статiв позицшного типу [11-14], що потребуе детальшшого 1х аналiзу на основi принципових схем (рис. 4). За компонуванням позицiйнi верстати бувають з вер-хнiм або нижнiм розмщенням пилкового супорта вiдносно заготовки (див. рис. 4; а, б). Також вщома конструкщя верстата (див. рис. 4, в), де на пилковому супорп 1 розмiщено двi пилки 3 з щдивщуальними приводами 9,10, один з яких рухомий i може швидко перемщатись механiзмом попереднього налагодження 11 у положення, яке забезпечуе потрiбну вiдстань мiж пилками. Ще бшьш доско-налою е конструкц1я позицiйного верстата, де базування заготовки здшснюеться по центру стола 5 (див. рис. 4, г), а кожний рухомий привод 9,10 налагоджуеться на розмiр окремо, що забезпечуе незм^е позицшне базування заготовки шд час 11 розкрою. Важливо зазначити, що верхне розмщення пилкового супорта забезпечуе можливють роботи верстата з повним робочим циклом.
У верстатах з нижшм розмiщенням пилкового супорта (див. рис. 4, б), дошка 4 за^плюеться на столi 5, а супорт 1 перемщуеться по напрямниках 8, розташованих нижче стола. Бтьш продуктивною е схема верстата (див. рис. 4, д), в якому пилковий супорт 1 розташований на коливному важелi 12, що дае змогу сумiстити час завантаження заготовки iз зворотним ходом супорта. Проте нижне розмщення пилкового супорта не дае змогу встановлення бтьше одте! пилки та унеможливлюе роботу верстата з повним робочим циклом.
Рис. 4. Принциповi схеми верстатiв позицшного типу
На основi анаизу юнуючих конструкцiй верстатiв позицшного типу встановлено, що найбтьш перспективною е конструкцш верстата з верхшм роз-мiщенням пилкового супорта i двома рухомими iндивiдуальними приводами пилок, яка дае змогу збтьшення юлькосл пилок та забезпечуе роботу верстата з повним робочим циклом.
Анаиз основних технiчних показникiв верстатiв позицшного типу вгг-чизняних виробникiв виконано на основi побудованих дiаграм (рис. 5; а, б), на яких представлено показники верстапв таких влчизняних фiрм: мЯвiрм (ППЗ), "АСТРА" (АСТРА-Р3), "МАГР" (КД-700), "Ясень" (ВКПП-1), "1мекс" (ВК-40). На цих верстатах, залежно вiд технологiчних можливостей (максимально'1 тов-щини заготовки) (див. рис. 5, а), встановлюються пилки дiаметром вщ 300 до 500 мм. На верстап ППЗ для розпилювання дощок товщиною до 80 мм встанов-лена пилка дiаметром 300 мм, а на верстап ВК-40 для товщини дощок 70 мм
встановлено пилку дiаметром 400 мм, який е значно завищений. Тому, згiдно з ввдомою методикою [15], було розраховано потрiбнi дiаметри Ор круглих пилок для кожного iз наведених верстапв, результати яких показали, що фактичш дь аметри Бф у трьох верстат1в (АСТРА-Р3, ВКПП-1, ВК-40) завищеш у межах 50... 120 мм. Варто зазначити, що завищення дiаметра пилок на 100 мм збшь-шуе ширину пропилу майже в 1,4 раза, що призводить до додаткових втрат де-ревини та шдвищення енергоемносп процесу пиляння.
ППЗ АСТРА-РЗ КД-700 ВКПП-1 ВК-40
Ь, мм 80 110 105 150 70
■ Оф, мм 300 450 350 500 400
■ Эр, мм 300 360 350 450 280
ППЗ АСТРА-РЗ КД-700 ВКПП-1 ВК-40
■ ¡,шт 1 2 2 1 1
\/5, М/ХВ 20 20 24 20 18
Ыр, кВт 5,5 16 15,5 11 8,1
а б
Рис. 5. Дiаграми основних техшчних показнитв верстатiв позицшного типу:
дiаграма а - максимальна высота пропилу, к; фактичный дiаметр пилки, Бф; розрахунковий дiаметр пилки, Бр; б - кыьмсть пилок, г; швидмсть подавання, ¥$; потужшсть двигушв рiзання, N
На верстатах позицшного типу встановлюеться не бшьше двох пилок (див. рис. 5, б), а максимальна швидюсть подавання пилкового супорта знахо-диться у межах 18...24м/хв., яка у п'ять разiв е нижчою, шж у верстат1в евро-пейських фiрм [4, 10]. Також на верстап ВК-40 з максимальною товщиною до-шок 70 мм пор1вняно iз верстатом ППЗ, який дае змогу розпилювати дошки бшь-шо! товщини - 80 мм, потужнiсть двигуна на рiзання бшьша на 35 %, що свщ-чить про нерацюнальне використання встановлено! потужностi та вщсутшсть на-уково обгрунтованого вибору оптимально! потужносп двигуна на рiзання.
На основi результатiв аналiзу техшчних показниюв верстатiв позицшно-го типу можна зробити висновок про потребу проведения грунтовних досль джень з метою розроблення практичних рекомендацiй стосовно шдвищення продуктивной та зниження енергоемносп процесу поздовжнього пиляння.
Напрямки вдосконалення конструкцш верстатiв позицшного типу. Одним iз напрямкiв е пiдвищення продуктивной верстата, що досягаеться зав-дяки вдосконаленню механiзму рiзання. Для цього на супорп збiльшують юль-юсть iндивiдуальних приводiв i число пилок [12, 13], а також розробляють конструкци верстатiв, якi сумiщають час завантаження iз зворотним ходом або працюють iз повним робочим циклом. Ще одним напрямком е зниження енер-гоемностi процесу поздовжнього пиляння, яке досягаеться завдяки використан-ню пилок оптимальних розмiрiв [10] та автоматичних пристро!в регулювання швидкостi подавання [10-14], яка залежить вiд потужносп привода рiзання.
Важливим напрямком е шдвищення технолопчно! точностi верстат1в для поздовжнього розпилювання дощок. З шею метою на верстатах встановлю-ють для позицюнування iнструменту мiкропроцесорну техшку [4-8], удоскона-
люють конструкцп затискних елеменпв системи базування заготовки. З огляду на те, що верстати для поздовжнього розпилювання дощок застосовують в основному для виготовлення заготовок у виробництвi клеених щитiв i брусiв, до них ставляться шдвищеш вимоги щодо точност пиляння у межах ±0,5 мм. На сьогодш така висока точнкть розмiрiв заготовок досягаеться шляхом додатко-вого !'х калiбрування. Тому вважаемо актуальним пiдвищення технолопчно! точностi верстапв для поздовжнього розпилювання, що дасть змогу виключити додаткову операцiю калiбрування заготовок i вiдповiдно зекономити сировину та знизити енергозатрати пiд час виготовлення клеених щилв i брус1в.
Деякi виробники верстапв для поздовжнього розпилювання дощок у техшчних характеристиках зазначають початкове значения показника технолопчно!' точностi у межах ±0,5 мм [13]. Вщомо, що в процес експлуатацц верста-та його технолопчна точнiсть постiйно знижуеться. Причиною цьому е спрацю-вання деталей та послаблення крiплень у вузлах верстата. Для встановлення фактично! технолопчно! точностi верстатiв позицiйного типу було проведено експериментальш дослiдження на двох верстатах типу ВК-40 фiрми 1МЕКС [11], якi експлуатуються впродовж п'яти роюв в умовах виробництва приватного шдприемства ФОП " Костяк", м. Калуш, 1вано-Франювська обл.
Процес пиляння на верстатах здшснювався пилкою дiаметром 400 мм iз швидюстю рiзання 60 м/с та швидюстю подавання 12 м/хв. Розпилювались дубо-вi дошки довжиною 3000 мм, товщиною 32 мм, волопстю 35 %. 1з парти 100 деталей шириною 80 мм було замiряно кожну десяту у п'яти точках i отримано ви-бiрку iз 100 значень розмiрiв ширини. Пiсля статистичного опрацювання результат експериментальних даних встановлено, що поле розсдавання розмiрiв ста-новить ±5 мм i перевищуе вимоги чинних стандартiв [16] (±1 мм) у п'ять разiв.
Отже, на основi результатiв дослiджень фактично! технолопчно! точнос-тi верстатiв позищйного типу можна стверджувати про потребу шдвищення не тiльки початково!' технолопчно!' точност даних верстатiв, а й над розробленням способiв пiдвищення !хньо! надiйностi за показником технологiчно!' точности Висновки:
1. На основi аналiзу конструкцiй круглопилкових верстатiв прохщного типу встановлено, що рухоме базування заготовок спричиняе значнi похибки об-робляння, для усунення яких використовують допомiжнi пристро'1, що призводить до ускладнення конструкцiй верстатiв i шдвищення !'х вартостi.
2. На основi аналiзу конструкцiй верстатiв позицiйного типу встановлено, що найбшьш перспективною е конструкщя верстата з верхнiм розмщенням пилкового супорта i двома рухомими шдивщуальними приводами пилок, яка дае змогу збшьшення кiлькостi пилок та забезпечуе роботу верстата з повним робочим циклом.
3. За результатами анаизу техшчних характеристик верста™ позицшного типу з верхшм розмщенням пилкового супорта визначено основш напрямки 1х подальшого вдосконалення, як1 полягають у пiдвищеннi продуктивноси верстатiв, зниженнi енергоемностi процесу поздовжнього пиляння та шдви-щеннi технолопчно'! точностi даних конструкцiй верстатiв.
Лггература
1. Новiтнi технологil оброблення деревини - якiсть меблевого щита. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://stryilp.com/uk/vyrobnyctvo
2. Розкрш масиву: одна пилка - добре, а багато - краще. [Електронний ресурс]. - Доступ-ний з http://www.derevo.info/content/detail/4559
3. Украша сьогодн1. Каталог провщних шдприемств Украши. Жсова промислов1сть, дере-вообробка. [Електронний ресурс]. - Доступнийз http://www.rada.com.ua/ukr/catalog/
4. Раскрой по ширине и оптимизация вместе с WEINIG: Получите больше из вашего сырья. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.weinig.com/ru/massivnaja-drevesina
5. Промышленное деревообрабатывающее оборудование WALTER. Каталог станков. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://walter-plus.ru/catalog/
6. Sichuan Qing Cheng Machinery CO., LTD. Обладнання. [Електронний ресурс]. - Доступ-ний з http://en.qcmj .com/
7. Юверцшсмаш. Старт в трете тисячол1ття. Обладнання. [Електронний ресурс]. - Доступ-ний з http://www.lismash.com.ua
8. USTUNKARLI. Обладнання. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.ustun kar-
li.com
9. Шостак В В. Деревообробш верстати загального призначення : шдручнпк / В.В. Шостак, Я.1. Савчук, А.С. Григор'ев та ш.; за ред. В.В. Шостака. - К. : Вид-во "Знання", 2007. - 279 с.
10. Resch&3. Продукты. Двусторонний обрезной станок. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.resch-3.com/ru/products/double-edger.html
11. 1МЕКС. Деревообробш верстати. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://imeks. if.ua/ derevoobrobni-verstaty. html
12. Научно-производственное объединение. Группа компаний магр. Продукция. Деревообрабатывающее оборудование. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.magr.com.ua/ product0.html
13. АСТРА. Оборудование. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://astrawood.net/ sta-nok-spo-astra-r7/
14. Предприятие "Яшр". Наша продукция. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www. yavor.com.ua/product.php#product
15. Грубе А.Э. Дереворежущие инструменты / А.Э. Грубе. - Изд. 3-е, [перераб. и доп.]. -М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1971. - 344 с.
16. ДСТУ ЕN 336-2003. Вимоги до точност розм1рш обр1зних пиломатер1алш, 2003. - 25 с.
Пилипчук М.И., Тарас В.И. Анализ конструкций круглопильных станков для продольного пиления досок
На основе анализа конструкций станков позиционного типа установлено, что наиболее совершенной является конструкция станка с верхним расположением пильного суппорта и двумя подвижными индивидуальными приводами пил, которая позволяет увеличение количества пил и обеспечивает работу станка с полным рабочим циклом. По результатам предварительных исследований технологической точности и анализа технических характеристик станков позиционного типа с верхним расположением пильного суппорта определены направления их дальнейшего совершенствования, которые заключаются в повышении технологической точности станков и снижении энергоемкости процесса пиления.
Ключевые слова: станок, круглая пила, точность, пиление, конструкции.
Pylypchuk M.I., Taras V.I. The Analysis of the Structures of Circular Saws for Longitudinal Cutting Boards
Based on the analysis of structures of installed position type machines it is defined that it is the most advanced machine design with the top of the saw carriage and two movable individual drives drunks, which allows an increase in the number of drinking and provides the machine with a full operating cycle. According to the results of previous studies of technological precision and positional analysis of the energy performance machine with top slide saw the directions of their further improvement are identified. These directions are supposed to increase the accuracy of the process and reduce the energy consumption of machine tools sawing process.
Keywords: machine, circular saw, precision sawing, sawing, structure.
