CC BY
18
УДК 669.054.8:629.3
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЦИЛИНДРОВОЧНЫХ
СТАНКОВ
IMPROVING THE EFFICIENCY OTSILINDROVOCHNYE MACHINES
1 2 Сиваков В.В. , Буглаев А.М.
(1Брянский государственный инженерно-технологический университет, г.Брянск,
РФ; Брянский государственный технический университет, г.Брянск, РФ)
Sivakov V.V.1, Buglaev A.M.2
1 2 ( Bryansk State Technological University of Engineering, Bryansk, Russia; Bryansk
State Technical University, Bryansk, Russia)
Рассматриваются вопросы, связанные с повышением эффективности деревообрабатывающего оборудования.
Discusses issues related to improving the efficiency of wood processing equipment.
Ключевые слова: древесина, обработка древесины, оцилиндровочные станки Key words: wood, wood processing, otsilindrovochnye machines
Оцилиндрованные бревна широко применяются при возведении домов, бань, хозяйственных построек, малых архитектурных форм и т.п. Хотя подобная технология и имеет ряд недостатков: значительная часть комлевой части уходит в стружку, процесс оцилиндровки довольно энергоемок, но технологичность изготовления такого бревна, простота сборки будущего дома, а также появление широкого спектра защитных пропиток и покрытий древесины определяют популярность данного направления домостроения [1]. Для повышения эффективности использования древесины, в том числе тонкомерной, можно использовать мобильные установки [2].
Однако, наиболее часто для получения оцилиндрованных бревен используются специальные оцилиндровочные станки, которые с помощью режущего инструмента снимают припуск древесины так, что в результате образуется деталь цилиндрической формы. В зависимости от характера продольного движения заготовки, они классифицируются на станки позиционного и проходного типа. Позиционные станки, в свою очередь, делятся на модели, в которых бревно вращается или занимает фиксированное положение во время его обработки.
Особенности работы каждого вида оборудования и признаки категорий кратко представлены в таблице 1 и 2.
Позиционные станки, которые оборудованы фрезерным узлом, оперативно настраиваются на требуемый диаметр обработки. Для этого достаточно переместить суппорт фрезерного узла в поперечном направлении. Это преимущество в полной мере проявляется когда обрабатываются бревна с большой кривизной и требуется несколько проходов, чтобы снять значительные неравномерные припуски.
На позиционных станках с фрезерным узлом возникают односторонние силы резания, которые изгибают заготовку, провоцируя ее колебания. В результате отклонение диаметра в разных сечениях может превысить допустимое значение, а из-за вибрации появятся дефекты цилиндрической поверхности - волнистость, большая шероховатость, выступы и т. д. Для предотвращения подобных явлений на суппорт устанавливается специальный подвижный люнет, который фиксирует положение центра и демпфирует возникающие колебания заготовки.
Таблица 1 - Особенности работы и признаки категорий каждого типа станка
Особенности работы и признаки категорий Тип станка
позиционный проходной
Рабочая подача Подача фрезы или режущего модуля вдоль оси бревна по направляющим станка Подача бревна вдоль своей оси с помощью системы вальцов
Тип инструмента Фреза или подвижный режущий модуль Стационарный режущий модуль
Производительность Средняя Высокая
Кривизна оцилиндро-ванного бревна Минимальная Равна кривизне исходного бревна
Объёмная доля выхода готового бревна Минимальная, до 40-50% Высокая, до 90%
Ограничение длины заготовки Имеется Не ограничена
Позиционные станки с подвижным режущим модулем снимают припуск древесины при помощи резцов, расположенных на специальной вращающейся ступице. Если инструмент выставлен правильно, тогда все режущие кромки участвуют в процессе резания, а благодаря их симметричному расположению силы резания в поперечном сечении взаимно компенсируются и не воздействуют на бревно при условии, если припуск равномерный. Как правило, получаемые на таких станках бревна отличаются исключительно правильной геометрией, так как расстояние между противоположными резцами в ступице, определяющее диаметр готового цилиндра, во время подачи не меняется.
Таблица 2 - Особенности работы и признаки классификации позиционных станков
Особенности работы и признаки классификации Модель позиционного станка
С вращением заготовки С фиксацией заготовки
Принцип резания Заготовка вращается вокруг своей оси, фреза вращается и подается в продольном направлении Заготовка неподвижна, вращается режущий модуль, подающийся вдоль оси
Тип инструмента Фреза Режущий подвижный модуль
Колебание диаметра оцилиндрованного бревна Выше из-за некомпенсированных режущих усилий Ниже благодаря сбалансированной силовой схеме
Трудоёмкость настройки инструмента при изменении диаметра заготовки Минимальная, перестройка осуществляется путем поперечного перемещения фрезерного узла Значительная, так как требуется точное выставление всех резцов режущего модуля
Во время обработки на позиционном оборудовании с подвижным режущим модулем заготовка неподвижна и фиксируется центрами с помощью гидравлического цилиндра. При этом на подвижный суппорт монтируется дополнительный фрезерный узел для формирования необходимых продольных пазов или граней у бревна, все это происходит одновременно с обработкой его цилиндрической части. Такая комбинация повышает суммарную производительность станка и точность готовых изделий, так как деталь во время фрезерования не меняет своего положения.
Фактическая производительность данного вида оборудования во многом зависит от целого ряда факторов: механизации производства, состояния сырья - кривизны, сбега, пороков бревна, номенклатуры готовых деталей, конфигурации технологической схемы цеха, вынужденных простоев и т.д. Теоретическое значение этого параметра - 15-25 м в смену, зависит от величины подачи, времени работы и среднего диаметра заготовок. На практике произ-
3
водительность не превышает 10-15 м .
Такой показатель приемлем для небольших предприятий, ориентированных непосредственно на эксклюзивные проекты бревенчатых домов. Для серийного производства стройкомплектов срубов предназначены оци-линдровочные станки проходного типа.
Их реальная производительность близка к расчетной - 100-120 бревен за восьмичасовую смену, что составляет около 35 м . Бревна могут подаваться непрерывно, что объясняет такой высокий результат. В отличие от позиционных, в станках проходного типа в осевом направлении подается не инструмент, а заготовка, и по этой причине режущий модуль- стационарный и не меняет своего положения во время обработки заготовки. В остальном он идентичен модулю позиционного станка: припуск древесины снимают резцы, расположенные на ступице, совершающей вращательное движение.
У станков проходного типа высокий процент выхода готовой продукции. Чаще всего припуск, необходимый для формирования поперечного сечения бревна в виде круга, в данной технологии составляет всего 10-20 мм на диаметре. Достигается это за счет центрирования заготовки в непосредственной близости к зоне резания, и ось получаемого цилиндра практически совпадает с центром обрабатываемого участка бревна. Но по той же причине возникает кривизна готовой детали, идентичная по форме и величине искривлению исходной заготовки. Компенсировать такой недостаток можно двумя способами: выбрать в качестве исходного сырья ровные бревна или распиливать получаемый полуфабрикат на детали длиной 1-2 м. Оцилиндро-
вочные станки проходного типа имеют ограничения минимальной длины заготовки, чтобы в процессе обработки бревно не оказалось в промежутке между вальцами. В зону обработки помимо режущего модуля устанавливаются фрезерные узлы, пилы для необходимого профилирования готового бревна. Такой подход преобразует оцилиндровочный станок в универсальный обрабатывающий комплекс, применяемый как для изготовления срубов, так и для переработки тонкомера, изготовления доски, декоративной рейки и т.д.[3].
Прогресс не стоит на месте, идет поиск новых решений, позволяющих повысить эффективность использования оцилиндровочных станков за счет расширения числа операций, выполняемых на одном станке [4, 5], повышения скоростей резания и подачи [6]. Однако, с их увеличением возникают повышенные вибрации и шум [7, 8], поэтому на практике при выборе режимов обработки необходимо их учитывать и стремиться минимизировать [9] еще на стадии проектирования [10] для достижения максимальной производительности оборудования.
Список использованных источников
1. Кобелева С.А. Перспективы деревянного домостроения// Актуальные проблемы лесного комплекса. 2012. № 32. С.83-86.
2. Буглаев А.М., Громыкин В.П., Сиваков В.В. Мобильные круглопильные станки для распиловки тонкомерной древесины// Деревообрабатывающая промышленность. 1998. № 6. С.6.
3. Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Станки для обработки круглых сортиментов // Лесн. журн. 2016. № 6. С. 122-129. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/1В8П0536-1036.2016.6.122
4. Патент на изобретение №2573357 (РФ). Станок для обработки бревен/ Буглаев
A.М., Бокачева В.П., Сиваков В.В.; БГИТУ. № 2014143820/13; опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2.
5. Патент на изобретение №2497661 (РФ). Станок для обработки бревен / Сиваков
B.В., Попова И.Г., Буглаев А.М.; БГИТА. № 2012123528/13; опубл. 10.11.13, Бюл. № 31.
6. Сиваков В.В., Авдусь А.В. Повышение эффективности деревообрабатывающих станков на основе оптимизации режимов обработки // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. Т. 2. № 3-2 (8-2). С. 425-429.
7. Буглаев А.М. Уменьшение вибрации и шума при работе деревообрабатывающих станков // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2006. № 14. С.81-84.
8. Буглаев А.М., Коростелева М.П.Улучшение условий труда станочников деревообрабатывающего оборудования // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2011. № 29. С. 57-60.
9. Буглаев А.М., Бокачева М.П., Сиваков В.В. Исследование возможности снижения вибрации деревообрабатывающего оборудования // Лесн. журн. 2017. № 3. С. 132-142. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238^п0536-1036. 2017.3.132
10. Воробьев А.А.Прикладная программа расчета виброактивности дереворежущих станков// Актуальные проблемы лесного комплекса. 2011. № 29. С. 67-70.
