Окончательная обработка заготовок

После механической обработки черновых заготовок, склеивания и облицовывания необходима их окончательная обработка, чтобы полу- чить взаимозаменяемые детали, отвечающие требованиям, предписан- ным конструкторской документацией. К стадии окончательной меха- нической обработки относятся технологические операции по форми- рованию шипов, фрезерованию профилей, выборке гнезд и сверлению отверстий.

Требования к шероховатости поверхности готовой детали обычно выше технических возможностей и существующих методов первичной обработки цилиндрическим фрезерованием при оптимальных режи- мах резания. Поэтому в завершение окончательной обработки вводится

обычно дополнительная технологическая операция по зачистке поверх- ности готовых деталей с целью подготовки их к отделке.

Порядок выполнения технологических операций не может быть произвольным; он должен быть таким, чтобы поставленная цель до- стигалась с наименьшими затратами труда и энергии. Для достижения высокой точности при окончательной обработке заготовок необходимо рационально использовать базирование заготовок.

Детали, имеющие шипы и проушки, в процессе сборки формируют и обеспечивают точность изделия на основе сборочных баз, которыми являются элементы шипов. По этой причине окончательную обработку заготовок для таких деталей целесообразно начинать с формирования шипов, которые в дальнейшем могут использоваться как основные ба- зовые поверхности.

Таким образом, при формировании шипов создаются новые уста- новочные базисные поверхности, которые целесообразно использовать при выполнении всех последующих технологических операций, вклю- чая сборку деталей в сборочные единицы.

Начиная окончательную обработку чистовых заготовок с формиро- вания шипов, выполняется одно из важнейших технологических усло- вий единства баз, обеспечивающих получение максимально достижи- мой точности готовых деталей и изделий. Последовательность дальней- ших операций по формированию брусковой детали из чистовой заготов- ки зависит от окончательной формы деталей, наличия в них различных конструктивных элементов (отверстий, пазов, профилей и т. п.).

Обычно после формирования шипов выполняют операции фрезе- рования различных профилей сечения и контуров периметра детали, закругления кромок и т.д., затем операцию выборки пазов гнезд и про- долговатых отверстий, сверление круглых отверстий и окончательную зачистку поверхности для подготовки ее к отделке.

Как показывает практика, всякая последующая операция меха- нической обработки древесины обычно обеспечивает более высокую точность, но требует более высокой квалификации, более трудоемка и дороже предыдущей. Учитывая это положение, последовательность операций по механической обработке заготовок следует назначать та- ким образом, чтобы максимальные объемы работы по формированию детали осуществлялись на предыдущих операциях.

Последующие операции по резанию древесины должны быть менее материалоемкими.

Пояснением к сказанному может служить целесообразность предва- рительного фрезерования заготовки с последующим сверлением отвер-

стий в тех местах, где удаляется слой древесины фрезерованием. Если в приведенной на рисунке заготовке не учесть этой последовательности, то на операцию по выборке отверстий потребуется затратить излишнее время, необходимое для сверления отверстий в слое заготовки, который потом должен будет удален последующим фрезерованием. При этом расположение отверстий будет менее точным в том случае, если сверлят их на большую глубину, из-за уклона осевой линии сверла.

Формирование шипов. Брусковые детали чаще всего используют для формирования рамок с помощью шипов и проушин. Используемые для этой цели шипы принято называть рамными. Рамные шипы и проушки формируют на шипорезных станках. Шипорезные станки для форми- рования рамных шипов и проушин бывают односторонние и двухсто- ронние. Шипорезные станки в зависимости от технологии формируют по принципу агрегатирования. Они имеют агрегатные силовые головки, закрепляемые на отдельных суппортах. Некоторые переходы технологи- ческой операции формирования шипов и проушин осуществляются по- следовательно путем перемещения заготовки с одной позиции к другой. Шипы и проушки на обоих концах заготовки должны формировать-

ся при использовании одной и той же опорной базисной поверхности заготовки. При установке заготовки необходимо следить, чтобы между заготовками и на их базисных поверхностях не было опилок и стружек. Подача должна осуществляться плавно, без рывков. Скорость ручной подачи зависит от площади сечения снимаемого слоя: от 11 м/мин при 100 мм2, до 3 м/мин при 800 мм2. Двусторонние шипорезные станки бо- лее производительны. Они более универсальны, могут использоваться также для торцевания щитовых заготовок в размер, легко встраиваться в поточные линии. Их производительность в 3 – 5 раз выше односто- ронних шипорезных станков. Средняя точность изготовления рамных шипов зависит от номинального размера шипа по толщине и исполь- зуемого станка: предельные отклонения колеблются от +0,2 до +0,6 мм. Отклонения по углу между плоскостью заплечиков шипа и кромкой бру- ска +1 – 2°.

Шипы, формируемые на концах прямоугольных заготовок, имеют форму сечения в виде прямоугольника. У срединных шиповых соедине- ний гнездо изготавливается обычно сверлами или концевыми фрезами, поэтому ограничивающие гнездо поверхности получаются закруглен- ными по радиусу сверла или концевой фрезы. Для получения плотного соединения при сопряжении такого гнезда с плоским шипом необходимо закруглить его кромки по радиусу сверла соответственно торцовой стенке гнезда. Для этого пользуются методом обжима шипа в пресс-форме.

Необходимое усилие обжима обеспечивается пневмоцилиндром или эксцентриковым прессом. Для повышения производительности пресс- форму делают двухсторонней, обеспечивающей одновременный обжим двух деталей. Формируют ящичные шины на ящичных шипорезных станках или на фрезерных со специальными приспособлениями.

Для формирования полупотайных шипов «ласточкин хвост» исполь- зуют специальные многошпиндельные станки типа ШЛХА, оснащен- ные концевыми фрезами, имеющими форму опрокинутого усеченного конуса. В таких станках шипы формируются одновременно у обоих за- готовок, сопрягаемых под прямым углом.

Обе заготовки закрепляются на каретке станка под прямым углом друг к другу. Заготовка, в которой формируются шипы, ставится верти- кально, а другая горизонтально, со смещением в сторону на величину шага, равного расстоянию между осями шпинделей. При надвигании каретки фрезы прорезают в вертикальной заготовке проушки и, углу- бляясь далее, в горизонтальной заготовке также формируют проушки на глубину, равную толщине вертикально расположенной заготовки. Поскольку концы гнезд в горизонтально расположенной заготовке полу- чаются закругленными, необходимо закруглить также и стенки шипов, формируемых в вертикально расположенной заготовке.

Для этого каретка на станке ШЛХА при выходе фрез из вертикаль- ной заготовки имеет сложное перемещение в горизонтальной плоско- сти, обеспечивающее закругление фрезами боковых стенок шипов со стороны, обращенной к фрезам.

Сложное движение обеспечивается соответствующим механизмом автоматически. Производительность таких станков невелика. Для нор- мальной работы станков ШЛХА необходимо иметь комплекты высоко- точных концевых фрез на всю ширину заготовки. При заточке концевых фрез нарушается идентичность их размеров и формы, что приводит к ухудшению качества шипового соединения.

Фрезерование

Технологическая операция фрезерования является наиболее уни- версальной. С помощью фрезерования можно получить любую форму детали. Фрезерование в процессе окончательной обработки заготовок используют для получения различных профилей по сечениям и длине заготовки. Фрезерованием можно обрабатывать бруски, щиты и сбороч- ные единицы в виде рамок и коробок.

Фрезерование осуществляют на фрезерных станках. В зависимости от вида работы при фрезеровании используют соответствующие фрезер- ные станки. Процесс фрезерования по положению режущей кромки к оси

вращения инструмента различают на цилиндрическое и торцовое. В соче- тании этих исходных положений может быть коническое фрезерование и более сложные сочетания из этих основных исходных элементов.

Все фрезерные работы по окончательной обработке заготовок мож- но разбить по методу их осуществления на четыре типа: фрезерование прямолинейных заготовок по линейке, криволинейных заготовок по кольцу и шаблону, поверхности двойной кривизны и торцовое фрезе- рование по копиру. Фрезерование прямолинейных заготовок по линейке выполняют на вертикально-фрезерных станках с нижним расположе- нием шпинделя. Различают три вида таких работ: выверку гладких по- верхностей, преимущественно кромок, под прямую плоскость; сквоз- ное фрезерование профиля; несквозное фрезерование профиля. В этих случаях фрезерование выполняется с помощью направляющей линейки. Используя профильные фрезы, можно по длине прямолинейной за- готовки фрезеровать постоянный профиль сечения без изменения габа- ритного размера. В этом случае используют сплошную линейку с проре- зью для фрезы или обе части линейки устанавливают одинаково, ближе к оси на величину, необходимую для получения всех частей профиля по сечению заготовки. Для удобства работы в таких случаях используют прижимные устройства, устанавливаемые в зоне резания. Применение прижимов делает работу станочника более простой и безопасной, хотя усилие на подачу при этом увеличивается. При фрезеровании однотип- ных заготовок в массовом производстве фрезерные станки оснащаются устройствами механической подачи с помощью роликов или цепей. Это облегчает и упрощает труд рабочего. Применение типовых устройств механизированной подачи возможно на фрезерных станках только при

сквозном фрезеровании.

При фрезеровании прямослойных заготовок по криволинейному профилю на отдельных участках резание производится по встречному косослою, приводящему к сколу. Это особенно опасно на конце заготов- ки при выходе фрезы.

Для преодоления этих трудностей используют двухшпиндельные фрезерные станки, на которых устанавливают одинаковые фрезы, но ра- ботающие при вращении шпинделей в разные стороны. Обрабатывают сложные детали в таком случае в зависимости от направления волокон и профиля то на одном, то на другом шпинделе, обеспечивая при этом получение качественной поверхности. Аналогичный эффект достигает- ся при фрезеровании с попутной подачей, когда направление резания и подачи совпадает. Такой прием работы может быть осуществлен только на станках, имеющих механизированную подачу.

Рис. 39 – Станок фрезерный с наклоняемым шпинделем и шипорезной кареткой. Модель «T 800 I» (Болгария)

Станки предназначены для выполнения разнообразных фрезерных работ по дереву по направляющим линейкам с ручной подачей (изготов- ление вагонки, половой доски, плинтуса, наличника, филенки и других столярных и мебельных изделий), зарезки простых шипов с помощью шипорезной каретки и криволинейного фрезерования по шаблону с руч- ной подачей.

Четыре скорости вращения шпинделя дают возможность обработать деталь с высокой чистотой поверхности. На станке установлен шпин- дель диаметром 32 мм с реверсом, интегральные направляющие пла- стины, дополнительный стол на каретке, кулачковый прижим (рис. 39). Наличие наклоняемого шпинделя позволяет расширить операци- онные возможности станка, уменьшить номенклатуру применяемого инструмента, а также повысить качество обрабатываемой поверхности

сложных профилей.

При встречном фрезеровании усилие резания плавно возрастает от нуля до максимума в конце образования стружки.

При попутном фрезеровании, наоборот, усилие уменьшается от мак- симума в начальный период до нуля в конце. Очевидно, при попутном фрезеровании поверхность обработки будет более ровной, отсутствуют причины, обусловливающие сколы волокон древесины. При попутной подаче усилие резания совпадает с направлением подачи. Это может привести к затягиванию заготовки, нерегулируемой подаче на резец и

нарушению процесса фрезерования. Только механизированная подача при этом обеспечит поддержание установленной и нормируемой вели- чины подачи на резец.

Для достижения высокой производительности и требуемого каче- ства поверхности современные фрезерные станки имеют высокую ча- стоту вращения шпинделей, обеспечиваемую применением клиноре- менных передач или преобразователей частоты тока. Фрезерные станки относятся к особо опасным из-за высоких скоростей резания и легкой досягаемости режущего инструмента. При организации работы на фре- зерных станках необходимо учитывать сложность фрезеруемого профи- ля, материал и площадь сечения фрезеруемого слоя.

Скорость подачи при ручном фрезеровании определяется предельно допустимым усилием подачи с учетом массы детали и цулаги от 1 до 15 м/мин. При этом она может иметь в зависимости от профиля различное значение при фрезеровании одной и той же детали. При механизирован- ной подаче скорость подачи постоянна и в основном устанавливается в зависимости от требований, предъявляемых к поверхностям детали. Она может быть определена по номограмме.

При фрезеровании твердых пород скорость подачи должна быть снижена в 1,5 раза по сравнению с мягкими. При фрезеровании по коль- цу обычно скорость подачи на 25 – 40% ниже, чем при фрезеровании по линейке.

Для механизации процесса фрезерования на фрезерных станках с нижним расположением шпинделя иногда ниже фрезы на шпинделе концентрически устанавливают звездочку, приводимую самостоя- тельным электродвигателем через редуктор. На кромке шаблона, по которому производится обработка, закрепляется втулочно-роликовая цепь с шагом, равным шагу зубьев звездочки. Когда шаблон прижи- мается к кольцу, зубья звездочки входят в гнезда цепи и проталки- вают шаблон, осуществляя таким образом подачу. Шаблон может прижиматься к кольцу с помощью суппорта, перемещаемого в пазах стола, имеющего ось для установки шаблона, или роликовыми при- жимами.

Заготовку базируют на столе станка по линейке и упору. В зависи- мости от требуемого размера отверстия выбирают цепочку и линейку. После установки линейки с цепочкой на суппорт регулируют рабочий ход суппорта относительно стола с учетом нужной глубины отверстия или гнезда. Прижимную линейку стола устанавливают так, чтобы цепь располагалась на нужном расстоянии от боковых поверхностей заготов- ки. С помощью боковых передвижных ограничителей и упора регулиру-

ют величину перемещения стола, определяющего длину изготавливае- мого гнезда и его положения относительно торца заготовки.

Изготавливаемые на цепно-долбежном станке гнезда имеют закругленные углы дна. Чтобы обеспечить плотность соединения шипа с таким гнездом по периметру, необходимо гнездо выбирать с запасом в глубину не менее чем на величину радиуса концевого ролика направляющей линейки плюс толщина фрезерной цепочки по кромкам резания. Наименьшие размеры гнезд, изготавливаемых с применением фрезерных цепей и направляющих линеек, ограничены минимальны- ми звеньями фрезерных цепей 406 мм. Наибольшие размеры гнезд, выбираемых за одну установку, по ширине определяются шириной це- почки, а по длине величиной возможного перемещения стола станка, примерно 400 мм. Одно гнездо или отверстие в заготовке выбирают, применяя один упор. Два одинаковых гнезда, расположенных в заго- товке в одну линию, можно выбирать за две установки, меняя положе- ние упора. Эту работу можно выполнить и за одну установку при двух позициях заготовки, применяя два упора. Базируя заготовку по левому упору, выбирают правое гнездо; перемещая заготовку вправо до пра- вого упора, выбирают левое гнездо. Работа таким образом проще, но точность положения гнезд по длине детали будет ниже, потому что выборку гнезд ведут с разных установочных баз по левому и правому торцу заготовки. Погрешности длин заготовок будут отражаться на по- грешностях расположения гнезд.

При работе на цепно-долбежном станке следует соблюдать следую- щие основные правила: подача цепи должна быть плавной; за один при- ем не следует выбирать глубину более 70 мм; длинные гнезда следует фрезеровать сначала в одном конце, затем в другом так, чтобы при рабо- те цепи в промежутке между этими проходами резание осуществлялось восходящей ветвью фрезерной цепи; для предотвращения сколов при выходе цепи необходимо применять подпорный брусок; не допускать излишнего натяжения и слабины фрезерной цепи. Оттяжка цепи от ли- нейки не должна быть в средней ее части более 8 мм; цепь и звездочки должны иметь ограждения.

Цепно-долбежные станки достаточно производительны и обеспечи- вают необходимую точность для изготовления строительных изделий. Существенным недостатком их являются частые сколы в месте выхода фрезерной цепи. По этой причине они не могут использоваться при вы- борке гнезд малых размеров в облицованных деталях. Для этой цели используют сверлильно-пазовальные станки. Для выборки пазов (гнезд) используется сверло или концевая фреза соответствующего диаметра.

Режущий инструмент имеет, кроме вращения, осевую и боковую подачи относительно заготовки.

При выборке пазов (гнезд) на сверлильно-пазовальном станке с помощью спирального сверла и концевой фрезы важным моментом является необходимость ограничения размера паза последовательным высверливанием отверстий по его концам, а затем, высверливая отвер- стия торцовой режущей гранью спирального сверла, последовательно удаляют материал в промежутке между крайними отверстиями; после этого, не вынимая сверла, поперечными движениями расчищают все гнездо. При работе спиральным сверлом необходимо следить, чтобы усилие резания распределялось на режущие торцовые кромки симме- трично.

Если симметричность сил резания нарушить, то возникнет изгибаю- щий сверло момент, который приведет к поломке сверла. Работа конце- вой фрезой может выполняться иным порядком, поскольку она имеет боковую режущую кромку. Выборка паза при этом может производить- ся перемещением фрезы от второй позиции к первой при заглублении фрезы не более чем на два ее диаметра. Боковые стенки паза при работе концевой фрезой формируются фрезерованием, а при работе сверлом

– сверлением с последующим скалыванием образующихся при этом вы- ступов.

По этой причине качество поверхности боковых стенок паза при фре- зеровании концевой фрезой значительно лучше. Производительность работы с концевыми фрезами выше, чем со спиральными сверлами, ко- торые требуют значительно большего количества проходов с затратами времени на холостой ход. Применение концевых фрез обеспечивает по- вышение производительности в 1,2 – 1,5 раза по сравнению с примене- нием спиральных сверл. Осевая подача на один оборот сверла и конце- вой фрезы зависит от твердости древесины от 0,1 до 2 мм. При боковой подаче при фрезеровании торцовой фрезой от 0,5 до 0,65 мм на оборот меньшие значения для малых диаметров.

Сверлят круглые отверстия на универсальных одно- или много- шпиндельных вертикально-сверлильных станках или многошпиндель- ных специализированных, или агрегатных, с использованием сверлиль- ных силовых головок. При сверлении круглых отверстий используют спиральные сверла различных видов.

На вертикальном одношпиндельном сверлильном станке круглые отверстия в заготовках можно сверлить по разметке, упору, шаблону и кондуктору. Сверление по разметке требует затрат времени на разметку центров отверстий на каждой детали.

Центры отверстий должны соответствовать пересечениям линий, определяющих координаты отверстия относительно базовых поверхно- стей. Размеченную заготовку располагают на столе станка так, чтобы ось сверла и центр отверстия совмещались. При этом могут быть по- грешности при разметке и при сверлении.

Более производительно сверлить отверстия по предварительно уста- новленным упорам, базирующим заготовку относительно оси вращения сверла. Такое базирование обеспечивает одинаковое и более точное по- ложение отверстия у всех заготовок.

Окончательная обработка щитов

Для получения готовой детали в форме щита щитовые заготовки после облицовывания окончательно обрабатывают. В состав стадии окончательной обработки щитов входят следующие технологические операции: опиливание щитов по периметру для удаления припуска и обеспечения взаимозаменяемости по размерам; фрезерование кромок по периметру для обеспечения требуемой формы сечения кромок и пе- риметра; сверление отверстий и пазов, необходимых для сборки изде- лия и установки метизов; зачистка поверхностей для удаления дефектов предыдущих операций и подготовка детали к отделке.

Необходимость и последовательность этих операций зависит от кон- структивных особенностей детали. Основными конструктивными мо- ментами, обусловливающими различие в последовательности техноло- гических операций по окончательной обработке щитовых заготовок, яв- ляются: форма щита, форма и метод оформления его кромки. По форме щиты могут быть прямоугольными или со сложной формой периметра.

Перечисленные операции окончательной обработки в зависимости от условий могут выполняться в различной последовательности, а не- которые из них даже могут быть опущены.

При этом возможно укрупнение операции путем обобщения их и выполнения на одном рабочем месте с использованием специализиро- ванных устройств. В мебельном производстве используются поточные линии, осуществляющие окончательную обработку щитов. Имеются по- точные линии, сформированные из станков общего назначения путем соответствующих устройств, обеспечивающих технологическую связь между этими станками.

Линии различаются по охвату технологических операций обработки щитов. На мелких предприятиях удобно организовать поточные линии, дифференцируя окончательную обработку щитов на участки: механи- ческая обработка кромок щитов в размер; облицовывание кромок или приклейка обкладок; сверление присадочных отверстий; шлифование.

Такое деление на участки удобно для компоновки оборудования. Длина каждого участка невелика. Их можно располагать в разных ме- стах имеющихся производственных помещений. Наряду с такими ме- ханизированными участками окончательной обработки щитов имеются полуавтоматические и автоматические линии, осуществляющие весь комплекс работ по окончательной обработке облицованных щитовых заготовок для изготовления мебели.

Трудности в организации таких поточных линий заключаются в том, что необходимо синхронизировать исполнение различных по принци- пу технологических операций. Например, механическая обработка по периметру и оформление кромок, сверление отверстий и шлифование. Решить эту проблему стало возможным для прямоугольных щитов бла- годаря применению новых прогрессивных материалов и технологиче- ских приемов: термопластичные клеи, кромочные облицовочные мате- риалы, возможность облицовывания проходным методом, применение многошпиндельных присадочных станков и др.

При организации поточных линий по окончательной обработке об- лицованных и ламинированных щитовых заготовок необходимо было решить ряд сложных технических проблем. При опиливании и фрезе- ровании облицованных тонким слоем щитов на их поверхности могут образовываться сколы. Для их устранения при опиливании щита было предложено использовать специальные резцы, устанавливаемые перед пильным диском неподвижно и касающиеся так, что при подаче щита к пильному диску резец подрезает облицовочный слой на глубину чуть более его толщины. Специальная подрезная пила, работающая по прин- ципу попутного пиления, образует неглубокий пропил без сколов. При работе основной пилы из-за этого предварительного пропила в облицо- вочном слое не будут появляться сколы.

В настоящее время имеются кромочные материалы с отделанной ли- цевой поверхностью.

Применение подобных материалов исключает последующее шли- фование кромок и их отделку. В некоторых случаях еще используют для облицовывания кромок полоски строганого шпона или листового кро- мочного материала.

Применение строганого шпона требует в дальнейшем его шли- фования и отделки. Это усложняет весь технологический процесс и устройство поточных линий, но технически решено и применяется на практике.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: