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

В производстве изделий из древесины широко используются древесностружечные и древесноволокнистые плиты, изготавливаемые в соответствии с требованиями стандартов на них.

Технологические операции раскроя листовых и плитных материалов включают распиливание их вдоль и поперек с получением заготовок требуемых размеров.

Преимущества раскроя плитных, листовых и рулонных материалов перед массивной древесиной:

l стандартные форматы;

l при их раскрое нет ограничений по качеству, цвету, дефектам;

l они стабильны по качеству и формату.

Основными ограничениями при раскрое плитных и листовых материалов являются количество и размеры заготовок.

Количество типоразмеров заготовок должно соответствовать их комплектности на выпуск изделий, предусмотренных программой.

В настоящее время разработаны программы 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.

Карты раскроя представляют собой графическое представление расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала.

Для составления карт раскроя необходимо знать:

l размеры заготовок;

l форматы материала, подлежащего раскрою;

l ширину пропилов;

l возможности оборудования;

l повреждения раскраиваемого материала.

Плиты раскраиваются

по трем схемам раскроя

а) продольный

Б) поперечный

В) смешанный

В зависимости от количества типоразмеров заготовок, входящих в карту раскроя, и соблюдения или несоблюдения комплектности заготовок в одной карте различают
3 способа раскроя :

1. Индивидуальный;

2. Комбинированный;

3. Совместный.

При индивидуальном раскрое

раскраиваются:

Плиты одного вида на заготовки одного вида;

Плиты одного вида на заготовки нескольких типоразмеров;

Плиты нескольких видов на заготовки одного вида.

При комбинированном способе раскроя из одного формата можно выкраивать по нескольку различных типоразмеров заготовок. Более эффективный способ с точки зрения экономного расхода, но более сложный. При большом числе типоразмеров трудно обеспечивать условие комплектности в каждой карте раскроя.

При совместном раскрое для различных случаев используют варианты индивидуального и комбинированного раскроя.

Этот способ раскроя является наиболее эффективным по сравнению с рассмотренными

Эффективность раскроя по рациональности использования материалов оценивается коэффициентом выхода заготовок.

Коэффициент выхода заготовок определяется из соотношения суммарных площадей полученных заготовок к суммарной площади раскроенных плитных или листовых материалов.

Эффективность раскроя зависит:

Применяемого оборудования;

Организации процесса раскроя плит и листовых материалов.

По технологическим особенностям применяемое при раскрое плит оборудование делится на 3 группы.

К первой группе относятся станки, имеющие:

l несколько суппортов продольного пиления;

l один – поперечного (ЦТЗФ-1).

Ко второй группе относятся станки, имеющие:

Несколько суппортов продольного пиления;

Один поперечного;

Стол каретки состоит из двух частей (SpK-401).

К третьей группе относятся станки, имеющие:

один суппорт продольного пиления;

несколько суппортов - поперечного (линии МРП на базе станка ЦТМФ).

Форматно-раскроечные станки

При раскрое листовых материалов применяются однопильные форматно-раскроечные станки.

Все резы выполняются одной пилой во взаимно перпендикулярных направлениях. Для этого имеются механизмы продольного и поперечного перемещения, подъема и фиксированных углов поворота пильной головки.

Раскрой строганого шпона

До раскроя строганый шпон необходимо рассортировать в пачках в зависимости от назначения облицовок.

Раскраивают шпон в пачках на гильотинных ножницах или бумагорезательных машинах. Эти станки обеспечивают чистый рез, не требующий последующего фугования кромок.

Раскрой рулонных материалов

Для получения нужных форматов раскраивают рулонные материалы на специальных резательных устройствах, имеющих продольные дисковые ножи и поперечные - ротационные или гильотинные.

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.

Раскрой древесных материалов на заготовки является пер­вой стадией механической обработки. Цель раскроя -получе­ние заготовок необходимых размеров, из которых при дальней­шей обработке будут получены детали. В настоящее время при технологической специализации раскрой выполняют на специа­лизированных участках предприятий -изготовителей древес­ных материалов. При такой организации раскроя сокращаются объемы перевозок и создаются условия для более рациональ­ного использования сырья. Предприятиям, потребляющим древесные материалы, транспартируются только полезные объемы заготовок, значительные объемы отходов, образующихся при раскрое, представляют вторичное сырье и могут быть эффективно использованы по различному назначению. Процесс раскроя организуется в зависимости от вида раскраиваемого материала, объемов производства и назначения заготовок. По виду получаемых при раскрое

весные материалы, транспартируюся только полезные объемы заготовок, значительные объемы отходов, образующихся при раскрое, представлют вторичное сырье и могут быть эффективно организуется в зависимости от вида раскраиваемого маиериала, объемов производства и назначения заготовок. По виду получаемых при раскрое заготовок раскрой может быть на черновые заготовки, которые в дальнейшем обрабатывают, и на чистовые. В первом случае при раскрое используют черновые базы, во втором-необходимы чистовые базы и применение особых приемов, оборудования и инструмента, обеспечивающих необходимую точность и качество обработки. По виду раскраиваемых материалов различают раскрой досок, древесеных плит, листовых и рулонных материалов. Рациональность процесса раскроя орценивается эффективностью труда.

Эффективность использования материалов при раскрое является важнейшей задачей современного производства. В общем виде эффективность использования материала оценивается коэффициентом выхода Кв заготовок, определяемым процентным соотношением объема, площади, погонажа или массы полученных заготовок V 3 объему, площади раскроенного материала Vc:

Кв = V 3 /Vc100. (77)

Повышение коэффициента выхода заготовок является важной и сложной проблемой. Выход заготовок зависит от множества факторов, основными из которых являются пороки древесины, структурные отступления, природные дефекты, явные и скрытые, требования к качеству заготовок и их размеры, квалификация рабочих, условия труда, применяемое оборудование и инструмент и т.д. По этим причинам раскрой досок на заготовки производится при непосредственном участии рабочих, которые визуально оценивают качество заготовок и сопоставляют его с требованием к качеству изготавливаемых из них деталей.

По степени участия рабочего в осуществлении контроля за процессом раскрой различают индивидуальный и групповой, а по рсуществлению –т поперечный и продольный. Индивидуальный раскрой характеризуются тем, что его производят с учетом размеров, качества сырья по наиболее рациональной схеме. Групповой раскрой осуществляется без учета качества сырья по заранее установленной схеме.

Групповой раскрой неспецифицированных пиломатериалов снижает выход заготовок на 7% по сравнению с индивидульным раскроем.

Поперечный раскрой пиломатериалов производят разделе­нием пиломатериала на заготовки требуемой длины. Продоль­ный раскрой пиломатериалов предусматривает разделение материала на заготовки требуемой ширины или толщины. В за­висимости от последовательности осуществления этих техноло­гических операций раскроя различают при общей оценке рас­крой поперечно-продольный и продольно-поперечный.

При организации раскроя пиломатериалов необходимо уста­новить соотношение размеров имеющихся досок с размерами заготовок. При этом возможны следующие варианты: размеры сечения досок соответствуют размерам сечения заготовок; ши­рина досок равна ширине заготовок, но толщина является крат­ной или превышает толщину заготовки; толщина досок соот­ветствует толщине заготовок, а ширина кратна или превышает ширину заготовок; толщина и ширина досок превышают раз­меры сечения заготовок или кратны им. Длина заготовки также оказывает влияние на организацию раскроя пиломатериалов. Если из имеющихся сортов пиломатериалов получить заго­товку значительного размера не представляется возможным, то в процессе раскроя вводятся технологические операции по склеи­ванию отрезков по пласти и кромке так, чтобы склеенные за­готовки соответствовали по размерам и качеству предъявляе­мым к ним требованиям.

При раскрое пиломатериалов можно воспользоваться мно­жеством схем в зависимости от вида досок, породы древесины, размеров заготовок и условий производства. Например:

1.Поперечно-продольный раскрой производят в такой по­
следовательности: торцевание досок на отрезки с вырезкой де­
фектов: распиливание отрезков на заготовки.

2. Продольно-поперечный раскрой - доски вначале раскраи­
вают распиливанием вдоль на рейки, затем торцуют по разме­
рам заготовки.

3. Торцевание досок на отрезки с вырезкой дефектных мест
и последующей разметкой отрезков и выпиливанием из них
заготовок.

5. Фрезерование одной или двух пластей доски, разметка и
далее раскрой по схеме 1 или 2.

6. Фрезерование пласти, торцевание на отрезки с вырезкой
дефектных мест, опиливание кромок у необрезных досок, фу­
гование кромок и склеивание щитов, разметка и выпиливание
криволинейных заготовок (см. рис. 57). При использовании об­
резных досок для получения заготовок значительных длин
можно применять схемы раскроя, приведенные ниже.

7. Фрезерование пласти, торцевание на отрезки с вырезкой
дефектных мест, склеивание на зубчатый шип по длине, кали­
брование, торцевание на заготовки.

8. Торцевание досок, склеивание по длине на зубчатый шип,
торцевание на мерные отрезки, фрезерование кромок и пласти,
склеивание щита, раскрой щита по ширине на заготовки, кали­
брование заготовок.

9. Раскрой досок на рейки, торцевание реек с вырезкой де­
фектов, склеивание реек в непрерывный брус, раскрой бруса на
заготовки.

Первые шесть схем широко применяются в производстве ме­бели, строительных деталей. На рис. 58 показаны примеры рас­кроя" необрезных досок по 1, 2 и 6-й схемам. Как видно, про-

Рис. 58. Схемы раскроя досок:

а - поперечно-продольный (схема 1); б - продольно-поперечный (схема 2);

в - после склеивания отрезков в щит (схема 6)

дольно-поперечный раскрой обеспечивает более высокий выход заготовки за счет меньшей потери материала при вырезке де­фектов. Он особенно эффективен для низких сортов досок. По 2-й схеме превышение выхода заготовок составляет 3 % по от­ношению к 1-й схеме.

Применение предварительной разметки доски (схема 4) дает повышение выхода по сравнению с 1-й схемой на 9%. Если пласть доски фрезеровать и этим вскрыть невидимые дефекты, то это еще повысит выход заготовок на 3 % по сравнению со схемой 4. Чтобы лучше использовать годную часть доски, рас­крой целесообразно вести на заготовки разных размеров. В та­ком случае представляется возможным подобрать размеры заготовок так, чтобы как можно полнее использовать бездефект­ную часть доски. В первую очередь необходимо выкраивать наи­более длинные заготовки - основные. При визуальной оценке качества досок количество типоразмеров заготовок при таком раскрое ограничено физиологическими особенностями рабочего. Квалифицированный рабочий может в процессе раскроя изме­нять не более чем 4-5 типоразмеров заготовок при условии, что разница между их размерами будет более 100 мм.

Увеличение количества типоразмеров заготовок для одно­временного раскроя их из одной доски резко снизит производи-

тельность и может привести к ошибкам. Ошибки станочника при раскрое снижают полезный выход заготовок. Применение дополнительных при раскрое операций -разметки, склеивания и фрезерования удорожает стоимость заготовок. Сопоставление эффективности повышения выхода заготовок и роста произво­дительности труда показывает, что повышение выхода загото­вок более эффективно и соответствует директивному направле­нию экономии сырья и материалов. Применение склеивания при раскрое по схеме 6 повышает выход криволинейных загото­вок на 8-12 % по сравнению со схемой 3. Схемы 7, 8 и 9 при-

Рис. 59. Организация раскроя пиломатериалов:

а - на поточной линии; / - приводной ролик; 2 - торцовочный станок; 3 - непривод­ной ролик; 4 - упор; 5 -ленточный конвейер; б -прижимный ролик; 7 - передаточ­ный стол; 8 - прирезной станок; 5 - стол; 10 - концевой выключатель; // - кнопка включения; 12 - педаль; б, в - на станках ЦДКЧ-3, ЛС80-6

меняют для получения заготовок для клееных строительных конструкций длиной до 80 м.

При раскрое досок на прямолинейные заготовки используют круглопильные станки общего назначения, а для криволиней­ных-ленточнопильные. В специализированных раскройных це­хах, кроме того, применяются делительные ребровые станки, многопильные и станки для заделки сучков.

На рис. 59 приведена схема устройства и организации рабо­чего места частично автоматизированного торцовочного станка ЦПА40 или ЦМЭ-ЗА для раскроя обрезных досок на заготовки строительных деталей. Доски из штабеля станочник сбрасы­вает на приемный стол торцовочного станка. Приемный стол снабжен приводными винтовыми роликами 1, которые не только подают доску вперед, но и прижимают ее к линейке. Подлежа­щая торцеванию доска продвигается вперед по консольным не­приводным роликам до упора 4. Дойдя до этого упора, торец доски нажимает на рычаг концевого выключателя 10, останав­ливает электродвигатель, приводящий в движение подающие ро-

лики и одновременно включает подачу пилы. Суппорт 2 с пиль­ным диском выдвигается вперед и перерезает доску. При обратном движении суппорт пилы при помощи системы рычагов сбра­сывает отрезанный конец доски с консольных роликов на нахо­дящийся под ним движущийся ленточный конвейер 5 и одновре­менно включает электропривод подающих приводных роликов /.

Кроме автоматического, станок имеет и ручное механизиро­ванное управление, которым станочник может пользоваться для произвольной остановки доски на любом расстоянии до упора для вырезки из нее дефектных мест. Этой цели служат педаль 12 и включатель (кнопка) 11. Нажим ногой на педаль 12 останавливает вращение подающих роликов, а нажим ру­кой на кнопку И вызывает поперечную подачу пильного диска.

Станок может работать в составе линии (как это показано на рис. 59) и самостоятельно. Производительность такого ча­стично автоматизированного станка, обслуживаемого одним станочником, примерно равна производительности станка, об­служиваемого станочником с двумя подсобными рабочими, а сама работа значительно безопаснее и легче.

Отрезки распиливают вдоль на круглопильных станках с ме­ханической или ручной подачей. (В линии - на позициях 6 -9.) Из станков с механической подачей наиболее совершенными для распиливания отрезков на заготовки являются прирезные станки с гусеничной подачей типа ЦДК-4-3 и ЦДК-5-2. Эти станки обеспечивают высокую прямолинейность реза без при­менения направляющей линейки, что очень важно при раскрое по разметке, когда рабочий направляет отрезок в станок по ка­рандашной риске. Однако в большинстве случаев распиливание ведут по направляющей линейке, которую устанавливают па­раллельно пильному диску и на расстоянии, равном ширине заготовки. Если есть обзол, первый рез делают на глаз, а при втором, третьем и других прижимают опиленную кромку к ли­нейке.

Обслуживают станок 2 человека - станочник и подсобный рабочий. Первый управляет станком и подает в него отрезки, второй принимает их и, если нужно, возвращает для повтор­ного реза.

Работа на круглопильных станках с ручной подачей анало­гична работе на станках с механической подачей, но менее про­изводительна, менее безопасна и требует значительных усилий со стороны станочника при надвигании отрезков на пилу.

Распиливают отрезки вдоль чаще всего на один размер. Лиственные породы для массивных деталей для повышения вы­хода рационально раскраивать на два-три размера по ширине. В этом случае линейку на станке устанавливают на самую большую ширину заготовки. Для распиливания на более узкие заготовки без перестановки линейки пользуются специальными

устройствами или закладками, которые представляют собой бруски с заплечиками на одном конце. На рис. 60 и 61 пока­заны схемы специализированных участков раскроя пиломате­риалов, работающих по схемам раскроя 1 и 2.

При раскрое пиломатериалов потери древесины определяют три причины, не зависящие от организации раскроя: 1) есте­ственные природные дефекты древесины и дефекты, зависящие от сортности досок; 2) некратность заготовок размерам безде­фектных участков доски, когда расстояние между рядами не­допустимых сучков меньше длины двух заготовок; 3) потери в опилки.

Если обозначить коэффициенты использования древесины, отражающие потери по этим факторам, соответственно К д - коэффициент использования, учитывающий потери из-за вы­резки дефектов в зависимости от сортности досок; Кк- коэф­фициент, учитывающий потери из-за некратности заготовок размерам бездефектных участков доски; Ко- коэффициент, учитывающий потери на опилки, то общий коэффициент выхода Кв (табл. 11) определится как

К в- КдКкКо = Vз /Vс(78)

Потери на опилки зависят от количества резов и применяе­мых пил. Если раскрой ведется по трем размерам доски, то ко­эффициент Коопределяется из соотношения

К в- К / оК // кК /// о, (79)

где Ко- учитывает потери при поперечной распиловке К / о и К // о К /// о – соответственно продольной и ребровой.

Выход заготовок в большей степени зависит от сортности сырья и размера заготовок. Увеличение длины заготовок на 1 м снижает их выход примерно на 5%. Нормы полезного выхода заготовок для мебели приведены в табл. 12.

Выход комплектных заготовок с ухудшением сортового состава пиломатериалов снижается.

При раскрое досок на криволинейные заготовки используют ленточнопильные станки с узким полотном пильной ленты (до

11. ЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕГО КОЭФФИЦИЕНТА ВЫХОДА ЗАГОТОВОК Кв

Рис. 60. Участок поперечно-продольного раскроя досок:

/ - лифт; 2 - торцовочный станок; 3 - прирезные станки; 4 - конвейер;

5-автомат для заделки сучков; 6 - упаковочный стол; 7 - сортировочное устройство; В - пакет до­сок; 9 - делительный станок

Рис. 61. Участок продольно-поперечного раскроя досок:

/ - прирезной станок; 2 - делительный станок; 3, 7 - торцовочные станки;

4-автомат для заделки сучков; 5 - сортировочное устройство;

6 - упаковочный стол

12. НОРМЫ ПОЛЕЗНОГО ВЫХОДА ЗАГОТОВОК ПРИ РАСКРОЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В МЕБЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

40 мм). Ширина пильной ленты выбирается в зависимости от минимального радиуса кривизны заготовки. Чем меньше радиус кривизны заготовки, тем уже должна лента пилы. Минимальный радиус кривизны заготовки в зависимости от ширины ленты пилы и ее развода определяется по формуле

Rmin = 0,12В 2 /b, (80)

где Rmin - минимальный радиус кривизны заготовки, мм; В - ширина ленты пилы, мм; b-развод зубьев пилы на одну сторону, мм.

Uz =(0,05-0,1) s, мм, (81)

где S – толщина пилы, мм.

Скорость подачи определяется по формуле

U = [(0,05 – 0,1) s 60υ], м/мин, (81)

Где u – скорость подачи, м/мин; S – толщина пилы, мм; υ – скорость резания, м/с; t-шаг зубьев, мм.

Средняя точность заготовок при раскрое досок приведена в табл. 13.

Автоматизация процесса раскроя пиломатериалов вызывает трудности тем, что необходима визуальная оценка качества раскраиваемых материалов и согласование этой оценки с требованиями к качеству заготовок и их размерам. Применение принципов силовой сортировки пиломатериалов с учетом назначения получаемых заготовок позволяет преодолеть эти трудности.

Возможно создать автоматизированную систему раскроя пиломатериалов с микропцессором, учитывающим размеры заготовок и их физико-механические показатели, опрделяемые при раскрое.

Имеются также оптические устройства, фиксирующие размеры природных дефектов древеситны, способные поглощать световой поток (сучки, трещины, гили и т.п.). Такие устройства могут управлять вырезку дефектов автоматически.

Часть 1. Проблемы раскроя плит и выбор оборудования
для раскроя плит

Древесно-стружечные (ДСП) и древесно-волокнистые плиты (ДВП) давно уже стали основным материалом для изготовления мебели. И получение из этих плит деталей нужного размера невозможно без использования специализированных станков для раскроя. Понятно, что такое оборудование уже давно применяется на каждом мебельном предприятии.

К сожалению, многие вновь организованные предприятия, стесненные, как и все, в инвестиционных ресурсах, стараются приобрести чуть ли не первый попавшийся станок, лишь бы подешевле. В дальнейшем, когда производительность механизма становится недостаточной, по привычке приобретается второй такой же станок, хотя проблему нужно было сразу решать по-другому. Но, чтобы понять это, следует знать, какие существуют типы станков для раскроя, в чем их отличия.

Но ни в одном учебнике - ни для бывших ПТУ, ни для вузов - таких сведений нет. Все учебные пособия устарели, а новые написать сегодня просто некому. И мебельщику уже давно негде получить хоть как-то упорядоченные знания не только об этих станках, но и о большинстве других, используемых при современных технологиях. Но, планируя приобретение оборудования для раскроя, следует начинать не с выбора типа и конструкции конкретных станков, а с определения их назначения и требуемой производительности. Ошибки стоят слишком дорого. В буквальном смысле.

Прежде всего следует определиться с тем, мебель каких видов предполагается производить, из номенклатуры каких деталей она будет составлена, каковы будут их размеры. Понятно, что определить размеры щитовых заготовок на длительный период невозможно. Поэтому для начала выбирается какое-то наиболее характерное изделие, которое будет выпускаться часто и в наибольших объемах, - так называемое расчетное.

а - простая;
б - смешанная;
в - сложная смешанная;
г - с отрезанием головной части плиты.

Затем, исходя из требуемой производительности и количества заготовок, делается попытка составить для этого расчетного изделия так называемые карты раскроя - схемы расположения заготовок на раскраиваемых плитах, обеспечивающие образование наименьшего количества отходов. Необходимо также задаться и размерами исходных плит. Так, в СССР их существовало всего два: 1830х3660 и 1750х3500мм. Сегодня их значительно больше: 1750х3500мм, 2440х1830мм, 2440х1220мм, 2440х2070мм и т.д.

Карты раскроя полноформатных плит составляются по четырем основным схемам (рис. 1): простой - когда деталь раскраивается сквозными параллельными пропилами в одном направлении (вдоль или поперек); смешанной - продольно-поперечный раскрой, когда выполняются только сквозные пропилы, проходящие вдоль и поперек плиты; сложной смешанной - когда сквозные пропилы выполняются только в одном направлении (раскрой на полосы), а поперечные к ним делаются отдельно, на уже выпиленных заготовках (полосах). Еще более сложной считается схема с отрезанием головной части плиты, при которой плита сначала разрезается поперек на две заготовки, каждая из которых затем раскраивается по отдельной схеме. Существует также и пятая схема, которая может быть вообще без сквозных резов и составлена из заготовок разного размера, в том числе и непрямоугольной формы. Способ раскроя по этой схеме получил название «нестинг» (от англ. nesting).

Составление карт раскроя осуществляется с использованием компьютерных программ - отдельных или входящих в программные пакеты типа «Базис-конструктор мебельщик», «К3‑мебель», bCAD и т.п. При этом, уже создав начальные карты на расчетное изделие, многие с удивлением обнаруживают, что для его производства в заданном объеме, определяющем количество заготовок, выкраиваемых из плит, необходимо довольно много различных карт, что при малой серии позволит производить раскрой по нескольку плит в пакете. Эта ситуация еще более обостряется, когда изделия производятся из плит разных цветов или по заказу, с отличающимися размерами. При составлении карт раскроя облицованных плит обязательно учитывается направление текстуры в каждой детали, что обуславливает меньший полезный выход в сравнении с необлицованными плитами. Чем больше размер исходных полноформатных плит, тем больше возможных вариантов раскладки деталей при составлении карт раскроя и тем больше полезный выход.

Другая проблема - оценка производительности, необходимая для выбора будущего станка. В каких единицах рассчитывать производительность? Ведь при увеличении толщины плиты изменяется ее кубатура, а затраты времени на пропилы при той же карте раскроя остаются прежними. Поэтому оценка производительности в кубических метрах раскроенных плит интересна только снабженцам, а для технолога она практически не имеет значения.

Расчет производительности станков для раскроя в квадратных метрах тоже не может дать однозначных результатов. Здесь опять все зависит от толщины плиты. Например, если раскраивать плиты толщиной 25мм в пакете по три, толщиной 19мм - по четыре и толщиной 16мм - по пять, то разница в производительности, измеренной в квадратных метрах, при одинаковых картах раскроя будет больше чем в полтора раза!

В результате, когда нет всех конкретных и однозначных параметров, заранее оценить нужную предприятию производительность и ту, которую фактически обеспечит тот или иной станок, даже весьма приблизительно, оказывается просто невозможно. Слишком много неизвестных!

Конечно, определенную помощь здесь могут оказать компьютерные программы, в особенности входящие в программное обеспечение некоторых станков для раскроя плит с программным управлением, но что делать, например, если предполагается использование обычного круглопильного станка с кареткой, имеющего ручную подачу и требующего значительно большего вспомогательного времени для обработки материала?

К сожалению, и фотографий рабочего времени, которые могли бы помочь при определении фактической производительности при раскрое плит, не делал у нас никто. Вот поэтому-то так часты ошибки наших производственников, приобретающих оборудование, оказывающееся на поверку значительно менее мощным, чем было объявлено продавцом.

Производительность является основным параметром при выборе оборудования для раскроя древесных плит на заготовки и детали (ДСП, MDF, фанера клееная и т.д.).

Условно все оборудование может быть подразделено на ручной механизированный инструмент, станки для раскроя плит вертикальные, станки круглопильные с кареткой, станки для раскроя плит с прижимной балкой, станки с прижимной балкой и программным управлением (с программируемым толкателем пакета), станки для раскроя плит многопильные, полуавтоматические и автоматические линии для раскроя плит на базе станков с прижимной балкой.

Простейшим устройством для раскроя плит являются универсальные электропилы, наиболее часто используемые в деревообрабатывающих мастерских для продольного и поперечного раскроя досок, брусков и различных плитных материалов. В номенклатуре таких электропил едва ли не единственным, специально предназначенным для раскроя плит является устройство, разработанное немецкой фирмой Mafell (рис. 2). Его отличием от всех остальных является использование длинной (до 4м) линейки из алюминиевого профиля, по всей длине которой протянута пластмассовая зубчатая рейка, в зацепление с которой входит расположенная на корпусе устройства вращающаяся шестерня с приводом от электродвигателя пилы через редуктор. Линейка снабжена переставным упором, ограничивающим ход пилы, останавливающим ее вращение и движение по линейке при касании клавиши выключателя.

При работе устройства линейка с помощью струбцин закрепляется в нужном положении на верхней пласти раскраиваемой плиты, на нее устанавливается пила и производится включение. Вращающаяся шестерня, связанная с зубчатой рейкой, заставляет пилу перемещаться вдоль линейки, совершая рез. По достижении упора пила останавливается. Затем линейка переставляется в новое положение и цикл повторяется.

Это устройство позволяет распиливать плиты, уложенные на вспомогательный стол большого размера или раскраивать верхнюю плиту, лежащую в стопе. Его особое преимущество в том, что равномерная скорость подачи исключает остановки пилы, характерные для ручного перемещения электропил по линейке, как правило, приводящие к образованию прижогов на кромках раскраиваемого материала. Кроме того, при использовании электропилы фирмы Mafell для выполнения длинных резов в середине широкой плиты рабочему не приходится в неудобной позе дотягиваться до места реза, от чего обычно страдает качество пропила.

Однако производительность такой пилы недостаточна для использования на промышленных предприятиях. Она, как правило, не превышает десятка раскроенных полноформатных плит в смену. Поэтому на небольших производствах ограниченной площади получили распространение станки для раскроя плит, находящихся в вертикальном положении.

Рис. 3. Установка для раскроя плит простейшей конструкции (Safety
Speed Cut)

Одна из простейших моделей таких станков (рис. 3) включает установленную вертикально, с небольшим наклоном назад, раму-станину с расположенным в нижней части набором опорных (базирующих) роликов, вертикальные направляющие с поворотным пильным суппортом и две горизонтальные линейки с откидными упорами. Раскраиваемые плиты ставятся кромкой на опорные ролики, вкатываются по ним параллельно раме и прижимаются вплотную к ней. Суппорт поворачивается таким образом, чтобы его пила заняла горизонтальное положение и располагалась на высоте, необходимой для отпиливания полосы нужной ширины. Раскраиваемая плита вручную надвигается на пилу, отрезающую полосы. При поперечном раскрое суппорт разворачивается так, чтобы пила заняла вертикальное положение. Плита продвигается по опорным роликам вдоль рамы до одного из откинутых упоров, которые заранее устанавливаются на определенном расстоянии от места предполагаемого пропила. Суппорт с пилой вручную перемещается вниз и производит рез. Для раскроя узких деталей или полос используется вторая опорная линейка, расположенная выше, в середине рамы, и также снабженная откидными упорами. Пила закрыта кожухом с присоединяемым к нему мешком для сбора части образующихся в процессе пиления отходов.

Станки такой конструкции из-за необходимости ручного продвижения плиты при раскрое не обеспечивают высокой точности обработки, однако недороги и позволяют производить раскрой на полосы плит и заготовок практически неограниченной длины, например листов пластмассы большого формата или досок для строительства. Они могут использоваться и на малых производствах при изготовлении мебели - для чернового раскроя плит или раскроя ДВП на детали задних поликов, то есть там, где не требуется высокая точность размеров полученных элементов.

Более сложную конструкцию имеют станки с пильным суппортом, перемещаемым в горизонтальном и вертикальном направлении. Принцип их работы во многом подобен кульману с блоком линеек, передвигающихся по горизонтальным и вертикальным направляющим. Но о них - .