|
|
Основное назначение
фрезерно-брусующих станков — изготовление бруса фрезерованием
горбыльной части бревна. Стружка, образуемая при фрезеровании, может иметь
заданные размеры, соответствующие требованиям стандарта на технологическую
щепу. Получение бруса и товарной щепы за один проход бревна, механизация и
автоматизация всех работ обеспечивают высокую экономическую эффективность
фрезерно-брусующих станков. Важнейшим их преимуществом является возможность
переработки тонкомерных сортиментов диаметром от 6 до 14 см, благодаря чему можно существенно пополнить ресурсы пиловочного сырья.
Устройство фрезерно-брусующих станков. Станки состоят из
механизмов подачи и ориентации бревен 1 и бруса 3, фрезерно-брусующего 2 и
многопильного 4 модулей. Такие модули имеют собственные механизмы подачи,
элементы базирования бревна и приводы. Модули могут быть смонтированы на
одной станине и иметь общий механизм подачи. Такие станки называют
агрегатными. Если модули автономно расположены в технологической
последовательности и конструктивно не соединены друг с другом, они образуют
фре- зерно-брусующие или фрезерно-пильные линии.
Фрезерно-брусующие станки работают следующим образом.
Круглые лесоматериалы поштучно поступают в механизм 1 для ориентации и подачи
бревен. Фрезерно-брусующий модуль 2 перерабатывает в щепу горбыльную часть
бревна, которое жестко зафиксировано и перемещается относительно вращающихся
фрез с постоянной скоростью. Это обеспечивает одновременное получение щепы и
бруса. После фрезерования брус подается центрирующим рольгангом 3 в
многопильный модуль 4, где распиливается на обрезные доски. В отдельных
случаях фрезерно-брусующие модули могут быть установлены перед лесопильными
рамами.
В настоящее время широкое распространение получили станки
для обработки бревен диаметром от 6 до 30 см, хотя конические фрезерные модули позволяют переработать бревна и более значительных диаметров [49]. В балансе
перерабатываемого сырья щепа составляет 40—44 %, пиломатериалы от 40 до 50 %
и опилки 10—12 %.
Классификация оборудования для одновременного получения
пиломатериалов и щепы путем фрезерования древесины осуществляется по
технологическим и конструктивным признакам. В зависимости от реализуемой
структурно-технологической схемы переработки сырья различают:
фрезерно-брусующие линии, фрезерно-пильные линии, фрезерно-обрезные станки.
Фрезерно-брусующие линии. (ФБЛ) за первый проход
бревна через модуль 1 ( 40) позволяют получать двухкантный брус и щепу. За
второй проход в фрезерно-бру- сующем модуле 2 получают щепу и четырехбитный
брус, который распиливают затем на пиломатериалы в многопильном модуле 3.
Полученные обрезные пиломатериалы торцуют в станках 4. Основное назначение
фрезерно-брусующих линий— переработка тонкомерной древесины диаметром от 6 до
14 см.
Фрезерно-пильные линии (ФПЛ) отличаются от ФБЛ тем,
что сразу после фрезерно-брусующего модуля 1 ( 40, б) в них устанавливают
двух- или четырехпильный модуль 2, в котором от каждой пласти двухкантного
бруса отпиливают по одной-две необрезной доске. Вся операция по обработке
бревна и получению необрезных досок, двухкант- ного бруса и щепы
осуществляется за один проход. После этого в другом фрезерно-брусующем модуле
3 получают щепу и четырехбитный брус, который распиливают затем в
многопильном модуле 4. Полученные пиломатериалы торцуют в станках 5, а
необрезные пиломатериалы обрабатывают в фрезерно-обрезных станках 6. Основное
назначение ФБЛ — переработка пиловочника диаметром от 14 до 24 см, а также шпальника больших диаметров.
Фрезерно-обрезные станки перерабатывают в щепу обзольные
кромки досок или горбыля.
По способу фрезерования древесины различают станки с
цилиндрическими ( 41, а, б, ж, з, и) или коническими фрезами ( 41, в, г, д,
е). Для распиловки древесины на пиломатериалы в фрезерно-пильных станках
используют модули с циркульными ( 41, к) или ленточными ( 41, л) пилами, а также лесопильные рамы ( 41, м).
Станки с цилиндрическими фрезами работают только с
попутной подачей. Набор цилиндрических фрез позволяет получать фигурный брус
ступенчатой формы ( 41, б), что увеличивает выход пиломатериалов. Двухконические
фрезы с од- нолезвийными ножами ( 41, в) или с большим числом резцов,
расположенных по спиралям ( 41, г), позволяют получать двухкантный брус.
Сдвоенные конические фрезы могут одновременно обрабатывать бревно по взаимно
перпендикулярным пластям, в результате чего образуется четырехбитный брус (
41, (?).
Иногда на торцах конических или цилиндрических фрез, на
одной оси с ними закрепляют целые пильные диски или сегменты ( 41 ,е,ж). Они
предварительно до измельчения отпиливают горбыль. Пилы позволяют улучшить
качество поверхности бруса и устранить боковые составляющие сил резания,
возникающие при коническом фрезеровании древесины.
Фрезерно-обрезные станки с помощью круглых пил и
цилиндрических фрез отпиливают рейки и одновременно измельчают их в щепу (
41, з). При обработке широких необрезных досок может быть дополнительно
установлена средняя пила. Станки могут иметь несколько наборов фрез
различного диаметра и ширины ( 41, и) для обработки горбылей по пласти и
кромкам. Они позволяют вырабатывать обрезные доски и щепу из малоценного
горбыля различных размеров.
Особенности процесса резания при выработке щепы
фрезерованием древесины обусловлены типом применяемых фрез. Однако кинематика
процесса резания клиновидным резцом,совершающего с фрезой вращательное
движение, остается той же, что и при резании в барабанных рубительных
машинах. Существуют две принципиальные схемы фрезерования древесины для
получения щепы и бруса: цилиндрическое и торцово-коническое.
При цилиндрическом фрезеровании угол встречи ножа с
древесиной является переменным ( 42, а). Лезвие ножа в начале процесса
внедрения в древесину перерезает ее волокна в торцово-поперечном направлении.
Передняя грань ножа скалывает частицы, отделяемые вдоль волокон. Толщина
получаемой щепы непостоянна и зависит от физико-механических свойств
древесины и ряда других факторов. Длина щепы, определяемая величиной подачи,
постоянна.
условия образования элементов щепы при цилиндрическом
фрезеровании хотя и сходны, но не идентичны тем, что имеются в барабанной
рубительной машине. По мере изменения угла перерезания волокон процесс
стружкообразования в рубительной машине обусловлен только торцовым резанием.
При фрезеровании этот процесс изменяется и торцовое резание переходит в
торцово-продольное. В результате щепа образуется не скалыванием, а отщепом
частиц. Другое отличие состоит в том, что в рубительной машине древесина
жестко опирается на контрнож, а при цилиндрическом фрезеровании такой опорой
служит сама древесина, которая легко деформируется под действием сил резания.
Поэтому в зоне выхода ножа наблюдается смятие волокон, отщепы и вы- рывы
кусков древесины. Пороки строения, особенно тангенциальный наклон волокон и
завитки, заметно увеличивают выход некондиционной щепы. Ухудшается и качество
поверхности бруса. С увеличением глубины фрезерования качество щепы
определяется также величиной подачи на один резец. Имеется несколько типов
цилиндрических фрез, среди которых наиболее падежными в эксплуатации являются
фрезы с эксцентричным корпусом, имеющие один или два резца. В передней части
гребня одной из конструкций такой фрезы ( 42, б) выполнена кольцевая выточка
типа «ласточкин хвост». Резец представляет собой полукольцо, на внешней
поверхности которого имеется гребень, по форме и размерам соответствующий
кольцевой выточке. Резец 3 устанавливают в корпус 5 заведением его гребня в
выточку до упора в винт 2. В гребне фрезы имеется также прорезь шириной 3 мм, благодаря которой боковые поверхности кольцевой выточки плотно притягивают резец к корпусу с
помощью винта 4. Регулировочный винт 2 с контргайкой 1 позволяет выдвигать
резец, чтобы сохранить постоянный диаметр резания при его износе и заточке.
При торцово-коническом фрезеровании горбыльная часть
бревен высотой Н измельчается в щепу ножами, расположенными на боковой
конусной поверхности фрезы ( 43, а). Две фрезы, обращенные друг к другу
вершинной частью усеченных конусов диаметром D, образуют при фрезеровании
двухкантный брус. Толщина бруса при измельчении бревен любого диаметра
регулируется изменением расстояния между торцами фрез. Важное преимущество
этого способа фрезерования— улучшение качества щепы и поверхности бруса.
Подача бревен вершиной вперед ( 43, б) способствует перерезанию сучков в
поперечном сечении, что заметно снижает сколы и вырывы кусков древесины с
сучками. При обработке бревен, подаваемых комлем вперед, качество обработки
снижается. Лезвие ножа перерезает тогда сучок^ по всей длине параллельно
продольной оси, и часто вырывает его вместе с древесиной. На поверхности
бруса остаются глубокие следы вы- рывов, а в щепе увеличивается содержание
крупных частиц.
Торцово-коническое фрезерование осуществляется
малоножевыми и многорезцовыми фрезами. Образование элементов щепы
малоножевыми фрезами ( 44, а, г) осуществляется при торцово-коническом
резании. В отличие от барабанных рубительных машин в щепу измельчается не все
бревно, а только горбыльная часть. Отсутствие контрножа сказывается на
качестве бруса. Поскольку на выходе ножа из зоны резания у бревна нет жесткой
опоры, происходят отщепы и сколы древесины по кромке бруса. Одна из кромок
плоского ножа в процессе работы перемещается вдоль образующейся пласти бруса
и оставляет на его поверхности глубокие риски.
Длина щепы при фрезеровании определяется величиной подачи.
Частицы древесины скалываются вдоль волокна передней гранью ножа ( 44, а).
Толщина щепы непостоянна при обработке малоножевыми фрезами. Она зависит от
состояния сырья, физико-механических свойств древесины и других факторов.
Заметим, что поверхность бруса образуется не резанием древесины лезвиями ножа,
а скалыванием частиц. Отделяемые от бруса вдоль волокон частицы создают на
его поверхности характерные неровности. Поэтому в малоножевых торцово-конических
фрезах для улучшения поверхности бруса дополнительно устанавливают зачистной
пильный диск ( 44, г), который засоряет щепу опилками.
Другая конструкция малоножевой фрезы снабжена двух-
лезвийным Г-образным ножом ( 44, д). Один конец плоского ножа здесь
отгибается на длину щепы и образует второе, короткое лезвие, которое должно
быть строго параллельно пласти бруса. При фрезеровании бревен таким ножом (
44, б) длинное лезвие перерезает древесину поперек волокон и скалывает
частицы, а короткое подрезает щепу вдоль волокон у пласти бруса. Благодаря
этому улучшается не только качество поверхности бруса, но и щепы, которая не
засоряется опилками. На практике получили распространение многорезцовые
торцово-конические фрезы ( 44, е), которые позволяют получать щепу не только
с заданной длиной, но и толщиной. Такие фрезы также имеют Г-образные ножи,
однако образование элементов щепы здесь происходит иначе ( 44, в). Ножи,
расположенные с превышением на толщину щепы, последовательно входят в
древесину один за другим. Длинное лезвие движется параллельно пласти бруса и
отрезает тонкий слой древесины, равный заданной толщине щепы. Короткое лезвие
перерезает древесину поперек волокна и скалывает частицы заданной длины.
Процесс измельчения древесины в щепу таким резцом представляет собой
комбинацию лущения и торцо- во-поперечного резания. Высокая скорость
фрезерования в сочетании с малой толщиной срезаемого слоя древесины улучшает
чистоту обработки поверхности бруса. Однако качество щепы, которую называют
иногда параллельной, снижается. Условия резания благоприятны для получения
трещиноватых частиц, а подрезающее лезвие скалывает тонкие игольчатые частицы
— спички. Длинная кромка резца может перелезать волокна не точно по оси
ствола, а поперек — под некоторым углом к оси. Это не только укорачивает
волокна, но и способствует легкому разрушению параллельной щепы.
|