Статьи

Шлифовальные станки для обработки древесины. Часть 1

Статья опубликована в специализированном журнале "Шпиндель", № 2 2006 год.
 
Анатолий Степанов
Редакция продолжает знакомить своих читателей с основньи типами деревообрабатывающих станков, историей их появления и совершенствования. Данный цикл статей посвящен группе шлифовальных станков.
Шлифовальные станки находят широкое распространение в различных деревообрабатывающих отраслях, в первую очередь в мебельном и столярном производствах, поскольку эти станки используются чаще всего на заключительные этапах технологического процесса. По технологическому назначению станки предназначены: для чистового шлифования плоских и криволинейных поверхностей до заданной шероховатости; для выравнивания поверхностей при обеспечении их плоского состояния; для калибрования по толщине древесностружечных плит и щитовых деталей. В зависимости от вида использования режущего инструмента, а это чаще всего шлифовальная лента, название групп этих станков говорит об их конструктивном исполнении: узко- и широколенточные, цилиндровые, дисковые и лепестковыеВ последнее время все больше внедряется, особенно для профильного шлифования, абразивный инструмент на основе нетканных и пористых полиуретановых материалов, а также некоторых природных минералов.
Автор искренне благодарит своих коллег по кафедре станков и инструментов Московского Государственного Университета леса за предоставленную возможность пользоваться их научными и учебно - методическими материалами при написании данного цикла статей.
 
Шлифование на деревообрабатывающих стан­ках представляет собой технологический про­цесс абразивной обработки древеси­ны чаще всего шлифовальной лен­той, являющейся гибким режущим многолезвийным инструментом. Процесс шлифования может реали-зовываться по различным схемам: либо бесконечной (закольцованной) движущейся шкуркой (рис. 1, а, б, в), либо шкуркой, закрепленной на ци­линдре или диске (рис. 1, г, д). Лен­точное шлифование может осущест­вляться свободной лентой (рис. 1, а), контактным прижимом ленты (рис. 1, б) либо прижимом рабочей частью шкива (рис. 1, в), что и предопределя­ет существующие конструкции стан­ков. Характер взаимодействия шкур­ки с обрабатываемым материалом при цилиндровом шлифовании и лен­точном шлифовании шкивной частью аналогичен.
В основном в качестве режущего инструмента применяется абразив­ная шлифовальная лента с нанесен­ным на основу большим числом ре­жущих элементов - микрорезцов из зерен абразивных материалов.
Рис. 1. Схемы шлифования на деревообрабатывающих станках:
а - со свободной лентой;
б - лентой с контактным прижимом;
в - лентой со шкивной рабочей частью;
г - шлифовальной лентой, закрепленной на цилиндре;
д - шлифовальной лентой, закрепленной на диске
 
При производстве абразивных материалов используются различные виды электрокорунда и карбида кремния, причем последние целесобразно применять для наиболее тя­желых условий шлифования, напри­мер древесностружечных плит.
Основой шлифовальной ленты являются чаще всего бумага специ­альных сортов или ткань, обладаю­щие высокой прочностью (рис. 2).
Рис. 2. Конструкция шлифовальной ленты:
а - поперечный разрез абразивной ленты;
б - лента с программированным расположением абразивного слоя;
1 - основа;
2 - первый слой связующего;
3 - абразивные зерна;
4 - второй (закрепляющий) слой связующего;
5 - участок с засыпкой абразивом; 6 - участок без абразива
 
Иногда применяют комбинированную основу, когда на бумагу наклеивается упрочняющий слой из хлопчатобу­мажной ткани. Связующее, удержи­вающее зерна на основе ленты, должно обладать хорошей адгезией к основе и зернам, требуемой теплопроводностью и эластичностью. При недостаточной прочности связующе­го зерна усиленно осыпаются, а при завышенной прочности - лента те­ряет работоспособность вследствие засаливания (заполнения микро­стружкой пространства между абра­зивными зернами).
Абразивные зерна крепятся на основе с помощью мездровых клеев или синтетических смол, причем зер­на наносятся на основу чаще всего в электростатическом поле, что позво­ляет получить равномерную засыпку абразива и заданную ориентацию его зерен относительно поверхности ос­новы.
По структуре нанесенного абра­зивного слоя различают шкурки с плотной насыпкой абразивных зерен, когда зерна покрывают всю поверх­ность основы, а также открытую структуру, когда зерна на основе раз­мещаются на заданном расстоянии друг от друга, покрывая 30-70% ее площади. В первом случае шкурка обладает низкой стойкостью вслед­ствие быстрого ее засаливания, по­скольку расстояние между зернами мало и недостаточно для размещения микростружек, которые в ходе шли­фования уплотняются, забиваясь в пространство между зернами и не позволяя им срезать новые стружки. Во втором случае засаливание шкур­ки менее интенсивно, так как про­странство между зернами позволяет разместиться стружке, а также спо­собствует ее выносу из впадин между зернами. Еще более эффективный метод борьбы с засаливанием за­ключается в использовании шкурок с прерывистой насыпкой зерен (рис. 2, б) по заданной программе (в виде простейшего периодического рисун­ка в форме наклонных чередующихся полос, шевронов, ромбов и т. д.).

 
УЗКОЛЕНТОЧНЫЕ ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
В узколенточных станках в качест­ве режущего инструмента использу­ется бесконечная (закольцованная) шлифовальная лента небольшой ши­рины (как правило, 60-300 мм), на­тянутая на двух или трех шкивах. В за­висимости от того, какая часть шли­фовальной ленты станка является ра­бочей - плоская или дугообразная (шкивная), а также от вида контакта ленты с древесиной, узколенточные шлифовальные станки классифици­руются следующим образом.
Станки с неподвижным столом применяются для шлифования пластей плоских деталей. Из ранее выпу­скавшихся отечественной промыш­ленностью станков наиболее извес­тен станок ШлНС-3 (НС - с Непо­движным Столом, 3 - третья моди­фикация), показанный на рис. 4.
В данной модели станка контактный стол 7, по которому скользит лента 5, располагается горизонтально. На станине 1 смонтированы передняя 12 и задняя 2 бабки. На передней бабке установлен электродвигатель 10, вал которого через муфту соеди­нен с валом ведущего шкива 11. На задней бабке расположен ведомый шкив 3, снабженный направляющим устройством 4. Шкив можно пере­ставлять в зависимости от длины шлифовальной ленты и поворачивать относительно вертикальной оси 6, чтобы обеспечить правильное дви­жение ленты. Обрабатываемую заго­товку прижимают сверху к шлифо­вальной ленте и удерживают руками. Для предотвращения движения заго­товки вместе с лентой предназначена упорная линейка 8. Приводной шкив снабжен ограждением 9, служащим одновременно и приемной воронкой для шлифовальной пыли, и присо­единяется к вытяжной вентиляции. На станке можно шлифовать детали и шкивной частью ведомого шкива.
 
Более широко, чем станки с непо­движным горизонтальным столом, распространены станки, в которых контактный стол располагается вер­тикально. Эти станки служат в основ­ном для шлифования кромок деталей, как прямолинейных, так и криволи­нейных. Примером такого станка мо­жет служить шлифовальный станок ШлНСВ (с Неподвижным Столом Вертикальным) и его аналоги.
Как правило, на станках этого типа обработка может проводиться с обеих сторон стола станка (рис. 5, а, б). Шли­фовальная лента 4 устанавливается на два обрезиненных шкива. С одной стороны стола на ограждении шлифо­вальной ленты станка (рис. 5, а) уста­новлены две направляющие линейки 5 и 7 (как на фрезерном станке), из про­межутка между рабочими кромками которых выступает контактный утюжок 6, выводящий шлифовальную ленту на некоторую величину за уровень на­правляющих линеек. С противоположной стороны станка (рис. 5, б) осуществляется шлифование протяжен­ным участком ленты, который сколь­зит по жесткой вертикальной направ­ляющей 3, установленной на столе. Поверхности вертикальной направля­ющей и контактного утюжка, взаимо­действующие со шлифовальной лен­той, для снижения трения покрыты ан­тифрикционным материалом на осно­ве графита или мелких стеклянных шариков. Скорость ленты в станках с ручной подачей обычно плавно регу­лируется в диапазоне 6-16 метров в секунду.

Рис. 5. Узколенточный шлифовальный станок с вертикальным неподвижным
а = общий вид;
б - вид сверху:
1,2- наклоняющиеся базовые столы;
3 - вертикальная направляющая ленты;
4 - шлифовальная лента;
5, 7 - направляющие линейки;
6 - контактный утюжок
 
Стол станка выполнен из трех ча­стей. Над центральной, неподвижной частью стола расположен шлифо­вальный агрегат с направляющими линейками, контактным утюжком и защитными ограждениями. Боковые части стола 1 и 2, служащие для ба­зирования и подачи деталей при об­работке, могут наклоняться к шлифо­вальному агрегату под углом до 45 градусов, что позволяет шлифовать под такими же углами и кромки дета­лей. В некоторых конструкциях стан­ков неподвижными выполнены столы, а разворачивается на нужный угол шлифовальный агрегат.
Станок снабжен системой осцил­ляции, работающей от отдельного электродвигателя и позволяющей в процессе шлифования обеспечивать одновременно с движением ленты вдоль вектора подачи заготовки еще и ее возвратно-поступательное дви­жение с частотой 2-5 Гц по вертика­ли с заданной амплитудой, как прави­ло, до 20-30 мм. При шлифовании с осцилляцией создаются условия для более благоприятного перерезания волокон древесины, снижения заса­ливания шлифовальной ленты и уст­ранения продольных царапин на об­работанной поверхности.
Станки со свободной лентой пред­назначены для шлифования выпук­лых поверхностей криволинейных де­талей с ручным ориентированием де­тали относительно ленты. Примером такого станка является станок ШлСЛ-3 (СЛ - со Свободной Лен­той). Конструктивно такой станок по­хож на станок с неподвижным столом, однако опорный стол у него отсут­ствует, и лента под действием усилия прижима прогибается, принимая форму детали.
В этих станках при шлифовании заготовка также прижимается к дви­жущейся ленте вручную. Такие станки применяются в основном в условиях малых предприятий. Ввиду простоты конструкций станков со свободной лентой, а также ограниченности их применения в настоящее время на описании этих станков останавли­ваться не будем.
В целом ряде станков прижим шлифовальной ленты к заготовке, расположенной на столе, обеспечива­ется с помощью контактных прижим­ных утюжков различного вида. В зави­симости от ширины утюжка, использу­емого в станке, последние различают по типам: с узким утюжком, установ­ленным на каретке, когда его ширина меньше ширины обрабатываемой де­тали; с длинным (протяженным) утюж­ком, превосходящим ширину детали; с узким профильным утюжком для час­ти профиля погонажной детали.

В станках с узким утюжком (рис. 6) бесконечная шлифовальная шкурка 6 устанавливается на двух горизонтальных шкивах - привод­ном 5 и натяжном 8. Станина станка выполнена в виде двух тумб 1, по на­правляющим которых вручную махо­виком 9 перемещается по высоте суппорт 2, несущий подвижный стол 3  с роликами, располагающийся под нижней ветвью шкурки. Стол пере­мещается с помощью рукоятки вруч­ную по направляющим 10 станины в направлении, перпендикулярном движению ленты. Шлифуемая деталь укладывается на стол каретки, а аб­разивная лента прижимается к ее поверхности узким утюжком 7, за­крепленным шарнирно на круглой скалке, расположенной вдоль дви­жения ленты, и перемещаемым так­ же вручную вдоль этой скалки в на­правлении стрелки. Шлифовальная пыль улавливается пылеприемником 4   и направляется в эксгаустерную систему.
Примером таких станков может служить станок типа ШлПС-6 (ПС - с Подвижным Столом), имеющийся практически на любом малом, да и не только, мебельном предприятии. Эти станки предназначены в основном для выглаживания поверхности детали.
Как правило, работа на таких станках непроизводительна и утомительна, поскольку одной рукой необходимо прижимать утюжок к детали и перемещать его по скалке, а второй рукой перемещать каретку с деталью поперек ленты. Существуют станки типа ШлПС-8, у которых движение каретки механизировано -поперечное перемещение каретки с деталью осуществляется с помощью пневмопривода.

Станки с длинным поперечным утюжком и конвейерной подачей яв­ляются дальнейшим развитием (мо­дификацией) станков с узким утюж­ком и представляют более совершен­ное и высокопроизводительное обо­рудование, которое можно встраи­вать в автоматические линии. Такие станки (рис. 7, а) снабжены двумя (или тремя) шлифовальными агрега­тами, у которых смежные ленты 10 и 11 движутся навстречу друг другу, причем иногда и с разными скорос­тями. Каждый шлифовальный агре­гат представляет собой два или три шкива 2, на которые натянута узкая шлифовальная лента. Привод вра­щения каждого из шлифовальных аг­регатов осуществляется от электро­двигателя 9 через ременную переда­чу 8. В пространстве, образованном закольцованной шлифовальной лентой и шкивами, смонтирована ус­тановленная на двух шкивах 13 тка­невая лента 1 с наклеенными на наружную поверхность фетровыми шевронами, так называемая протек­торная лента. Эта лента служит дг имитации открытой структуры шкур-| ки, позволяя улучшить отвод пыли и тепла из зоны шлифования. Протек­торная лента приводится в движение собственным ремнем от приводного шкива шлифовального агрегата или непосредственно от шкивов шлифо­вального агрегата (рис. 7, б). Над нижней ветвью протекторной лентой по всей ширине стола установлена прижимная балка 3 секционного ти­па, представляющая собой смонти­рованный на единой раме набор ин­дивидуальных прижимных утюжков шириной от 50 до 12,5 мм, каждый из которых приводится в движение от собственного пневмоцилиндра илу электромагнита. Подача шлифуемой
заготовки (чаще всего - щита) осу­ществляется с помощью приводного ленточного конвейера 5, приводимо­го в движение от электропривода 12 и скользящего по столу 6 станка, а прижим заготовки к ленте конвейера обеспечивается прижимными роли­ками 7 (или вальцами), расположен­ными перед шлифовальным агрега­том и за ним. Базирование щита при шлифовании осуществляется по нижней образующей этих роликов. За счет давления, развиваемого набором пневмоцилиндров или электромагнитов, шлифовальная лента про­давливается ниже базовой плоскости на 0,1-0,25 мм. Усилие прижима на шлифовальную ленту передается от утюжков через гибкую стальную пла­стину с наклеенной на нее фетровой лентой и антифрикционную тканевую ленту с покрытием из графита или мелких стеклянных шариков. Такая многослойная конструкция позволяет шлифовальной ленте плавно обле­гать поверхность щита, значительно уменьшая ее нагрев и износ, а также снижая риск прошлифовки по ребрам щита.
Перед прижимной балкой поперек конвейера установлен ряд датчиков (концевых выключателей) 4 по числу прижимных утюжков, которые управ­ляют их включением-выключением: ощупывая поверхность щита, датчики выдают команду в систему управле­ния станка на опускание только тех утюжков, набор которых соответству­ет ширине щита, при этом исключа­ется прошлифовка продольных ребер щита. Одновременно с датчиков по­дается команда на реле времени: утюжки прижмут шлифовальную лен­ту к щиту только тогда, когда его пе­редняя кромка войдет под прижим­ную балку на две трети длины утюжка, а отключатся после выхода задней кромки щита из-под утюжка на одну треть длины последнего. Это позво­ляет исключить прошлифовку пере­дней и задней кромок шлифуемого щита. Это особенно важно в тех слу­чаях, когда шлифуются рамочные конструкции либо когда форма дета­ли отличается от прямоугольной (на­пример, имеет форму диска).
В зависимости от вида шлифуе­мой поверхности и типа применяемой шкурки усилие, развиваемое прижимными утюжками, может регу­лироваться в достаточно широком диапазоне. Как правило, на первом шлифовальном агрегате устанавли­вается более грубая шкурка, а на по­следующих агрегатах ее зернистость ступенчато снижается.
В станках с контактным прижи­мом ленты шкивной частью шлифо­вальная лента располагается верти­кально или под некоторым углом к поверхности детали и прижимается к ней рабочим шкивом. Рабочий шкив выполняется либо целиком металли­ческим, либо его поверхность вулка­низируется резиной различной жест­кости для обеспечения требуемой эластичности контакта в зависимос­ти от вида обрабатываемого матери­ала и режимов шлифования. Часто на цилиндрической поверхности шкива делаются винтовые ^анавки, выпол­няющие ту же роль, что и шевроны протекторной ленты. В данном случае отсутствует трение скольжения об­ратной стороны ленты по поверхнос­ти шкива, что позволяет применять высокое удельное давление шлифо­вания без ущерба для стойкости ин­струмента. При этом начальное уси­лие натяжения ленты практически на порядок ниже, чем в случае с при­жимной балкой.
Узколенточные станки для шли­фования погонажных изделий служат для чистовой высококачественной обработки профильной поверхности различной формы и глубины с низким уровнем шероховатости, для чего не­обходимо снять равномерный и не­значительный по толщине наружный слой древесины. Для качественного шлифования нужно обеспечить оди­наковое удельное давление по всей площади контакта шлифовальной ленты, что достигается применением шлифовальных агрегатов с упругим контактным утюжком. Изготовить контактный утюжок под сложный про­филь детали достаточно трудно, осо­бенно если профиль имеет острые грани. Для этой цели шлифуемый профиль детали разбивается на ряд простых по форме элементарных участков, каждый из которых после­довательно шлифуется своим узко­ленточным шлифовальным агрегатом с   упругим    контактным   утюжком, имеющим форму контрпрофиля участка. Острые грани профиля, как правило, выводятся на границу смеж­ных участков. В качестве шлифоваль­ной ленты используется эластичная специальная лента на тканевой осно­ве, допускающая значительные изги­бы при прохождении под контрпрофи­лем без осыпания шлифовального зерна.
Шлифовальный агрегат включает раму, на которой смонтиро­ваны приводной шкив, получающий вращение от электродвигателя через ременную передачу, два базирующих ролика, на которые установлена уз­кая бесконечная шлифовальная лен­та, устройства натяжения и прижима ленты, а также элементы управления. Контрпрофиль устанавливается на прижимном башмаке шлифовально­го агрегата. Усилие прижима при шлифовании, как и усилие натяжения шлифовальной ленты, обеспечивает­ся с помощью пневмоцилиндров, ус­тановленных на раме агрегата. Шли­фовальный агрегат в сборе крепится на кронштейне станины и имеет воз­можность перемещения как по высо­те и ширине, так и поворота в плоско­сти профиля заготовки.
Шлифовальные агрегаты для каждого участка профиля монтиру­ются на единой станине друг за дру­гом. Подача заготовки с целью сни­жения мощности на подачу осущест­вляется отдельными модулями пода­ющего механизма, установленными между шлифовальными агрегатами и приводимыми в движение от одного электродвигателя через распредели­тельный вал и индивидуальные чер­вячные редукторы каждого модуля. Заготовка прижимается к движущей­ся обрезиненной ленте модуля пода­чи блоком прижимных роликов, име­ющих возможность разворота в пло­скости, нормальной подаче, для ко­пирования профиля детали. Этим обеспечивается надежное ее базиро­вание при движении через станок.

Такие станки могут иметь более десятка шлифовальных агрегатов, за счет чего и обеспечивают высокое качество шлифования профиля. На выходе станка для удаления остатков шлифовальной пыли могут быть до­полнительно установлены щеточный модуль и система пневмофорсунок.
К недостаткам таких станков в первую очередь следует отнести не­обходимость использования значи­тельных производственных площа­дей под установку, поскольку их длина может достигать 30 метров и более. Подробно эти станки описывались в одном из номеров нашего журнала.
Для профильного шлифования перспективна в использовании также появившаяся сравнительно недавно шлифовальная лента с эластичным (растяжение до 40%) материалом ос­новы. На поверхность контрпрофиля подготовленного заранее полиурета-нового диска (или диска из МДФ) приклеивается гибкая основа типа «липучка», на которую, в свою оче­редь, вручную плотно натягивается эластичная полоса абразивной ленты и прижимается по всей поверхности к липучке. После износа ленты она от­рывается от липучки и заменяется но­вой. Эта технология применяется для смягчения кромок щитовых деталей на обрабатывающих центрах путем установки предложенного инструмен­та на фрезерный шпиндель, а также для профильного шлифования на станках с ЧПУ,

Существуют вертикальные узко­ленточные шлифовальные станки, конструктивно выполненные как ленточнопильные (рис. 10).
Однако вме­сто ленточной пилы на двух обрезиненных шкивах закреплена заколь­цованная узкая шлифовальная лента. На кронштейне станины закреплены направляющие ролики и контактный башмачок с антифрикционным по­крытием, по которому скользит шли­фовальная лента в зоне шлифования. Контактный башмачок может быть в зависимости от обрабатываемой де­тали либо плоским, либо радиусным.
Стол станка может наклоняться относительно рабочей поверхности шлифования на заданный угол. На столе станка могут устанавливаться направляющие линейки. В сравнении со станками, оснащенными шлифо­вальной бобиной, рабочая поверх­ность такой ленты выше, а следова­тельно, больше ее ресурс.
 
 
 
На базе вертикальных узколенточ­ных станков выполнены и бесцентро­вые круглошлифовальные станки (рис. 11), в которых круглая заготовка по­дается по узкому столу, прижимаясь по касательной с помощью вращаю­щихся обрезиненных вальцов к одной вертикально движущейся узкой шли­фовальной ленте (или двум установ­ленным последовательно в одной пло­скости лентам разной зернистости).



 
ТЕЛЕФОН/ФАКС:     (495)267-47-74.
WWW. SPINDLE. RU. iNFO@SPINDLE.RU.
 
 
Полезная информация? Поделитесь ею

Контактный телефон

+7 (812) 600-11-77

Адрес

193230, Санкт-Петербург,
Дальневосточный проспект, д.13 к.3
info@abrasive.ru
© 2017 Центр Абразивов.
Копирование материалов с сайта
без указания источника запрещено.
Создание сайта
— «Gudzon webstudio»