Статьи

Статья опубликована в специализированном журнале "Шпиндель", № 2 2006 год.

 

Анатолий Степанов

 

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.

 

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).

 

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.).

 

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.

 

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