Статьи

 

В первой части статьи мы представили вниманию наших читателей подробное описание материала для изготовления шлифовального инструмента, а также технологии изготовления шлифовальных шкурок. Эта публикация посвящена анализу видов шлифовального инструмента.

На сегодняшний день большинство деревообработчиков на своих предприятиях применяют следующие виды шлифовального инструмен­та: шлифовальные ленты, лепестковые шлифовальные круги, а также шлифовальные круги с наклеенной шкуркой. С их использованием может создаваться ряд шлифовального оборудования, отвечающего требова­ниям конкретного производства.

 

Данное изделие является наиболее распространен­ным и универсальным видом инструмента, изготавли­ваемым из шлифовальной шкурки. Ими оснащаются различные виды ленточно-шлифовальных станков и ручных шлифовальных машин и устройств, предна­значенных для калибрования и шлифования плоских и профильных мебельных деталей.

Для изготовления шлифовальных лент применяют­ся шлифовальные шкурки на тканевых, бумажных и комбинированных основах. Их размеры по ширине и длине весьма разнообразны и определяются техни­ческими параметрами оборудования, на котором они устанавливаются. В соответствии с ГОСТ 12439 бес­конечные шлифовальные ленты изготавливаются двух исполнений:

- шириной равной или менее ширины рулонной шли­фовальной шкурки с швом под углом 45-65°;

- шириной более ширины рулонной шлифовальной шкурки со швом или швами под углом 5-65°.

Ленты первого исполнения являются односекционными, т. к. они склеены из одного куска шлифовальной шкурки и имеют один шов. Во втором варианте они многосекционные, склеиваются из двух и более кусков шкурки и имеют соответственно большее количество швов. Гамма размеров шлифовальных лент, регламенированных стандартом весьма широка, например: ши­рина лент варьируется от 2,5 до 3940 мм, а длина — от 220 до 12500 мм. Указанные диапазоны размеров по­зволяют охватить практически все виды выпускаемого шлифовального оборудования с бесконечными лента­ми. Кроме того, допускается выпуск лент по заказу со специальными параметрами.

Широкие шлифовальные ленты шириной 400 мм и более достаточно трудоемки в изготовлении и требуют использования специального оборудования, поэтому, как правило, производятся на заводах-изготовителях шлифовальной шкурки или специализированных пред­приятиях. В последнее время в России работает до­статочно много фирм, занимающихся изготовлением лент как из отечественной, так и из импортной шли­фовальной шкурки, в связи с чем приобретение лент различных параметров не вызывает особых проблем. Тем не менее многие деревообрабатывающие и мебель­ные предприятия изготавливают узкие шлифовальные ленты шириной 80-200 мм собственными силами, по­скольку технология их производства не вызывает осо­бой сложности.

Для изготовления узких шлифовальных лент рулон шлифовальной шкурки разрезают на полосы необходи­мой ширины дисковыми ножами на специальных стан­ках. Затем лента обрезается в размер по длине на ры­чажных ножницах. Концы лент обрезаются под углом 45-75° при склеивании «на ус» или встык с подложкой, или под прямым углом при склеивании внахлест. Длина ленты L (мм) при двух вальцах одинакового диаметра d (мм) определяют по формуле L = п*d + 2*1ср + с,

где: 1ср — среднее расстояние между осями шкивов стан­ка, мм, с — припуск на склеивание, мм.

Длина шлифовальной ленты в различных сечениях должна быть одинаковой для обеспечения ее равно­мерного натяжения. Величина припуска на склеива­ние зависит от типа соединения концов ленты. При склеивании «на ус» припуск может составлять 5-65 мм. В зависимости от типа клея и основы кромки лент предварительно шлифуют под углом абразивными или алмазными кругами. При прямом склеивании внахлест абразивные зерна удаляются на длине с = 80-100 мм на одном конце ленты, при склеивании встык припуск отсутствует. При склеивании «на ус» клей наносится на отшлифованные кромки, при склеивании внахлест - на поверхность, с которой удалены абразивные зерна, а при соединении встык на обратную сторону ленты на­клеивают бумажную или полотняную полосу шириной 80-200 мм. Соединенные концы сжимают, используя [ специальное приспособление или пресс. Разность длин кромок шлифовальных лент не должна превышать 3 мм при ширине меньше или равной 1000 I мм, и 5 мм — при ширине более 1000 мм. Сопротивление разрыву шва должно быть не менее сопротивления разрыву шлифовальной шкурки, из ко­торой они изготовлены.

 

Перед использованием ленты освобождают от упа­ковки и развешивают на кронштейнах в помещении, температурно-влажностные условия которого одинако­вы с условиями цеха, где они будут эксплуатироваться. В подвешенном состоянии под нагрузкой ленты выдер­живают не менее 6 ч. Нагрузка назначается из расчета 1-2 Н на 1 см ширины ленты. Опорные кронштейны и грузы должны иметь диаметр 100-200 мм и длину, соответствующую ширине ленты, а также быть точно выверены в горизонтальной плоскости.

Перед установкой ленты в станок следует проверить, нет ли абразивных зерен на ее обратной стороне и кромках и, в случае надобности, удалить их, поскольку зерна повреждают вальцы станка и могут привести к надрыву кромок и последующему разрыву самой ленты. Не следует использовать ленты с надорванны­ми кромками, неправильно склеенные, с неровными краями.

 

 

 

Ленту надевают на сближенные шкивы, учитывая направление стрелок, нанесенных на нерабочую сто­рону ленты рядом с маркировкой, или так, чтобы наружное полотно склеенной ленты со стороны абра­зива шло по направлению ее движения. Затем ленту натягивают, перемещая неприводной шкив или на­тяжной ролик. Усилие натяжения ленты на тканевой основе должно быть 7,5 Н на 1 см ее ширины, усилие натяжения лент на бумажной основе определяется по стреле прогиба (около 20 мм) при легком нажиме на нее.

Чрезмерное натяжение ленты приводит к ее разрыву, а при слабом лента проскальзывает на шкивах и быстро перегревается. При длительных перерывах в работе на­тяжение шлифовальной ленты рекомендуется снижать. Перед пуском необходимо очистить обратную сторону ленты и вальцы от пыли.

В случае образования небольшого надрыва на кромке ленты его следует немедленно удалить, вырезав ножом или ножницами по плавной кривой линии.

 

Основными параметрами режима шлифования для шкурки определенной зернистости являются: удельное давление на шлифуемую поверхность, направление шлифования относительно волокон древесины, ско­рость резания и подачи, длина контакта с древесиной.

Удельное давление (q) в зоне контакта шлифовально­го инструмента с обрабатываемым материалом влияет на количество активных (режущих) зерен, а следова­тельно — на производительность процесса. Удельную производительность шкурки можно определить по эм­пирической формуле

аш = 1,12 * 10 -6 q/p * di-2 * ам * ан * ар, где:

q — удельное давление, Кпа;

р — плотность древесины, г/см³;

di — размер зерен основной фракции данного номера зернистости, мм;

ам — поправочный множитель, учитывающий мате­риал абразива (для электрокорунда ам = 1, для карбида кремния — 1,3);

ан — поправочный множитель, учитывающий способ нанесения абразивных зерен на основу (для гравита­ционного способа ан = 1, для электростатического -1,25);

ар — поправочный множитель, учитывающий влия­ние остроты шкурки (для острой ар = 1,4, средней остроты — 1, для затупленной — 0,7).

Вместе с тем увеличение удельного давления незна­чительно влияет на среднюю толщину срезаемых стру­жек и, как следствие, на шероховатость шлифованной поверхности. По опытным данным, увеличение удель­ного давления в 50 раз приводит к увеличению глубины неровностей на 5-14%.

Глубина неровностей на шлифованной поверхности может быть определена по эмпирической формуле

Rmmax = (110 + 20) di/p.

Лучшее качество обработки достигается при совпаде­нии направления шлифования с направлением волокон древесины (шлифование вдоль волокон).

Увеличение угла скоса способствует повышению про­изводительности процесса, однако при этом качество обработки ухудшается в результате образования ворса и рисок на обрабатываемой поверхности. При чисто­вом шлифовании угол скоса не должен превышать 15°.

Процесс резания при шлифовании осуществляется в зоне контакта материала со шлифовальной шкуркой, которая при ленточном шлифовании характеризуется длиной контакта Ik в направлении скорости резания. Этот показатель весьма важен, поскольку зернами шли­фовальной шкурки может быть срезано и унесено с поверхности обрабатываемого материала лишь такое количество стружки, которое может разместиться в межзерновом пространстве. При достаточно большой длине контакта стружка постепенно заполняет все сво­бодное пространство между зернами, и процесс эффективного резания прекращается. При дальнейшей эксплуатации шкурка скользит по поверхности, нагре­вается вследствие трения, на поверхности образуются прижоги, и лента может выйти из строя. На оптималь­ную длину контакта не влияет скорость шлифования, но в незначительной мере она зависит от удельного давления и породы древесины и определяющим обра­зом — от зернистости шкурки.

Например, оптимальная длина контакта при шлифовании с помощью утюжка соответственно равна:

- при зернистости 32 — 125 мм;

-16 - 100 мм;

-10 — 65 мм.

Скорость резания при шлифовании обычно находит­ся в пределах 10-30 м/с в зависимости от вида обраба­тываемого материала, схемы шлифования, кинематики оборудования и требуемой производительности.

Скорость подачи для заданных условий шлифования может быть рассчитана при известной удельной произ­водительности шлифования по формуле

U = 6*104 aniV Ik/Hi,

где: Hi — глубина шлифования (толщина снимаемого за один проход слоя).

 

Для обеспечения высокой производительности про­цесса и качества обработки детали шлифуют за два-три прохода, уменьшая зернистость шкурки и, соответ­ственно, глубину шлифования.

Операции шлифования должны производиться в по­мещениях с температурой 18-25°С и относительной влажностью 45-70%.

Ниже представлены режимы шлифования деталей из массивной древесины и облицованных натуральным шпоном (табл. 4), а также нитроцеллюлозных и полиэ­фирных покрытий (табл. 5)на узко- и широколенточ­ных шлифовальных станках.

Шлифовальные ленты используются не только для шлифования плоских поверхностей, но и для шлифо­вания профильных погонажных деталей и профильных кромок мебельных щитов (рис. 5). В этом случае лента прижимается к шлифуемой детали специальным утюж­ком, имеющим контрпрофиль обрабатываемой детали. Шлифовальные ленты для профильного шлифования изготавливаются из высокоэластичной шлифовальной шкурки на тканевой основе «j». Сложность шлифуемо­го профиля определяется степенью эластичности шлифовальной ленты, которая зависит от тканевой основы, применяемого связующего, а также от зернистости шкурки. При зернистости шкурки 32, 25, 12 радиус об­работки должен быть не менее, соответственно, 10, 6, 4 мм.

Скорость шлифовальных лент в зависимости от об­рабатываемого материала и лакокрасочных покрытий составляет от 1 до 12 м/с, скорость подачи у станков проходного типа — 5-30 м/мин.

 

Лепестковые круги предназначены для шлифования плоских, профильных и рельефных поверхностей мебель­ных деталей из натуральной древесины, облицованных натуральным шпоном, а также промежуточного шлифо­вания после крашения и грунтования перед отделкой. Лепестковые круги устанавливаются как на позиционном, так и проходном специализированном и универсальном шлифовальном оборудовании, а также на ручных шлифо­вальных машинах.

Общим элементом конструкции лепестковых кругов является несущая ступица или корпус, на котором различными способами закреплены лепестки из шлифовальной шкурки. На рис. 6 пред­ставлен простейший лепестковый круг, ступица которого может быть выполнена из металла, пластмассы, древесины, а также клеевых композиций с наполнителями.

Полосы шлифовальной шкурки (лепестки) могут кре­питься к ступице механически или с помощью клея. Для

шлифования профильных поверхностей лепестки пред­варительно заправляются под необходимый профиль. По мере работы и износа круги уменьшаются в диаметре, в результате чего в процесс резания вступают новые зерна и, таким образом, круг не теряет режущей способности.

Существует целый ряд конструкций сборных лепестко­вых шлифовальных кругов многоразового использования.

На внутреннюю втулку круга наматываются отдель­ные полосы шлифовальной шкурки, которые пропу­скаются через прорези внешнего кольца перед щеткой. По мере износа шкурки полосы вытягиваются на не­обходимую длину, а изношенную часть отрезают. Для шлифования профильных поверхностей полосы имеют нарезку.

В последнее время за рубежом и в России получили ши­рокое распространение лепестковые шлифовальные круги модульного типа. Их отличие состоит в том, что корпус (втулка, барабан), выполненный, как правило, из пластмассы, имеет пазы, в которые вставляются шлифо­вальные элементы.

 

Шлифовальный элемент представляет собой профиль­ную пластмассовую пластину, в пазы которой установлены полосы шлифовальной шкурки с нарезкой и подпорная щетка, выполненная из лески, сезаля и других материа­лов. По мере износа шлифовальные элементы заменяются новыми. В целях экономии щеток фирма «Квик-Вуд» ис­пользует конструкции пластин, позволяющие заменять шлифовальную шкурку, не меняя щеток.

Количество сегментов, устанавливаемых в корпусе, за­висит от его диаметра и может быть различным, Фирмы-производители предлагают круги с количеством шлифо­вальных элементов от 16 до 60. Диаметры корпусов - от 125 до 500 мм. Наружный диаметр лепесткового круга складывается из диаметра корпуса, размеров крепежной части шлифовального элемента и вылета шлифовальной шкурки с щеткой. Размер вылета определяет жесткость шлифовального элемента. С увеличением вылета жест­кость уменьшается, шлифовальный элемент становится более эластичным, что позволяет осуществлять более мяг­кое шлифование сложных и глубоких профилей. Величина вылета может находиться в пределах от 25 до 115 мм. Необходимая жесткость шлифовального элемента может быть также достигнута изменением плотности набивки и толщины щетины. Нарезка полос шкурки в шлифовальном элементе выполняется с шагом от 4 до 50 мм. Зернистость шкурки составляет от 50 до М28 (36 — Р600 по FEPA).

Ширина шлифовальных кругов (модулей) составляет 25, 50, 100 мм. Круги могут набираться в блоки необхо­димой ширины, обеспечивая шлифование деталей требуе­мых размеров.

Для шлифования рельефных поверхностей используют­ся лепестковые круги типа «Фладдер».

Конструкция круга представляет собой диск из шлифо­вальной шкурки с радиальной нарезкой, который может быть одинарным или сдвоенным. Из дисков набираются шлифовальные круги требуемой ширины, устанавливае­мые на вал через разделительные пенопластовые втулки. Принципиальное отличие этих кругов состоит в том, что рабочая поверхность дисков находится в плоскости их вращения, что позволяет обрабатывать достаточно глу­бокие и сложные профили. Диаметр дисков равен 250. 300 мм. На основе кругов данной конструкции создана целая гамма специализированного позиционного и про­ходного шлифовального оборудования, а также ручных

шлифовальных машин. Частота вращения кругов — 900-1500 мин¹.

 

Круги предназначены для шлифования профильных погонажных деталей из древесины после фрезерования, а также деталей, облицованных натуральным шпоном, на специализированном шлифовальном и универсальном оборудовании.

Простейшая конструкция кругов представляет собой корпус в виде тела вращения с посадочным отверстием. На рабочую часть корпуса, имеющую контрпрофиль об­рабатываемой детали, наносится абразивный материал. Абразив закрепляется связкой непосредственно на по­верхности корпуса или через подложку, которая в боль­шинстве случаев изготавливается из резины.

Представлен круг, состоящий из втулки, вы­полненной из легких сплавов, и рабочей части, сделанной из резины и имеющей контрпрофиль шлифуемой детали.

На поверхность резины посредством специальных клеев крепится высокоэластичная шлифовальная шкурка. В за­висимости от сложности профиля шкурка может приклеи­ваться как сплошным слоем, так и в виде полос.

Шлифовальный круг отлича­ется тем, что его рабочая часть выполнена в виде отдель­ных сегментов, установленных между металлическими втулками.

Шлифовальные сегменты могут крепиться непосред­ственно в пазах корпуса или предварительно наклеиваться на гильзу из прорезиненной ткани.

На основе данной конструкции производятся также сег­ментные шлифовальные ленты.

Конструкции сегментных кругов могут иметь посадоч­ное отверстие для непосредственной установки на шпин­дель или хвостовик для крепления в цанговом патроне. Последние виды инструментов применяются для шлифо­вания на обрабатывающих центрах.

 

Интересны конструкции сегментных кругов, состоящих из металлической оправки, в пазах которой закреплены подпружиненные резиновые колодки с накле­енной на их рабочую поверхность шкуркой.

В основании колодки приклеена пластмассовая планка для установки сегментов в пазы оправки. При необходимости за­мены шкурки колодка легко демонтируется и устанавливает­ся другая. Со снятой колодки изношенная шкурка удаляется и, для повторного использования колодки, наклеивается новая. Преимуществом такой конструкции является унифи­кация оправки, взаимозаменяемость и возможность быстрой замены колодок. Кроме того, колодки могут поставляться непрофилированными — в виде параллелепипеда — и про­филироваться непосредственно у потребителя (в этом случае колодки жестко крепятся в оправке специальными шпиль­ками и профилируются с помощью заготовки требуемого профиля, на которую приклеивается шкурка). Благодаря подпружиненности колодок нивелируютя возможные неточ­ности инструмента и обеспечивается их более мягкая работа. Круги могут иметь 4, 6, 8 колодок при наружном диаметре 130,180 и 200 мм (соответственно).

Максимальная частота вращения кругов — 1000 мин"¹.

Ряд фирм в целях увеличения срока службы резиновых элементов круга использует в качестве рабочего элемента специальные накладки, состоящие из термопластично­го пластика с наклеенной на его поверхность шкуркой. Накладки предварительно формуются вместе со шкуркой под необходимый профиль, а затем устанавливаются на корпус круга или на отдельные сегменты круга и зажима­ются фланцами.

 

В заключение хочется отметить, что деревообраба­тывающая и мебельная промышленность не стоит на месте, проектируя новые и все более сложные изделия, для которых, в свою очередь, нужен определенный шлифовальный инструмент. Но основные принципы изготовления остаются прежними. Ведь, как гласит известная русская пословица, все новое — это хорошо забытое старое.

июль-август 2008