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
§ 10. Раскрой плитных и листовых материалов из дерева
Схемы раскроя. Древесностружечные, древесноволокнистые, столярные плиты, фанеру и бумажно-слоистые пластики раскраивают сквозными резами, т. е. так, чтобы каждый рез разделял материал на части. Наиболее распространены три схемы раскроя: продольный, поперечный и смешанный (рис. 15).
Продольный (рис. 15, а) как самостоятельный вид раскроя применяется довольно редко. В большинстве случаев продольный раскрой применяют для подлежащих склеиванию заготовок с последующей их обработкой или для изготовления различного рода заглушин, совпадающих по длине с раскраиваемыми плитами, к которым не предъявляется строгих требований в отношении размеров и точности углов между смежными кромками. Данный вид раскроя, как правило, предшествует последующему поперечному раскрою получаемых полос.
Поперечный раскрой (рис. 15, б), как и продольный, встречается очень редко и применяется в тех же случаях. Чаще всего он является продолжением раскроя продольных полос на форматные заготовки.
Смешанный (рис. 15, в) сочетает в себе раскрой по двум предыдущим схемам и выполняется на одном и том же станке без снятия отрезанных полос и переналадки. Раскрой производят па многопильных станках с пилами продольного и поперечного резания или на специальных однопильных станках с продольным и поперечным ходом пилы.
Раскрой ведут сквозными пропилами, но получение разноформатных заготовок в процессе раскроя производят смещением отрезанных полос относительно друг друга или включением пил, находящихся на разных расстояниях одна от другой. Наиболее рационален раскрой, позволяющий получить наибольший процент полезного выхода.
Карты раскроя. Карты раскроя - это графически представленное расположение заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. В масштабе на формате раскраивае-мого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки.
Карты раскроя составляются с учетом следующих факторов: максимального выхода; комплектности деталей разных размеров и назначения при раскрое партии плит в соответствии с объемом производства; минимального количества типоразмеров деталей при раскрое одной плиты или листа; минимального повторения одних и тех же деталей в разных картах раскроя.
Разработка оптимальных карт (планов) раскроя плитных и листовых материалов предусмотрена двумя способами - без применения ЭВМ и с помощью ЭВМ.
Установлено, что при составлении оптимальных карт раскроя и их реализации значительное влияние оказывают технологические и конструктивные факторы.
К технологическим факторам относятся в основном: размеры исходного материала и деталей мебели; величина припусков на дальнейшую обработку; величина припуска на опиливание для создания базовых кромок; количество типоразмеров заготовок, выпиливаемых из одной плиты (листа) материала.
В мебельной промышленности раскраивают ДВП, ДСтП не-облицованные и облицованные (ламинированные), ДВП с лакокрасочным покрытием, фанеру. Размеры указанных материалов и их предельные отклонения предусмотрены соответствующими ГОСТами, однако для оптимального плана раскроя необходимо выбирать размеры исходного материала, предпочтительные для данных деталей.
Эффективное использование материалов определяется кратностью размеров заготовок, которая устанавливается в соответствии с конструкторской документацией на изделие. При раскрое ДВП с печатным рисунком и фанеры необходимо соблюдение заданного направления рисунка или волокон в заготовках. Для деталей из ДСтП припуски на дальнейшую обработку устанавливают по длине и ширине. Размеры припусков зависят от вида раскраиваемого материала. Для заготовок, которые в дальнейшем подлежат облицовыванию, устанавливаются припуски на опиливание и фрезерование (в зависимости от оборудования). Детали мебели, используемые без облн-цовывания, например изготовленные из ДВП или фанеры, выпиливаются без припусков на обработку.
Для получения заготовок (деталей) точных размеров, правильной геометрической формы (с учетом допускаемой ГОСТом косоугольности плит и листовых материалов) необходимо создание чистовых базовых кромок (величиной 12... 15 мм), которых в зависимости от типа станка может быть одна или две. Величина пропила составляет 4... 5 мм и зависит от толщины пил.
Учитывая конструктивные особенности разгрузочных устройств оборудования и необходимость обеспечения рациональной организации труда рабочих на разгрузке и сортировке заготовок, количество типоразмеров заготовок, выпиливаемых из одного листа исходного материала, принимается не более 3.
К конструктивным факторам относятся: максимальные размеры обрабатываемого материала; количество пильных агрегатов у станка; размеры максимальной ширины полосы, отрезаемой продольной пилой; размеры минимальной ширины полосы, обрезаемой продольной пилой; минимальное расстояние между поперечными пилами; минимальное расстояние между продольными пилами; максимальная высота пропила; производительность оборудования; время на переналадку; режим работы. Эти факторы определяют особенности оборудования для раскроя и определяются его технической характеристикой.
Методика составления карт раскроя вручную. Эта методика предусматривает определенную систему правил составления плана раскроя плит на заготовки или детали, требуемые на планируемый период. Для этого необходимо произвести следующие действия.
1. Составить спецификацию, содержащую наименование заготовок (деталей), их размеры, площадь, количество на планируемый период, размеры исходного материала и его площадь.
2. Спецификацию заготовок записать в порядке убывания площадей.
3. Вычертить на листе карту раскроя, лучше в масштабе 1: 20.
4. Выполнить раскладку деталей (заготовок) на поле карты, учитывающую возможности оборудования, следующим образом: найти расположение продольных резов путем наилучшей укладки заготовки с большей площадью, затем подобрать остальные заготовки из спецификации и заполнить оставшуюся площадь.
5. Сведения по каждой карте занести в таблицу (форма 1), цель заполнения которой - достигнуть комплектности по всем типам заготовок и определить общее количество листов на планируемый период.
Как видно, оптимизация процесса раскроя - сложная задача и решается с помощью ЭВМ. Это возможно при наличии математической модели задачи, описывающей условия раскроя.
При наличии большого числа типоразмеров заготовок решение задачи с помощью ЭВМ может дать значительный эффект. При решении задачи по оптимизации раскроя плит используется алгоритм двойственного симплекс-метода на множестве карт, разрабатываемых ЭВМ при неявно заданной матрице ограничений. Такие задачи на ЭВМ решаются в три этапа.
1. Ввод информации о потребных заготовках, получение полос при различных вариантах сочетания с учетом возможных поворотов заготовок и применяемого оборудования.
2. Решение задач линейного программирования с выявлением базисного варианта допустимых решений уравнений по комплектности, нахождение оптимального варианта.
3. Печать выходной информации в форме оптимальных черт раскроя.
Применение ЭВМ при разработке раскройных карт позволяет повысить выход заготовок на 3 % и сократить сроки разработки карт раскроя. Широкое использование отраслевой системы, унификация щитовых элементов упрощают решение задач по оптимизации раскроя и дают возможность довести полезный выход заготовок до 95... 96 %
При разработке карт раскроя полезный выход (по данным ВПК.ТИМ) должен быть не менее, %: ДСтП 92, плит столярных 85, твердых ДВП с лакокрасочным покрытием 88...90, фанеры 85.
Технология и оборудование раскроя. При небольших объемах производства раскрой производится на обычных круглопильных станках, оснащенных специальными столами для размещения раскраиваемых плит. Однако эти станки малопроизводительны, неудобны в эксплуатации и не обеспечивают требуемой точности раскроя.
В ряде случаев рационально пользоваться трехпильными форматно-обрезными станками ЦТЗФ-1. Станок предназначен для форматной обрезки и раскроя пачки плитных и листовых материалов толщиной до 50 мм. Использование станка ЦТЗФ-1 возможно при продольной или поперечной схеме раскроя плитных материалов и пластиков. Однако, как правило, в этих случаях необходима установка еще круглопильного станка с кареткой для раскроя материала в окончательный размер. При этом резко возрастают трудозатраты, падает производительность труда, снижается процент полезного выхода.
Наиболее производительно раскрой плитных материалов может быть выполнен на станке с программным управлением ЦТМФ. Станок состоит из двух участков - продольного и поперечного. На продольном участке производится отпиливание продольной полосы материала, на поперечном - раскрой продольной полосы на форматы. Загрузка станка автоматизирована. Разгрузка - ручная.
Продольный участок состоит из станины с роликовым столом, продольного
пильного суппорта и прижима. На столе смонтированы пневмоцилиндры для
поперечного и продольного базирования раскраиваемого пакета. Сверху по
обеим сторонам станины смонтированы направляющие, по которым
перемещается каретка. Спереди и сзади каретки расположены два ряда
толкателей и зажимов для захвата пакета и его подачи на позицию
продольного раскроя. Поперечный участок состоит из станины, на которой
смонтирована на консолях траверса с поперечными пильными суппортами. За
поперечным участком
установлены штанги для приема раскроенных заготовок.
Принципиальная схема раскроя плитных материалов на многопильном станке дана на рис. 16. Вначале продольная пила 1, расположенная под рабочим столом, отпиливает полосу пакета заданной ширины. После произведенного продольного реза ложение. Расположенный за пилой перемещаемый стол приподнимается и принимает на себя отрезанные полосы. Затем стол движется в поперечном направлении и плита группой пил
2 делится на заготовки заданной длины. Количество поперечных пил в зависимости от конструкции станка может быть разным. Однако в процессе раскроя не всегда участвуют одновре-менно все поперечные плиты. Это, как правило, диктуется необходимыми размерами заготовок.
Станок модели ЦТМФ с загрузчиком и укладчиком входит в состав линии раскроя листовых и плитных материалов МРП-1, схема которой дана на рис. 17. Процесс раскроя материала, загрузка и выгрузка его автоматизированы. Программное управление может быстро изменить схему раскроя, которая даег максимальный выход. Раскрой осуществляется одной продольной и десятью поперечными пилами. На этой линии можно вести раскрой по пяти программам. Станок ЦТМФ, входящий в линию, имеет высоту пропила 60 мм, и в зависимости от толщины раскраиваемого материала количество плит в закладке меняется.
Принцип работы линии заключается в следующем. Стопа плит высотой до 800 мм устанавливается автопогрузчиком на напольный конвейер 1, который перемещает ее на платформу подъемного стола 2. Каретка 3 многопильного станка ЦТМФ, перемещаясь над стопой, своими упорами сталкивает пакет из нескольких плит на позицию базирования, где он базируется и фиксируется зажимами каретки. В зажатом состоянии пакет перемещается кареткой в станок 7 на позицию продольного раскроя.
После остановки каретки включается продольный прижим, приводы вращения, подъема и подачи продольного пильного суппорта. По окончании распиливания полоса остается на поддерживающих кронштейнах. Продольный прижим поднимается, включая подъем направляющих, и стол снимает с поддерживающих кронштейнов отрезанную продольную полосу материала.
В начале движения стола поднимаются секционные упоры и базируется материал. Одновременно включаются и опускаются поперечные пильные суппорты, что запрограммировано на штекерной панели. После того как стол переместится в крайнее заднее положение, поперечные пилы поднимаются, стол опускается, оставляя раскроенные полосы на штангах, и возвращается в исходное положение.
Последующим ходом стола раскроенная полоса переталкивается па приемный роликовый конвейер 6 укладчика и передается на роликовый конвейер сталкивателя 5. Отсюда стрелой сталкивателя раскроенный материал сдвигается на подъемный стол 4 до упорной базирующей линейки. Доталкива-тели и стрела выравнивают пакет в продольном и поперечном направлениях. После этого подъемный стол опускается на шаг равный толщине уложенного пакета.
Раскроенные заготовки в зависимости от транспортабельности пакета складируются в стопы высотой до 1000 мм. Наличие двух подъемных столов позволяет укладывать раскроенные заготовки в две разные стопы, при этом в каждой стопе складируются заготовки одинаковых размеров по ширине и длине. Раскроенные заготовки автоматически подаются в соответствии с нх размерами на тот или другой подъемный стол с помощью программного устройства укладчика.
С подъемных столов уложенный материал поступает на внутрицеховые конвейеры, на которых стопы раскроенных заготовок разделяются на отдельные стопы. Разделение стоп происходит в результате более высокой скорости цеховых конвейеров по сравнению со скоростью подачи подъемных столов. Для того чтобы можно было подобрать необходимую разность скоростей, приводные ролики платформы подъемных столов имеют бесступенчатое регулирование частоты вращения.
Линия МРП-1 может работать как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме. При работе линии в полуавтоматическом режиме раскроенный материал можно укладывать вручную. В этом случае каждую поступающую из станка полосу материала вручную снимают с остановленного приемного конвейера укладчика или с нее вручную удаляют крупные деловые отходы. После этого оператор включает приемный конвейер укладчика. Оставшаяся часть материала или последующие полосы раскроенного материала, не требующие вмешательства оператора, переходят на сталкиватель, где процесс передачи и укладки осуществляется автоматически. Снятые вручную заготовки укладываются на траверсную тележку или другое транспортное внутрицеховое устройство.
Отходы, получаемые при выравнивании продольных кромок, распиливаются одновременно с поперечным раскроем первой полосы. В виде относительно коротких обрезков они сталкиваются на склиз за пределы приемных штанг и поступают на конвейер уборки отходов, который размещается внизу под направляющими стола раскроечного станка. Отходы от боковых кромок проваливаются в проемы между штангами непосредственно на конвейер отходов. Крупные деловые отходы, как правило, используются для изготовления изделий ширпотреба, как вторичное сырье или как топливо.
Особое значение приобретает вопрос полного использования отходов плитных материалов, и в этой связи весьма эффективно склеивание кусковых отходов. Сращенные кусковые отходы вновь раскраиваются и калибруются. Применяются для сращивания отходов нетиповые вертикальные ваймы с гидравлическим или ручным зажимом. Склеивание холодное или с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). Наиболее прогрессивная технология использования отходов предусматривает создание комплекса оборудования для раскроя плит с промежуточным сращиванием на автоматизированном оборудовании. Конструкция такой линии (рис. 18) предусматривает склеивание полноформатных плит по длинной стороне в непрерывную ленту, раскрой на полосы необходимой ширины, склеивание полос в непрерывную ленту и окончательный раскрой на детали заданного размера. Внедрение такой технологии позволит добиться почти 100%-ного выхода ДСтП, а также достичь полной автоматизации процесса раскроя.
Древесностружечные и твердые древесноволокнистые плиты вызывают быстрый износ режущего инструмента, поэтому для раскроя их желательно применять пилы с пластинками из твердых сплавов. Особое внимание следует уделять чистоте и точности раскроя и прямолинейности кромок щитов.
На поверхностях щитовых деталей не допускаются дефекты механической обработки: сколы, задиры, выщербины, если они не устраняются последующей обработкой.
Рис. 18. Схема линии раскроя ДСтП с промежуточным
сращиванием:
1 - автоматический загрузчик; 2 - станок для фрезерования кромок плит с
устройством для нанесення клея; 3 - пресс для продольного сращивания
плит (по длинной стороне); 4 - однопильный станок для продольного
раскроя на полосы; 5 - станок для фрезерования кромок с устройством для
нанесения клея; 6 - пресс для поперечного сращивания; 7 - слой
продольного сращивания; 8 - станок для поперечного раскроя на детали
заданного формата; 9 - автоматический укладчик
Режим раскроя плитных и листовых древесных материалов
Скорость резания, м/с......................................50 ... 60
Диаметр пил, мм..................... 360 . . . 400
Число зубьев дисковых пил, оснащенных пластинками из твердого сплава (тип I), шт......................................56 ... 72
Число зубьев круглых плоских пил, шт........................72 . . . 120
Подача на зуб для пил дисковых, оснащенных пластинками
Из твердого сплава, мм...................0,06 . . . 0,04
Подача на зуб для пил круглых плоских, мм.......0,04 . . . 0,02
Раскрой отделанных и облицованных древесных плит является новым прогрессивным направлением в механической обработке древесины и древесных материалов. Применение этого метода по сравнению с технологией раскроя неотделанных плит с последующим облицовыванием и отделкой в щитах дает большой экономический эффект. В настоящее время разработаны различные способы раскроя облицованных и отделанных древесных плит, конструкции инструментов и станков.
Применяемое оборудование не обеспечивает высокой производительности и высокого качества раскроя отделанных плит. На обработанных кромках щитов наблюдаются сколы, трещины и отслаивание отделочного покрытия. Только в отдельных случаях, при пониженных требованиях к качеству обработки, можно сразу после раскроя облицовывать кромки щитовых деталей.
Поэтому раскрой отделанных и облицованных большефор-матных плит еще мало отличается от аналогичной обработки необлицованных плит. Он часто производится на том же оборудовании, тем же инструментом, при тех же режимах. Но для улучшения качества раскроя смену пил производят в 3...10 раз чаще и пакет плит берут в 1,5...2 раза меньшей толщины. При этом обычно оставляют определенный припуск для последующей чистовой обработки на линиях для обработки кромок, где она выполняется в основном методом цилиндрического фрезерования и шлифования посредством комбинации рабочих головок.
Производительность многопильных станков для раскроя листовых и плитных материалов определяется по формуле (15).
Пример. Определить производительность в смену станка ЦТЗФ при раскрое ДСтП размером 3660x1830x16 мм на заготовки размером 1617Х Х388Х16 мм. Одновременно раскраиваются три плиты.
Решение. Определяем время Тст, необходимое для раскроя ДСтП на заготовки. При площади заготовки 0,627 м2 ориентировочное время на 100 заготовок 0,834 ч .
В производстве изделий из древесины широко используют плитные, листовые и рулонные полуфабрикаты из древесных материалов, изготавливаемые в соответствии с требованиями стандартов на них. Получаемые предприятиями стандартные форматы этих материалов раскраивают на заготовки нужных размеров. Основными ограничениями при осуществлении раскроя плитных и листовых материалов являются количество и размеры заготовок. Количество типоразмеров заготовок должно соответствовать их комплектности на выпуск изделий, предусмотренных программой. Раскрой плитных и листовых материалов в отношении организации по назначению получаемых заготовок принято делить на три вида: индивидуальный, комбинированный и смешанный. При индивидуальном раскрое каждый формат полуфабриката раскраивается на один типоразмер заготовки. При комбинированном виде раскроя из одного формата можно выкраивать по нескольку различных типоразмеров заготовок. При смешанном раскрое возможно использование вариантов индивидуального и комбинированного раскроя для различных случаев. Эффективность раскроя по рациональности использования материалов оценивается коэффициентом выхода заготовок.
В производстве изделий из древесины широко используются древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Организация рационального раскроя их является важнейшей задачей современного производства. Повышение коэффициента выхода заготовок из древесностружечных плит на 1% в общем итоге их потребления выражается экономией миллионов кубометров плит, эффективность в денежном выражении составит миллионы рублей.
Эффективность раскроя зависит от применяемого оборудования и организации процесса раскроя плит и листовых материалов. По технологическим особенностям применяемое при раскрое плит оборудование можно разделить на три группы.
К первой группе относятся станки, имеющие несколько суппортов продольного пиления и один - поперечного. Раскраиваемый материал укладывают на стол-каретку. При движении стола в прямом направлении суппорты продольного пиления раскраивают материал на продольные полосы. На каретке имеются переставные упоры, воздействие которых на конечный выключатель вызывает автоматическую остановку каретки и привод в движение поперечного суппорта пиления.
Ко второй группе относятся станки, имеющие также несколько суппортов продольного пиления и один поперечного, но стол каретки состоит из двух частей. При продольном пилением обе части стола составляют одно целое, а при обратном движении каждая часть движется отдельно до стопорной позиции, определяющей положение поперечного реза. Таким образом достигается совмещение поперечных резов отдельных полос.
К третьей группе относятся станки, имеющие один суппорт продольного пиления и несколько суппортов - поперечного. После каждого хода суппорта продольного пиления полоса на подвижной каретке подается для поперечного раскроя. При этом срабатывают те суппорты, которые настроены на раскрой данной полосы. Суппорт продольного пиления может выполнять несквозной рез (подрезание). Кроме этого, имеются однопильные форматно-раскроечные станки.
1. Первая группа оборудования ориентируется на выполнение простейших индивидуальных раскроев. Это дает низкий коэффициент использования материала. При реализации более сложных схем после продольного раскроя возникает необходимость в съеме отдельных полос со стола с дальнейшим их накоплением для последующего индивидуального раскроя. При этом резко возрастают трудозатраты, падает производительность.
2. Вторая группа позволяет выполнять схемы раскроя с разнотипностью полос, равной двум. При большой разнотипности возникают те же трудности, что и в первом случае.
3. Третья группа позволяет выполнить раскрой более сложных схем с разнотипностью полос до пяти. Эта группа оборудования имеет высокую производительность и наиболее перспективна.
Линия раскроя листовых и плитных материалов МРП предназначена для раскроя древесных листовых и плитных материалов на заготовки в мебельном и других производствах.
Раскрой выполняется одной продольной и десятью поперечными пилами. Оригинальное подающее устройство позволяет снимать со штабеля и одновременно подавать к режущему инструменту пачку из нескольких листов материала. В процессе подачи и обработки раскраиваемая пачка находится в зажатом состоянии. Пачки подаются с повышенной скоростью, резко уменьшающейся при подходе к рабочей позиции. Все это обеспечивает высокую производительность и повышенную точность раскроя материала. Специальные электрические блокировки делают работу на линии безопасной и защищают механизмы линии от повреждения. При отключении линии происходит электротермодинамическое торможение шпинделей режущего инструмента. На мебельных предприятиях используют станки с автоматической подачей, имеющие одну продольную и десять поперечных пил. На таком станке можно вести раскрой по пяти программам. Поперечные пилы устанавливают на программу вручную. Минимальное расстояние между первой и второй поперечными пилами (левой по ходу подачи) 240 мм. Между остальными пилами минимальное расстояние 220 мм. Станок может раскраивать одновременно две плиты по высоте толщиной 19 мм или три плиты толщиной 16 мм каждая. Резы продольной пилы по программам должны производиться с последовательным уменьшением оптимальных полос. Например, первый рез 800 мм, второй - 600, третий - 350 и т. д.
Плиты укладывают на загрузочный стол поперек и выравнивают по перемещаемой упорной линейке. Нажатием рукоятки, расположенной под рабочим столом, продольную пилу приводят в рабочее положение, и она отрезает первую полосу пакета плит. В период рабочего хода отрезанная полоса укладывается на рычаг и зажимается пневматическими прижимами, что делает невозможным смещение пропила. После произведенного продольного реза пила уходит под стол и возвращается в исходное положение. Во время опускания продольной пилы расположенный за ней перемещаемый стол приподнимается над уровнем рычага и принимает на себя отрезанные полосы. Затем стол движется в поперечном направлении. Левая крайняя пила, установленная стационарно, обрезает кромку плиты (10 мм) для создания базы. Остальные поперечные резы выполняются согласно выбранной программе. Раскроенные заготовки по наклонной плоскости подают настол и укладывают в стопы. Затем цикл раскроя повторяется согласно выбранным программам. На автоматическом станке можно производить поперечную и продольную распиловку древесностружечных плит в стопе высотой до 80 мм по заранее установленной программе. Станок оснащен раздельными опорными столами. Каждая из частей стола может отдельно приводиться в движение, что необходимо при смешанном раскрое. Поперечные распиловки выполняются после того, как части стола совмещены по поперечным резам. Поперечный рез сквозной на всю ширину плиты. При раскрое плит со сквозными поперечными резами все части стола соединяются и работают синхронно. Стол загружают с помощью загрузочного устройства. Пакеты, уложенные загрузчиком, выравнивают по длине и. ширине автоматически. Выровненный пакет зажимается на тележке стола автоматически закрывающимися зажимными цилиндрами и подается на продольные пилы или поперечную пилу в зависимости от установленной программы. Пилы вращаются в противоположных направлениях таким образом, что подрезающая работает при попутной, а основная пила при встречной подаче. Подрезающая пила имеет настроечное перемещение в осевом направлении для точной установки относительно диска основной пилы. При обрезке плит на этом станке получается точный рез без выкрашивания даже очень чувствительного к нему материала на кромках. Имеются полуавтоматические станки, у которых также используются подрезающие пилы, но поступательное перемещение при раскрое совершает пильный агрегат при неподвижной плите. Заготовки перемещаются или вручную до упора в ограничительную линейку, или кареткой, позиции которой устанавливаются посредством настраиваемых упоров (в соответствии с шириной продольных пазов) и конечных выключателей. Такой станок используется для форматного раскроя панельных ламинированных материалов и облицованных пластиком. Точность раскроя выполняется до 0,1 мм. Производительность станка при обрезке древесностружечных плит на требуемый формат равна 5,85 м3/ч. На станке вместо органов ручного управления подачей материала при продольном раскрое можно установить автоматический толкатель, который контролируется электронным устройством. Последнее программируется на выполнение определенных пропилов с применением пильного полотна необходимой толщины. При раскрое древесностружечных плит применяют пилы дисковые диаметром 350-400 мм с пластинками из твердого сплава. Скорость резания при этом равна 50-80 м/с, подача на зуб пилы зависит от обрабатываемого материала, мм: древесностружечных плит 0,05-0,12, древесноволокнистых плит 0,08-0,12, фанеры при продольном резе 0,04-0,08, фанеры при поперечном резе до 0,06. Раскройные карты. Для организации рационального раскроя плитных, листовых и рулонных материалов технологами разрабатываются карты раскроя. Карты раскроя представляют собой графическое представление расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. Для составления карт раскроя необходимо знать размеры заготовок, форматов подлежащего раскрою материала, ширину пропилов и возможности оборудования. Поступающие на предприятие древесностружечные плиты обычно имеют поврежденные кромки. Поэтому при разработке карт раскроя необходимо предусмотреть предварительную опиловку плит для получения базовой поверхности по кромке. Если выкраивают заготовки с припуском, предусматривающим их опиливание по периметру на дальнейших операциях, то такое опиливание кромок плит можно исключить. При разработке карт раскроя необходимо учесть конкретно все особенности поступаемых материалов. В масштабе на формате раскраиваемого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки. Если раскраивают облицованный материал, ламинированные плиты, фанеру и подобные древесные материалы, то при составлении карт раскроя необходимо располагать заготовки на формате с учетом направления волокон на облицовке. В таком случае заготовки имеют определенность размера вдоль и поперек волокон. Составление карт раскроя для крупного предприятия является важной, сложной и трудоемкой задачей. В настоящее время разработаны методики 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. При составлении карт раскроя оставляют только те приемлемые варианты, которые обеспечивают выход заготовок не менее установленного предела (для древесных плит 92%). Процедура оптимизации процесса раскроя сложная и решается с помощью ЭВМ Рыкунин С. Н., Тюкина Ю. П., Шалаев В. С. Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств: Учебное пособие. - М.: МГУЛ (Московский государственный университет леса) - 2005 - с. 198.
Следовательно, процесс раскроя плитных листовых и рулонных материалов проще, чем досок, поскольку при их раскрое нет ограничений по качеству, цвету, дефектам и др., они стабильны по качеству и формату.
Раскроем называется деление материалов режущим инструментом на детали или заготовки требуемых размеров и формы. Исходным сырьем для раскроя служат листовые материалы (плиты, фанера) и доски из древесины лиственных и хвойных пород. Из листовых материалов получают детали или заготовки, из досок - брусковые заготовки.
К деталям, изготовляемым из листовых материалов, относятся, например, задние стенки шкафов, донья ящиков. Такие детали получают сразу заданного размера, без припуска на последующую обработку.
Заготовки из листовых материалов и досок представляют собой отрезки определенных размеров и формы с припусками на дальнейшую обработку. Заготовки из листовых материалов имеют припуски по длине и ширине, из досок - по длине, ширине и толщине.
При раскрое сырых материалов учитывают как припуски на последующую механическую обработку, так и припуски на усушку.
При раскрое необходимо обеспечить максимальный выход заготовок из раскраиваемых материалов, под которым понимают выраженное в процентах отношение объема полученных заготовок к объему раскроенного материала. Нормы полезного выхода заготовок в мебельном производстве составляют не менее: из столярных плит - 85%, древесностружечных плит - 92, древесноволокнистых плит - 90, фанеры - 85%. Нормы полезного выхода брусковых заготовок при раскрое досок приведены в табл. 3.
Раскрой листовых материалов. При раскрое листовые материалы распиливают вдоль и поперек на заготовки нужных размеров и формы. Чтобы обеспечить максимальный выход заготовок из плит стандартных размеров, составляют карту раскроя. Такой метод раскроя материалов без учета их качества по заранее установленной схеме называется групповым.
Карта раскроя представляет собой выполненный в масштабе чертеж раскраиваемого листового материала в плане. На план наносят несколько вариантов раскроя листового материала с указанием размеров получаемых заготовок и количества деталей каждого размера. Оптимальные варианты раскроя листа оценивают с учетом максимального выхода заготовок из листа, комплектности выхода заготовок разных размеров и назначения их в соответствии с планом производства изделий мебели, минимального количества типоразмеров заготовок в одной карте раскроя, минимального повторения одних и тех же заготовок в разных картах раскроя.
Для решения задач оптимального раскроя листовых материалов при большом числе типоразмеров получаемых заготовок на предприятиях пользуются электронными вычислительными машинами.
Для раскроя листовых материалов в условиях серийно-массового производства применяют двух-, трех и многопильные форматные станки ЦФ-2, ЦТЗФ, ЦТМФ.
Двухпильные форматные станки позволяют при раскрое за один проход вырезать заготовку сразу по длине или ширине. При работе на двух спаренных двухпильных станках можно получать заготовку, вырезанную по длине и ширине (рис. 53, а). При работе на трех- и многопильных станках вырезают заготовки сразу с четырех сторон (рис. 53, б, в). Одновременно раскраивают несколько листов, уложенных в стопу на каретке 4, Конвейеры 1 подают каретку на пилы 2 и 3. Толщина стопы устанавливается паспортными данными на станок. Процесс загрузки листовых материалов в станок механизирован. Около форматного станка устанавливают устройство для загрузки листовых материалов в станок, а при выходе из станка раскроенных заготовок предусматривается подстопное место для их укладки. Станок обслуживают двое или трое рабочих.
В условиях индивидуального производства для раскроя применяют круглопильные станки с ручной подачей Ц-6 или ручные электропилы.
Листовые материалы раскраивают на станках при следующих режимах: скорость резания 50-60 м/с, подача на зуб пилы 0,04- 0,06 мм.
Раскрой досок. Раскраиваемые доски могут иметь недопустимые пороки древесины. При раскрое эти пороки должны быть удалены. Поэтому при раскрое досок применяют индивидуальный метод раскроя с учетом размеров и качества досок по наиболее рациональной схеме.
При раскрое по схеме I доску сначала распиливают поперек, затем полученные отрезки распиливают вдоль. При раскрое по схеме II операции выполняют в обратном порядке. В обоих случаях при раскрое удаляют недопустимые пороки древесины. Полезный выход заготовок при раскрое по схеме II примерно на 3% больше, чем по схеме I.
Увеличить полезный выход заготовок можно, применив разметку отрезков (схема III) или доски (схема IV). Предварительное строгание доски (схема V) позволяет лучше видеть пороки древесины и выбрать наилучший вариант раскроя.
Применение разметки при раскрое досок удорожает стоимость раскроя примерно на 12-15% по сравнению со стоимостью раскроя, где разметка не предусмотрена. Поэтому введение разметки в каждом случае решается отдельно, с учетом всех экономических
факторов. Разметку обязательно выполняют при раскрое досок из древесины ценных пород (орех, красное дерево и т. п.) и раскрое досок на криволинейные заготовки.
Полезный выход криволинейных заготовок можно увеличить, если предварительно склеивать отрезки. На рис. 54,а показаны три отрезка доски, из которых можно вырезать четыре заготовки для задней ножки стула. Если эти отрезки предварительно склеить, то можно получить пять таких же заготовок (рис. 54, б). Непременное условие раскроя склеенных заготовок - высокая прочность клеевого соединения.
Для поперечного раскроя досок применяют круглопильные торцовочные станки Ц-6, ЦМЭ-3, ЦПА-2 с ручной или механической подачей режущего инструмента, для продольного раскроя - круглопильные прирезные станки с механической подачей ЦА-2А, ЦДК4-2, ЦДК-5 и круглопильный станок с ручной подачей Ц-6. В условиях индивидуального производства используют также ручные электропилы.
Поперечный и продольный раскрой досок на станках производят при следующих режимах: скорость резания при поперечном раскрое 50-60 м/с, подача на зуб пилы 0,04-0,1 мм; скорость резания при продольном раскрое 45-50 м/с, подача на зуб пилы 0,06-0,12 мм.
Для выпиливания криволинейных заготовок применяют ленточнопильные станки ЛС80-1, ЛС40-1. Заготовки на ленточнопильных станках выпиливают со скоростью резания 30-35 м/с и при подаче на зуб пилы 0,08-0,15 мм.
Рационально организован раскрой досок на мебельных предприятиях с прямопоточным производством и механизацией внутрицехового перемещения заготовок. На рис. 55 приведена схема потока раскроя досок на прямолинейные брусковые заготовки на базе торцовочного однопильного и многопильного станка с механической подачей.
Доски по узкоколейке 1 подаются из сушильного цеха на подъемный лифт 2. Платформа лифта может опускаться ниже уровня пола, чтобы доски в штабеле 3 могли располагаться на любом уровне, удобном для рабочего. Доски из штабеля подаются на приводной роликовый конвейер 13 и торцуются на торцовочном станке 12. Отрезки досок с не приводного роликового конвейера 6 по цепному конвейеру 11 поступают на не приводной роликовый конвейер 4, откуда подаются на многопильный станок 10 для продольного раскроя и с роликового конвейера 6 укладываются на секции 7 напольных не приводных роликовых конвейеров. При необходимости повторного продольного раскроя отрезки на многопильный станок подаются ленточным возвратным конвейером 5.
Раскроенные заготовки на дальнейшую обработку транспортируются узкоколейной тележкой 8. Отходы удаляют через люки 9.
На схеме места расположения рабочих показаны наполовину зачерненными кружками, штабель необработанного материала обозначен прямоугольником с одной диагональю, обработанного - прямоугольником с двумя диагоналями. Этими условными обозначениями будем пользоваться и в дальнейшем, при описании организации рабочих мест и производственных потоков.
Точность раскроя. Допускаемые отклонения формы и расположения поверхностей при раскрое на станках при получении из листовых материалов и досок заготовок, не подлежащих повторной обработке, приведены в табл. 4.
При раскрое отклонения от номинальных размеров заготовок, подлежащих повторной обработке, устанавливаются с учетом вида последующей обработки. Во всех случаях эти отклонения должны быть наименьшими.
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 - .
