Анализ шлифовального оборудования и усовершенствование обрабатывающего узла термопротяжным устройством для получения требуемой шероховатости
Для снижения шероховатости поверхности древесных материалов и дальнейшего её облагораживания в настоящее время широко используют шлифование на шлифовальных станках. Шлифовальные станки в технологическом процессе деревообработки выравнивают и выглаживают поверхность, доводят до плоского состояния и калибруют на заданную толщину. Шлифование- это процесс абразивной обработки поверхности деталей с преобладанием резания Существует несколько типов шлифовальных станков: узко- и широколенточные, цилиндровые, дисковые. В узколенточных станках в качестве инструмента используется бесконечная шлифовальная лента шириной от 80 до 300мм., натянутая на шкивы. Узколенточный шлифовальный станок (рисунок 1.3a) имеет стол 1, предназначенный для шлифования плоских деталей, над которым расположена горизонтальная рабочая ветвь ленты 2. Станки этого типа наиболее распространены при шлифовании древесных материалов. [110]
а) б)
Рисунок 1.3 Шлифовальный станок: а) узколенточный, б) со свободной лентой
1- рабочий стол, 2- рабочая ветвь шлифовальной ленты
Имеются и станки со свободной лентой применяющиеся для шлифования криволинейных деталей (рис.1.3б).
Станки с контактным прижимом классифицируются на две группы: с прижимным утюжком и с прижимом шкивной частью (рис.1.4)
Рисунок 1.4 Шлифовальные станки с контактным прижимом: а) на каретке, б) конвейерный, в) с узким утюжком
Из числа первых можно выделить станки, в которых используется узкий утюжок размером меньше обрабатываемой детали, устанавливаемый на каретке 1 (рисунок 1.4а), и станки, в которых длина утюжка больше детали, подаваемой на конвейере (рисунок 1.4б). В станках с узким утюжком (рисунок 1.4 в) горизонтально расположенная шлифовальная лента 1, натянутая на два шкива 2 и 6. Под нижней частью находится каретка 3, перемещаемая в ручную рукояткой по направляющим 5 поперёк ленты. Заготовка укладывается на каретку, а лента к её поверхности прижимается с помощью рукоятки утюжком 4. Утюжок закрепляется шарнирно и в ручную перемещается вдоль ленты по стрелкам А. [29] Работа на этих станках малопроизводительна и утомительна, поэтому делаются попытки механизировать рабочие перемещения. Для этого установили пневмоцилиндр, который перемещает каретку. Рычаг управления цилиндром смонтирован на месте прежней рукоятки ручного перемещения. Более совершенен и производителен станок с прижимным утюжком и конвейерной подачей (рис.1.5). Станок имеет две узкие шлифовальные ленты 10 и 11, движущиеся навстречу друг другу со скоростями 12 и 24 м/с. Вращение на шкивы 2 подаётся от индивидуальных электродвигателей 9 через клиноременные передачи 8. Между утюжком и шлифовальной лентой на двух шкивах 1 натянута рифлёная (протекторная) лента. Её назначение- уменьшить износ утюжка и улучшить отвод шлифовальной пыли и тепла из зоны резания. Подача материала осуществляется смонтированным на столе 6 ленточным конвейером 5, имеющим индивидуальный привод от мотора- редуктора 12. Стол имеет установочное механическое перемещение по высоте. Деталь к столу прижимается роликами 7.
Рисунок 1.5 Функциональная схема шлифовального станка с прижимным утюжком и конвейерной подачей
Контакт между шлифовальной лентой и обрабатываемом материалом обеспечивается с помощью удлинённого секционного утюжка 3. Каждая секция имеет свой пневмопривод, который приводит опускание и подъём нижней опорной поверхности утюжка. Базирование обрабатываемого материала происходит на верхние ролики, расположенные по обе стороны утюжка. За счёт давления в пневмоприводе опорная поверхность утюжка выступает ниже линии базирования на 0,2 мм и благодаря фетровой подложке облегает поверхность материала. В зависимости от выполняемых операций для создания наилучших условий прижима давление в пневмокамере регулируется. Рассмотренный нами узколенточный станок оборудован устройствами, упрощающими его эксплуатацию, а именно: пневматическим натяжением шлифовальной ленты, воздушными форсунками для очистки лент, цепным поперечным щёточным конвейером для очистки отшлифованных поверхностей и др. Станок легко может быть встроен в автоматическую линию. [29]. На рисунке 1.5 представлена схема, получившая повсеместное применение на плитных заводах для калибровки и шлифования поверхностей, включающие ряд лент разной зернистости при массе оборудования до 80 т и мощности приводных электродвигателей до 300 кВт.
В Российской федерации большое распространение получил отечественный широколенточный калибровально-шлифовальный станок ДКШ – 1 (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 Схема калибровально-шлифовального станка ДКШ-1
В нижней 12 и верхней 4 станинах расположены соответственно нижний 14 и верхний 6 шлифовальные агрегаты для одновременной обработки сверху и снизу плиты 1. Каждый шлифовальный агрегат состоит из контактного 8 и натяжного 5 вальцов, по которым движется бесконечная шлифовальная шкурка 7, двух пневмоцилиндров, обеспечивающих необходимое для работы натяжение ленты, одного пневмоцилиндра, предназначенного для осциллирования ленты, и механизма управления лентой. Контактный валец прижимает шлифовальную шкурку к плите во время её обработки. Для управления осциллированием с каждого края шкурки установлено пневматическое сопло. При боковом смещении вдоль вальцов шкурка перекрывает одно из сопел, что вызывает переключение цилиндра. В результате чего балка, на которой установлен натяжной валец 5, наклоняется и шкурка начинает смещаться от перекрытого сопла. Калибруемая плита удерживается снизу и сверху двумя передними 3, 15 и двумя задними 9, 11 столами, на которых установлены подающие вальцы 2 и 10 и башмаки 13, центрирующие плиту в процессе её обработки. За счёт центрирования плиты обеспечивается одинаковая толщина снимаемых слоёв с обеих её пластей [119].
Для калибровки ДСтП в широколенточных станках применяют шлифовальные шкурки зернистостью 40 – 50 по ГОСТу 3647 – 80. Получаемая при этом поверхность имеет заметные риски. Поэтому после первого станка плиту пропускают через второй станок, в котором применяют шлифовальные шкурки зернистостью 16 – 25 с более мелким зерном. В результате пропуска плиты через два станка шероховатость поверхности плиты Rm достигает 200 – 320 мкм по ГОСТ 7016 – 82 [119].
Отмечается, что в шлифовальных станках достигается удовлетворительное выравнивание поверхности образца и не обеспечивается чистовая обработка высокого качества. Для получения нужной шероховатости необходима равномерная калибровка с незначительным снятием слоя образца по толщине. Этого, например, можно достичь, обеспечив одинаковое давление по всей площади контакта в шлифовальной ленте. В частности подобный способ применяется в шлифовальных агрегатах с эластичным утюжком. [31]
Общим недостатком шлифовальных станков является большой расход шлифовальной ленты, так как к отшлифованной поверхности предъявляются жёсткие требования. В частности высота неровностей чистой древесины при последующей обработке нитроцеллозными и беспарафиновыми полиэфирными лаками должна быть не ниже 16 мкм и не выше 32 мкм - при отделке полиэфирными парафинсодержащими лаками. Кроме того, на отшлифованной поверхности не допускаются царапины, забои, вырыв волокон, различные следы, прошлифовка. После крашения щита происходит поднятие перерезанных волокон древесины, в следствии чего происходит увеличение ворсистости и ухудшение чистоты поверхности мебельного щита. Таким образом, используемые в настоящее время в мебельном производстве шлифовальные станки делают операцию подготовки мебельных заготовок к отделке трудоёмкой, дорогостоящей и не позволяющей достичь устойчивого качества по всей поверхности заготовки. Как показали исследования, применение термопрокатного станка позволяет улучшить качество подготовки щитов, повысить производительность труда, сократить расход шлифовальной шкурки за счёт сокращения количества операций шлифования, исключить операцию грунтования и снизить расход лаков.
На основе анализа НТИ по калибрующим станкам представлены известные и предлагаемые автором системы привода режущих органов и формообразующих узлов для поверхностной обработки плит с целью калибрования и снижения шероховатости.
В соответствии с целью работы в основу исследований положены:
Анализ деформационных характеристик композиционного материала и выявление их взаимосвязи с режимами целеноправленной обработки;
Разработка технологии обработки материала термопротяжкой как основы снижения трудозатрат при требуемом качестве работ;
Расчёт и экспериментальное исследование поведения узлов оборудования, собранных оригинальным образом;
Разработка конструктивных схем, чертижей для НИИ, КБ и производственных предприятий.