Лущение шпона

Лущение шпона — основная технологическая операция в прозводстве фанеры. Лущением называется процесс резания древесины в плоскости, параллельной направлению волокон, при котором чурак совершает вращательное, а лущильный нож поступательное движение на чурак.

В лущильном цехе выполняется подача чураков и их центровка в лущильном станке, лущение, рубка и укладка шпона, удаление и переработка вторичного сырья.

Качественный выход сырого шпона определяется сортовым составом сырья, пороками древесины, точностью установки чурака в шпинделях станка, состоянием станка, квалификацией оператора и транспортировкой шпона от станка к ножницам.

Основные пути увеличения качественного выхода шпона из сырья следующие: повышение точности центровки чурака в шпинделе лущильного станка; отбор кускового шпона; уменьшение диаметра карандаша.

Центрирование чураков в шпинделях станка может осуществляться по двум схемам базирования: по трем точкам и по четырем точкам. Лучшие результаты дает второй способ базирования, при котором противолежащие точки располагаются всегда на одинаковом расстоянии от будущей оси вращения.

Использование изношенного и плохо налаженного оборудования, нарушение режимов гидротермической обработки и лущения, параметров подготовки и настройки режущего инструмента приводят к появлению характерных дефектов лущеного шпона.

Состояние древесины, подвергаемой лущению, параметры, определяющие заточку лущильного ножа и его положение относительно чурака (угол заточки, угол резания, задний угол и др.); параметры обжима шпона (углы заточки прижимной линейки, угол обжима, угол между ножом и линейкой, радиус закругления кромки, высота установки)— основные факторы, характеризующие режимы лущения.

Состояние древесины — ее температура и влажность — оказывает существенное влияние на процесс лущения и качество получаемого шпона. Температура чураков, при которой обеспечивается качественное лущение, для различных пород древесины имеет свои минимальное и максимальное значения. С увеличением температуры древесины улучшаются ее деформативные свойства, однако нагрев древесины до слишком высоких температур нежелателен вследствие ухудшения качества поверхности получаемого шпона.

В процессе тепловой обработки сырья его влажность практически не изменяется, поэтому влажность чураков зависит от породы древесины, способов доставки и хранения сырья.

Угловые параметры резания характеризуются углом резания δ и дополнительным углом ε между касательной к кривой лущения и вертикалью. Угол резания

δ = α + β (1)

где α — задний угол, образованный задней гранью ножа и касательной к поверхности чурака в точке касания ножа; β — угол заточки ножа.

На рис.1 показана схема положения лущильного ножа по отношению к чураку.

Рисунок 1 – Схема положения лущильного ножа по отношению к чураку:1 – чурак, 2 – нож

Рисунок 2 – лущильный нож с фаской

Для увеличения стойкости ножей (особенно при лущении хвойной древесины) рекомендуется производить микрозаточку ножей — снятие микрограни шириной 1 мм под углом 24—25° со стороны задней грани ножа. Основной угол заточки β в этом случае находится в пределах 18—20° (рис.2).

Значение заднего угла α зависит от кривизны поверхности чураков, подвергаемых лущению. Рекомендуемое значение изменений заднего угла при лущении березовых чураков диаметром 25 см составляет 0,5-2°. Тогда оптимальное значение δ = 18,5-23°.

Положение ножа по отношению к чураку определяется высотой установки ножа относительно шпинделей h и расстоянием r, на котором находится нож от оси вращения чурака. Эти параметры оказывают влияние на величину дополнительного угла е между касательной к кривой лущения и вертикалью.

В практике представляют интерес три характерных варианта установки ножа по высоте (для станков, в которых суппорт движется по горизонтальным параллелям) h относительно оси шпинделей и его влияния на изменение углов α и β: нож установлен выше оси вращения чурака (величина h положительна) — уменьшение радиуса r приводит к уменьшению а; нож установлен ниже оси вращения чурака на величину h = а – в процессе лущения а = const; нож установлен ниже оси вращения чурака на величину h > a — с уменьшением радиуса r угол а увеличивается.

Величина а — поднормаль траектории резания.

В зависимости от конструкции суппорта лущильного станка рекомендуемая высота установки лущильного ножа колеблется от +1 до -1 мм.

Знак «+» указывает на установку ножа выше, а знак «-» ниже оси шпинделей.

Обжим шпона при лущении древесины осуществляется специальным прижимным органом (прижимной линейкой). Положение прижимной линейки относительно ножа определяется двумя координатами S₀ и h₀.

При известном значении степени обжима Δ, %, величина S₀ находится из выражения

S₀ =S(100 - Δ)/100, (2)

где Δ - степень обжима, %;

S - толщина шпона, устанавливаемая величиной подачи суппорта на один оборот шпинделя лущильного станка.

Оптимальную степень обжима шпона в зависимости от его толщины S определяют из выражений:

для древесины березы, бука, ели, сосны, лиственницы

Δ =7S + 9, (3)

Δ_(1,15) =7·1,15 + 9 = 17,05 %

Δ_(1,5) =7·1,5 + 9 = 19,5 %

Степень обжима шпона Δ, %, выше которой начинается заметное разрушение поверхностных волокон, лежит в пределах: для древесины березы, липы, кедра, ели и лиственницы 35; для древесины ольхи и осины 45—50.

К параметрам обжима шпона относятся также (см. рис. 3): угол обжима α₁ между передней гранью и касательной к кривой лущения, проходящей через нажимную кромку линейки; угол наклона линейки δ₁, между задней гранью линейки и касательной к кривой лущения; угол между линейкой и ножом γ, образуемый нижней гранью линейки и передней гранью ножа.

S_{0 (1,15)} =1,15(100 – 17,05)/100 = 0,95 мм

S_{0 (1,5)} =1,5(100 – 19,5)/100 = 1,208 мм

Высота установки линейки относительно ножа h₀ определяем по табл. V.6. [1]

h_{0 (1,15)} = 0,12 мм

h_{0 (1,5)} = 0,23 мм

Рисунок 3 – Параметры обжима шпона

Для лущильных станков ЛУ17-10, у которых угол γ = 83. ..84°, а угол резания δ = 19. ..27°, линейку с нажимной кромкой следует затачивать под углом β₁ = 48. ..63°. Радиус закругления нажимной кромки ρ рекомендуется в пределах 0,2—0,3 (не более 0,5) мм.

Рисунок 4 – Профиль прижимной линейки

При лущении шпона с использованием линеек, имеющих нажимную микрогрань, их устанавливают так, чтобы нижнее ребро линейки находилось на уровне лезвия ножа.

Основные геометрические параметры прижимной линейки: угол заточки β₁ = 60°, радиус закругления нажимной кромки ρ = 0,3 мм.

Мы используется три лущильных станка ЛУ17-10 с коэффициентами загрузки К₃=0,81 каждый.