книги из ГПНТБ / Тюкина, Ю. П. Общая технология лесопильно-деревообрабатывающего производства учебник

§ 34. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ И Ш ЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

ПОНЯТИЕ О ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Форма и точные размеры изделий и деталей, входящих в изде­ лие, определяются чертежом. Размеры деталей, указанные на чер­ теже, называются номинальными. Действительные размеры деталей, получаемые путем механической обработки заготовок на станках, будут отличаться в большей или меньшей степени от номинальных размеров. При изготовлении деталей необходимо стремиться к по­ лучению деталей точных размеров, тогда детали при сборке в узлы и изделие не будут нуждаться в дополнительной подгонке.

Т о ч н о с т ь о б р а б о т к и — показатель того, насколько изго­ товленная деталь но форме, размерам и шероховатости поверхности соответствует детали, заданной по чертежу. Формируется она на первых стадиях технологического процесса.

На точность обработки влияют ряд факторов, а именно: свойст­ ва обрабатываемого материала, методы и приемы обработки, выбор технологических баз, точность станков, инструмента и приспособле­ ний, размеры обрабатываемых деталей и т. д.

На точность обработки деталей большое влияние оказывают такие свойства древесины, как изменение влажности, внутренние напряжения, остающиеся в древесине после сушки, твердость, неод­ нородность строения в продольном и поперечном направлениях, на­ личие разнообразных пороков и др.

Изменение влажности обработанной детали сопровождается изменением размеров детали в поперечном сечении и нередко одно­ временным изменением формы (короблением).

Предупредить изменение влажности древесины в процессе обра­ ботки можно в случае, если в обработку будет поступать древесина,

весины в изделии в период его службы. В зависимости от назначе­ ния изделий и условий их эксплуатации эксплуатационная влаж­ ность будет различной. Например, для строительных изделий (окна, двери) она составляет 12—15%, для мебели, деталей внут­ ренней отделки помещений, музыкальных инструментов — 6—10%.

В цехах, где обрабатывают древесину, необходимо поддержи­ вать определенную влажность (34—76%) и температуру (18— 25° С) воздуха.

Изменение влажности древесины может наблюдаться и в про­ цессе ее обработки. Так, при склеивании и фанеровании водораст­ воримыми клеями детали увлажняются водой, содержащейся в клеевом растворе. Чтобы избежать отрицательного влияния этого увлажнения древесины на точность деталей при дальнейшей обра­ ботке, необходимо детали после склеивания и фанерования высу­ шить опять до эксплуатационной влажности и только после этого подвергать механической обработке.

171

ВЛИЯНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

Методы обработки деталей на станках для придания им опре­ деленной формы и точных размеров могут быть различными. Раз­ личают работу по промерам деталей, по разметке раскраиваемого материала и по настройке станка. В зависимости от метода работы точность обработки деталей будет различной.

Р а б о т а на Ст а н к е по п р о м е р а м заключается в том, что нужного размера детали добиваются путем многократного про­ хода ее через станок (рейсмусовый, токарный). После каждого про­ хода детали через станок ее замеряют и режущий инструмент уста­ навливают на снятие слоя такой толщины, которая после нового прохода обеспечила бы получение размера детали возможно бли­ же к заданному.

Точность обработки при таком методе работы будет зависеть от точности измерительного инструмента, употребляемого рабочим для замеров детали, и от минимально возможной толщины снимае­ мого слоя с детали при приближении ее размера к требуемому. Практически минимальный слой, снимаемый за один проход, на­ пример на строгальных станках, составляет около 0,5 мм. Следова­ тельно, в этом случае можно достигнуть точности обработки в пре­

которые указывают места будущих пропилов, отверстий. Доску, за­ готовку или деталь устанавливают на столе или на каретке станка так, чтобы резание происходило по нанесенным меткам.

Точность обработки по разметке зависит от точности используе­ мой линейки, от внимательности рабочего-разметчика, от точности совпадения резов с метками и от точности и жесткости станка.

Метод работы по разметке также мало производителен, трудое­ мок, точность обработки деталей еще меньше, она не превышает

± 1 мм. Этот метод применяют в случае обработки небольших пар­ тий деталей и при необходимости раскроя древесины с наименьши­ ми отходами.

В серийном и массовом производстве основным методом работы является работа на настроенных станках. Н а с т р о й к а — такое регулирование станка, инструмента и приспособлений, которое за­ ранее определяет положение детали на станке по отношению к ин­ струменту для получения точно заданного размера. Настраивают станок в два этапа. Сначала регулируют станок, инструмент и при­ способление мерительным и-струментом, затем пропускают пробные детали и по результатам их обработки производят окончательную регулировку. При этом следует учесть, что настройка должна вес­

172

тись на пробных деталях той же породы и размеров, которые подле­ жат обработке. Точность обработки деталей при работе на настро­ енных станках значительно выше, чем при работе по промерам и разметке.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ БАЗЫ

Для получения надлежащей точности обработки деталей необ­ ходимо, чтобы детали занимали определенное положение на станке по отношению к режущему инструменту. Это обеспечивается соот­ ветствующей настройкой станка и 'базированием детали в станке или в приспособлении во время обработки. Базирование детали достигается закреплением или прижимом ее к тем или иным по­ верхностям станка или приспособления. При этом деталь лишается частично или полностью свободы перемещения. Базирование возможно в том случае, если сама деталь имеет базовые поверх­ ности.

Кроме базовых поверхностей у деталей, устанавливаемых в ста­ нок или приспособление, имеются поверхности прижима и обраба­ тываемые поверхности. Базирование необходимо не только при механической обработке на станках, но и при сборке в узлы и изделие. Различают конструктивные и технологические базы.

К о н с т р у к т и в н ы е ' базы — это отправные поверхности, ли­ нии или точки, на которые ориентируется конструктор при разра­ ботке изделия. Они определяют положение рассматриваемой на чертеже поверхности, линии или точки детали по отношению к дру­ гим поверхностям, линиям или точкам той же детали, а также по­ ложение одной детали по отношению к другим деталям изделия. Конструктивными базами могут быть осевые линии, линии и поверх­ ности (грани) какой-либо детали, от которых устанавливают разме­ ры и относительно которых ориентируют положение других дета­ лей изделия.

Т е х н о л о г и ч е с к и е б а з ы — это поверхности, линии или точки, на которые ориентируются при обработке или сборке дета­ лей и узлов. Они могут не совпадать с конструктивными. Техноло­ гические базы, в свою очередь, подразделяются на установочные и сборочные.

У с т а н о в о ч н о й б а з о й называется совокупность поверхно­ стей детали, определяющих заданное положение ее относительно режущего инструмента. При наличии установочной базы можно автоматически получать одинаковую обработку всех деталей в пар­ тии с заранее заданной точностью.

С б о р о ч н а я б а з а — совокупность поверхностей, которые оп­ ределяют положение детали в изделии по отношению к другим де­ талям. Например, у поперечных брусков, собираемых в рамку на сквозной открытый шип (см. рис. 99, б), сборочной базой будут бо­ ковые поверхности шипов и их заплечики. Положение поперечных брусков в рамке по отношению к продольным брускам будет опре­ деляться этими поверхностями.

173

Б А З И Р О В А Н И Е Д Е ТА Л Е Й Н А СТАН КЕ

Один из факторов, определяющих точность обработки,— пра­ вильное базирование деталей на станке или в приспособлении. Ба­ зирование детали производится по установочной базе. В зависимо­ сти от характера обработки детали количество базирующих поверх­ ностей, составляющих установочную базу, будет различным.

Приведем некоторые примеры. Для строгания детали с одной стороны на рейсмусовом станке достаточно одной базирующей по­ верхности, которой будет служить нижняя пласть детали, опираю­ щаяся на стол станка. Обрабатываемой поверхностью и одновре­ менно поверхностью прижима будет верхняя пласть, противополож­ ная базирующей. При такой же обработке детали на фуговальном станке нижняя базирующая поверхность одновременно будет и об­ рабатываемой.

В случае обработки детали с двух, трех и четырех сторон число базирующих поверхностей должно быть соответственно большим. Например, в четырехсторонних, калевочных, автошпунтовальных и других станках подобного типа обрабатываемые детали базируются по двум базирующим поверхностям— по нижней пласта, лежащей на столе, и по одной из кромок, прижимаемой к боковой направля­ ющей линейке.

Действие поверхности стола станка на деталь равносильно дей­ ствию трех опорных точек, а действие боковой линейки — действию двух опорных точек.

При высверливании отверстий, гнезд, нарезке шипов требуется полная определенность положения детали, которая достигается при наличии не менее шести опорных точек. Базирование деталей в этом случае наиболее сложное.

Базирование детали будет тем точнее, чем дальше расположены одна от другой опорные точки. Поэтому базировать деталь следует так, чтобы наиболее длинная и широкая сторона детали (пласть) опиралась на стол станка, а длинная боковая сторона (кромка) прижималась к направляющей линейке. Торцы могут прижиматься к небольшим упорам.

Для прижима деталей при закреплении их в установленном по­ ложении применяют специальные приспособления. При конструи­ ровании этих прижимных приспособлений следует учитывать, что большие усилия прижима нежелательны, так как могут вызвать де­ формацию детали, что повлияет на точность обработки. Прижимы должны располагаться возможно ближе к месту обработки дета­ лей.

При окончательной механической обработке детали точные раз­ меры получают только при условии, если черновые заготовки всей партии обработаны правильно и одинаково. При обработке черно­ вых заготовок создаются установочные базы для получения точных деталей. Для этого выравнивают пласта заготовок на односторон­ нем фуговальном станке или одновременно выравнивают пласта и кромки на двустороннем фуговальном станке с получением между

174

ними прямого угла. Если заготовка имеет коробление, при фугова­ нии базирующей поверхностью должна быть вогнутая сторона. При базировании выпуклой стороной прямолинейность обрабатываемой поверхности не будет достигнута, потому что положение заготовки на столе будет неустойчивым.

При работе на станке необходимо следить за чистотой опорных поверхностей, на которых базируются детали. Стружка, опилки и пыль на опорных поверхностях могут вызвать погрешности в точ­ ности обработки.

ТОЧНОСТЬ, НАЛАДКА И НАСТРОЙКА СТАНКОВ, ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ИНСТРУМЕНТОВ

На точность обработки деталей большое влияние оказывают точность, наладка и настройка станков, а также приспособлений и инструментов. Станки, приспособления и инструменты должны соответствовать определенным нормам геометрической точности, которая определяется точностью их изготовления и степенью из­ носа.

Точность изготовления характеризуется такими показателями, как прямолинейность рабочих поверхностей столов и кареток, па­ раллельность и перпендикулярность осей ножевых валов поверх­ ности стола и каретки, радиальное или осевое биение валов и т. д. Различают три класса точности изготовления станков: повышенной точности, средней и низкой.

Деревообрабатывающие станки по классам точности распреде­ ляются примерно следующим образом: повышенной и средней точ­ ности —■строгальные, фрезерные, сверлильные, шипорезные; сред­ ней и низкой точности — круглопилвные, ленточнопильные станки, лесопильные рамы и шипорезные станки.

Периодическая наладка станков производится рабочими-налад- чиками. Она заключается в установке и закреплении элементов станка в таком положении, при котором станок будет работать нор­ мально, т. е. отвечать нормам геометрической точности.

Перед обработкой каждой новой партии деталей или заготовок станочник настраивает станок. Настройка станка заключается в регулировании опорных и направляющих элементов станка, режу­ щего инструмента и приспособления и их закреплении в определен­ ном положении для получения деталей заданных размеров и фор­ мы.

Точность режущего инструмента во многом определяет точность обработки деталей. Диаметр высверливаемых отверстий определя­ ется диаметром сверл, ширина гнезд в деталях — диаметром сверл или шириной пильной цепочки. Точность профиля деталей определя­ ется точностью изготовления профиля ножей и фрез, а прямолиней­ ностью режущей кромки (лезвия) ножа определяется равномер­ ность толщины строганой детали по ее ширине. Точность изготовле­ ния режущего инструмента должна отвечать определенным норма­ тивам.

175

Д О П У С К И И П О С А Д К И

Ранее было оказано, что действительные размеры деталей, полу­ чаемые при обработке, могут отличаться от номинальных размеров, указанных в чертеже. Для обеспечения требуемого качества сопря­ жений (соединений) деталей при сборке в случае массового произ­ водства изделий необходимо, чтобы отклонения действительных размеров от номинальных были в допустимых пределах.

толщина детали 20 мм, предельное отклонение ±0,2 мм, то наиболь­ ший допускаемый размер будет 20 + 0,2 = 20,2 мм, а наименьший

20—0,2=19,8 мм. Допуск будет равен 20,2—19,8 = 0,4 мм. Величи­ на допуска зависит от класса точности обработки, от размеров де­ талей и характера соединения деталей при сборке.

повых соединениях сопрягаемыми будут размеры шипа и гнезда. Детали при сборке соединяются подвижно или неподвижно.

В подвижных соединениях между соединяемыми деталями образу­ ется з а з о р , в неподвижных — н а т я г . Чтобы получить в соедине­ нии нужный зазор или натяг, сопрягаемые размеры деталей долж­ ны находиться также в пределах допускаемых отклонений. Величи­ на зазора или натяга определяет характер соединения, называемый

п о с а д к о й .

Необходимая точность изготовления деталей при сборке регла­ ментируется ГОСТ 6449—53 «Допуски и посадки в деревообработ­ ке». В соответствии с этим ГОСТом предусматривается три класса точности обработки деталей. В столярных производствах применя­ ется в основном второй класс.

Подвижные соединения (с зазором) характеризуются ходовой и легкоходовой посадками; неподвижные (с натягом)— прессовой, тугой, напряженной, плотной и скользящей посадками.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ДЕТАЛЕЙ

Применение системы допусков и посадок при правильном бази­ ровании деталей и надлежащем состоянии оборудования и инстру­ ментов позволяет получить детали с такой точностью обработки, при которой их можно собирать в узлы и изделия без дополнитель­ ной подгонки. Любая деталь, изготовленная в той или иной одно­ именной партии, должна точно встать на свое место. Такие детали называются взаимозаменяемыми.

В з а и м о з а м е н я е м о с т ь •—свойство деталей и узлов соеди­ няться в узлах и изделиях без индивидуальной дополнительной об­ работки (подгонки). При изготовлении взаимозаменяемых дета­ лей упрощаются процессы сборки, повышается качество изделий* производительность труда, создаются благоприятные условия для конвейеризации и автоматизации сборочных процессов.

176

КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПРЕДЕЛЬНЫМИ КАЛИБРАМИ

Необходимая точность обработки деталей может быть получена только в том случае, если в процессе обработки размеры будут контролироваться. Наиболее простой способ текущего контроля точности обработки — контроль при помощи предельных калибров (рис. 104). Предельные калибры позволяют без определения абсо­ лютной величины размеров деталей определять, находятся ли раз­ меры в пределах заданного допуска.

Рис. 104. Контроль размеров деталей при помощи пре­ дельных калибров:

Для контроля внутренних размеров отверстий, гнезд, проушин и т. п. применяются калибры-пробки (рис. 104, а), для контроля наружных размеров: длины, ширины, толщины, диаметра деталей —

одного шаблона соответствует наибольшему допускаемому размеру контролируемой детали, размер другого — наименьшему размеру. Один из шаблонов будет проходным, другой — непроходным. У ка- либра-пробки проходным будет шаблон наименьшего размера, у калибра-скобы, наоборот, проходным будет шаблон наибольшего размера.

177

Калибры бывают двусторонние, когда проходной и непроходной шаблоны расположены на разных концах или сторонах, и односто­ ронние, когда оба шаблона расположены на одной стороне. На рис. 105 показаны приемы пользования предельными калибрами. Калибры необходимо надвигать на измеряемую деталь без переко­ са, без приложения особых усилий во избежание снятия древесины мерительными поверхностями калибра.

либрами:

а —скобой малых размеров, б — скобой больших разме­ ров, в — пробкой, г — уступомером

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Точность обработки на станках характеризуется не только точ­

в о л н и с т о с т ь — чередующиеся впадины и возвышения волнооб­ разной формы, получаемые при обработке вращающимися резцами: в о р с и с т о с т ь и м ш и с т о с т ь — неровности, вызванные разру­ шением связей с поверхностью отдельных волокон или пучков воло­ кон; в ы к о л ы и в ы р ы в ы целых пучков древесины — неровности разрушения. Неровности разрушения появляются, как правило, при работе тупым инструментом или инструментом с выкрошившим­ ся лезвием. Перечисленные виды неровностей и будут характеризо­ вать шероховатость поверхности древесины при обработке. Шерохо­ ватость поверхности оценивается средним значением наибольших высот неровностей. ГОСТ 7016—68 для обработки древесины уста­ новлено двенадцать классов шероховатости поверхности.

Требования к шероховатости поверхности древесины определя­ ются назначением деталей. Наиболее жесткие требования предъяв­ ляются к чистоте поверхностей, предназначенных для полирования.

178

Шероховатость таких поверхностей должна быть не ниже 10-го класса. Поверхности для лакирования должны быть подготовлены по 9-му и 10-му классам. При склеивании массивных деталей шеро­ ховатость поверхностей может быть от 5-го до 10-го класса.

Шероховатость поверхности в производственных условиях конт­ ролируют сравнением шероховатости обработанных деталей с ше­ роховатостью поверхности эталонных образцов, изготовленных из той же древесины и обработанных тем же видом резания, что и контролируемые.

§ 35. РАСКРОЙ ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Раскрой древесных материалов (пиломатериалов, фанеры, сто­ лярных, древесностружечных и древесноволокнистых плит) на за­ готовки— одна из первых стадий технологического процесса дере­ вообрабатывающего производства.

Древесные материалы на крупных предприятиях раскраивают в специально оборудованных раскройных цехах. На средних и не­ больших предприятиях раскройный участок (отделение) входит в состав укрупненного деревообрабатывающего цеха.

Понятие о заготовках. З а г о т о в к а м и называют отрезки дре­ весных материалов определенных размеров и формы, из которых при дальнейшей механической обработке получают детали.

Заготовки, получаемые в раскройном цех,е при раскрое материа­

Одинарная заготовка имеет размеры, позволяющие получить из нее только одну деталь. Из кратной заготовки можно получить не­ сколько деталей по толщине, ширине или длине.

Размеры черновой заготовки, даже одинарной, как правило, всегда больше размеров детали. Разность между размерами заго­ товки и размером получаемой из нее детали называется п р и п у с ­ ком заготовки на обработку. Необходимость припуска объясняет­ ся тем, что при изготовлении детали из заготовки при механиче­ ской обработке часть материала будет удалена.

Заготовки из пиломатериалов должны иметь припуски по тол­ щине, ширине и длине, потому что при выработке деталей в этом случае они обрабатываются со всех сторон.

Для заготовок, вырабатываемых из плит и фанеры, припуски на обработку даются только по длине и ширине, так как плиты и фа­ нера имеют стандартную толщину. Возможны случаи, когда при­ пуски по длине и ширине заготовок не предусматриваются, напри­ мер в заготовках для филенок, вставляемых в шпунт.

Если раскраивается сырой материал, то в этом случае в разме­ ры заготовок должны быть включены не только припуски на обра­ ботку, но и припуски на усушку. В размерах кратных заготовок должны быть еще учтены дополнительные припуски на раскрой (деление) кратных заготовок на одинарные.

Правильный выбор величины припуска имеет огромное эконо­ мическое значение. Если припуски взяты больше нормы, то кроме

179

перерасхода древесины, увеличится 'Время обработки заготовок, расход электроэнергии, величина погрешностей обработки, ухуд­ шится качество деталей.

Выбор явно заниженных припусков также является нежелатель­ ным. В этом случае увеличивается вероятность получения 'брака (непрострожка, заниженная длина и т. и.), усложняются работы по наладке и настройке станков и инструментов.

Общий припуск на обработку складывается из операционных припусков. Операционных припусков будет столько, сколько опера­ ций проходит заготовка в процессе превращения ее в деталь. При­ пуски на механическую обработку пиломатериалов и заготовок ре­ гламентированы ГОСТ 7307—66.

Величина припусков по толщине и ширине зависит от породы древесины, размеров заготовок, требуемой чистоты поверхностей будущих деталей и колеблется от 2,0 до 8,0 мм.

По длине деталей на оба конца допускаются припуски 15— 25 мм, для делянок щитов — 20—30 мм; на фрезерование прямых деталей при строганых кромках — 0,5—1 мм, при пиленых кром­ ках— 2—4 мм; на фрезерование криволинейных деталей 4—7 мм; на шлифование и циклевание после строгания 0,4 мм, после фрезе­ рования — 0,2 мм.

В табл. 11 приведен пример расчета припусков. Предположим, что необходимо изготовить деталь из хвойной древесины по 9-му классу шероховатости поверхности. Для этого заготовка должна пройти операции раскроя, строгания, фрезерования и шлифования. Общие припуски будут суммироваться' из операционных.

Т а б л и ц а 11

Пример расчета припусков на обработку

Полезный выход заготовок. Раскрой древесных материалов — важная стадия технологического процесса в деревообрабатываю­ щем производстве. От раскроя зависит, какие заготовки и в каком количестве пойдут в дальнейшую обработку. Из одной и той же доски или плиты можно получить разное количество заготовок раз­ личных размеров и качества. Раскрой необходимо производить только на заготовки нужных размеров, при этом следует стремить­ ся получить их как можно больше и более высокого качества. По­ лучение наибольшего полезного выхода заготовок'— главная зада­ ча раскроя. П од п о л е з н ы м в ы х о д о м заготовок понимают от­

180