Раскрой пиломатериалов на заготовки. Раскрой плитных и листовых материалов Критерии оптимизации и технологические параметры раскроя

14.06.2019

§ 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 .

Для оптимального раскроя плитных и листовых материалов, обеспечивающих максимальный выход заготовок, комплектность и возможность использования специализированного оборудования, составляют карты раскроя, на основании которых заполняют спецификации потребных древесных материалов.

При небольшом количестве типоразмеров заготовок карты раскроя составляют в следующем порядке: выбирают плиту (лист) со стандартными размерами, вычерчивают ее в масштабе, в том же масштабе вписывают в нее заготовки одного или нескольких типоразмеров. Выполняется несколько вариантов карт раскроя и выбирается вариант с наибольшим процентом выхода заготовок, обеспечивающий комплектность заготовок на изделие. Карты раскроя столярных и фанерных плит должны учитывать заданное расположение по длине заготовок реек основы и волокон в слоях шпона. Определение количества плит (листов) стандартных размеров осуществляют расчетом, который сводят в табл. 9.

Таблица 9

Расчет количества плит и параметров заготовок на одно изделие

Материал	Размеры листа, мм	Площадь листа, мм 2	Размеры заготовки, мм	Площадь заготовки (детали), мм 2	Кол-во деталей, шт.	Полезный выход заготовок (деталей)	Кол-во листов на одно изделие, шт.
длина	ширина	длина	ширина

Если в раскройной карте предусмотрено получение из плиты заготовок одного размера, то количество плит должно обеспечить комплектность заготовок на одно изделие. Если из плиты выпиливают заготовки нескольких типоразмеров, то по данной раскройной карте сначала должны быть укомплектованы заготовки, содержащиеся в большем количестве.

Раскройные карты вычерчивают в соответствующем масштабе, на них показывают схемы раскроя, т. е. расположение выпиливаемых заготовок (деталей), а для некоторых листовых материалов указывают направление волокон на лицевой стороне (рис. 1, 2).

Рисунок 1 –

Рисунок 2 – Вариант карты раскроя плиты ЛДСтП 16 мм

Вместе с выполнением рациональных карт раскроя (по расположению и количеству деталей) рассчитывают расход плит, заготовок и материалов на одно изделие или на небольшую партию. Полученные данные заносят в табл. 10, 11, 12. В примечание указывается способ обработки детали, наличие криволинейных поверхностей, специальных отверстий, вид кромочного материала и т. п.

Таблица 10 – Расход плиты ЛДСтП

Таблица 11 – Технологические потери заготовок и деталей из древесных и синтетических материалов

Наименование материала	Технологические потери, %
Заготовки, получаемые со стороны: – из древесины хвойных пород – из древесины лиственных пород
Заготовки, выпиливаемые из пиломатериалов на месте: – из древесины хвойных пород – из древесины лиственных пород
Заготовки из фанеры
Заготовки из древесностружечной плиты
Заготовки из столярной плиты
Заготовки из древесноволокнистой плиты
Заготовки из шпона строганного и лущеного
Заготовки для облицовывания пластей: – из декоративного бумажнослоистого пластика – из синтетического шпона
Заготовки для облицовывания кромок: – из декоративного бумажнослоистого пластика

Таблица 12 – Полезный выход заготовок и деталей из древесных и синтетических материалов

Наименование материала	Сорт, марка	Полезный выход, %
Пиломатериалы хвойных пород: – необрезные – обрезные	1-4 1-4
Пиломатериалы из дуба, бука, ясеня для заготовок: – столов, корпусной и мягкой мебели – стульев и кресел	1-3 1-3
Пиломатериалы из березы для заготовок стульев и кресел: – для прямолинейных заготовок – для криволинейных заготовок	1-3 1-3
Плиты столярные	–
Плиты древесностружечные	П-2М, П-1М, П-1Т
Фанера ФСК и ФК	А/АВ, АВ/В, В/ВВ
Плиты древесноволокнистые твердые	–
Шпон строганый: – твердых лиственных пород – ценных пород – лиственницы	1-2 1-2 1-2
Шпон лущеный: – для чистовой облицовки – для черновой облицовки	1-3 1-3
Шпон синтетический	–
Декоративный бумажнослоистый пластик для облицовывания пластей размером, мм: – 3000 × 1600 и 2600 × 1300 – 1480 × 980	– –

Примечание. Полезный выход дан как средневзвешенная величина для сложившихся по поставкам средних сортовых соотношений материалов.

Спецификация на материалы

На основании выполненных расчетов составляют спецификацию на материалы, которая может служить заявкой на комплектование материалов для изготовления изделия. Оформляется спецификация по табл. 13.

Таблица 13 – Спецификация лесоматериалов для изготовления (количество и наименование изделия)

№ п/п	Наименование материала	ГОСТ	Порода, тип	Сорт	Размеры, мм	Количество
длина	ширина	толщина	м 3 , м 2	шт.

Необходимо учитывать, что около 65 % крупных кусковых отходов и отходов в виде стружки может быть использовано в производстве древесностружечных плит, сувенирной продукции, игрушек и прочих малогабаритных изделий, а также в качестве топлива.

Расчет клеевых материалов

Расчет расхода клеевых материалов выполняется в определенной последовательности:

– вычисляется площадь поверхности склеивания в изделии по группам сложности;

– определяются вид клея и условия склеивания;

– по нормативам расхода клея рассчитывается потребность в клеевых материалах для изготовления изделия.

Расчет площадей склеивания поверхностей выполняют по табл. 14.

Таблица 14 – Расчет склеиваемых поверхностей на ______________________

(наименование изделия)

Марка клея	Способ склеивания	Способ нанесения клея. Наименование детали, на которую наносится клей	Наименование склеиваемых деталей	Размеры склеивае-мых поверхностей, мм	Число поверхностей детали	Число деталей в изделии, шт	Площадь одной поверхности, м 2	Площадь в изделии, м 2
длина	ширина

Расчет расхода клеевых материалов выполняют по табл. 15, 16.

Таблица 15 – Норматив расхода клея, кг/м 2

Таблица 16 – Расчет расхода клеевых материалов на _______________________

(наименование изделия)

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

2 часа

План лекции

2.1.1 Разработка карт раскроя плит

2.1. 2 Применяемый инструмент и оборудование

2.3.5 Режимы облицовывания синтетическими облицовочными материалами

2.36 Дефекты облицовывания пластей
2.3.1 Виды облицовывания
По виду облицовываемых поверхностей процесс облицовывания делится на технологический процесс облицовывания пластей и технологический процесс облицовывания кромок. По температуре процесса облицовывание делится на холодное и горячее. По способу создания давления в зоне облицовывания – на облицовывание в прессах с плоскими плитами и облицовывание в прессах вальцового типа, в прессах мембранных, вакуумных.
2.3.2 Применяемые клеи
Для облицовывания в производстве изделий из древесины широко используют клей на основе карбамидоформальдегидных смол по ГОСТ 14231-78 марок КФ-БЖ, КФ-Ж (М), КФ-Б и модифицированные ими. В качестве отвердителя применяют: хлористый аммоний при горячем склеивании и щавелевую кислоту - при холодном. Для наполнения клеевых растворов используют каолин, тальк и смет пшеничный. Поступающие клеи необходимо проверять на соответствие их стандартам. Стандарты регламентируют долю сухого остатка, массовую долю свободного формальдегида (1 %), вязкость, время желатинизации, концентрацию водородных ионов и предел прочности склеивания.

Количество одновременно приготовляемого клея определяют расчетом, исходя из потребности на время его жизнеспособности. Для облицовывания при холодном склеивании в смолу КФ – Ж (М) вводят 4-7 % щавелевой кислоты в 10 %-ном растворе. совпадать с направлением волокон основы.

Расход клея зависит от применяемых материалов. Его должно быть достаточно для образования сплошного слоя. При облицовывании пленками расход клея от 80 до 100 г/м 2 , строганым шпоном-от 130 до 140 г/м 2 .
2.3 . 3 Применяемое оборудование

Облицовывают щитовые и другие прямолинейные заготовки в многоэтажных или одноэтажных прессах с обогреваемыми плитами. Пласти щитов облицовывают синтетическим шпоном и полимерными пленками на том же оборудовании, что и при облицовывании строганым шпоном.

При облицовывании в одноэтажных прессах с обогреваемыми плитами удельное давление, МПа, для пленки 0,4-0,5, для шпона 6,5-0,8; время выдержки под давлением для смолы КФ-Ж (М) не менее, с; для пленки - 40, для шпона толщиной 0,6-0,8 мм-60, для шпона толщиной 1,1- 1,5 мм-90; для смолы КФ-БЖ время выдержки в прессе сокращаются примерно вдвое.

После облицовывания в горячих прессах облицованные заготовки должны храниться уложенными в плотные стопы до полного охлаждения примерно 24 ч. При облицовывании в многоэтажных прессах используются металлические прокладки, с помощью которых загружают пакеты в пресс. Щиты облицовывают пленкой в многоэтажных прессах при удельном давлении 0,4-0,5 МПа, при облицовывании шпоном 0,8-1 МПа; температура плит пресса от 110 до 140 °С; время выдержки 2-4 мин.

На базе одноэтажных прессов АКДА 4938-1, АКДА 4940-1 созданы полуавтоматические линии облицовывания щитовых заготовок МФП-2, МФП-3. Применяютсятакже линии импортного производства. Благодаря механизации процесса трудозатраты на облицовывание щитовых заготовок на одноэтажных прессах в 3 раза меньше трудозатрат, чем на облицовывание в многоэтажных прессах. Преимуществом является и более высокое качество облицованной поверхности.

1 - питатель; 2 - клеенакосящий станок КБ 18-1; 3 - конвейер формирования пакетов; 4 - пресс ЖДА 4938-1; 5 - автоматический укладчик щитов

Рисунок 3. 1 – Схема линии облицовывания пластей МФП-2

Способы загрузки пакетов в прессы различных линий могут быть различны (рисунок 3. 2).

a-стальной лентой: /-стальная лента; 2- пакеты; 3- плиты пресса; б-с загрузочной кареткой: /-каретка; 2-пакеты; 3- плиты пресса,; 4- разгрузочный конвейер; в-с загрузочным конвейером из термостойкой ленты: 1- конвейер; 2-па кеты; 3 - плиты пресса; 4 - термостойкая лента; 5 - разгрузочный конвейер; г - с цепным загрузочно-разгрузочным конвейером; / - стол формирования пакетов; 2 - пакеты 3 - плиты пресса; 4 - приемный конвейер; 5 - упор; 6 - цепь

Рисунок 3.2 - Схемы загрузки пресса

Облицовывание холодным способом применяется при наклеивании на поверхность заготовок толстых слоев облицовок из декоративного бумажно-слоистого пластика, фибры, искусственных кож и др. На основу наносят клей холодного отверждения. Пакет комплектуют в следующей последовательности: прокладка - облицовочный материал - основа - облицовочный материал - прокладка. Пакеты укладывают в стопу на подстопный щит и выравнивают кромки. Стопу накрывают вторым щитом и укладывают балки, которые соединяются между собой стяжками. Стопу помещают в большепролетный пресс, создают давление и стягивают стопу стяжками, после чего снимают давление и выкатывают стопу по роликовому конвейеру из пресса для выдержки до полного отверждения клея в условиях цеха. Применение совмещенных клеев на основе мочевиноформальдегидных смол с поливинилацетатной эмульсией ускоряет процесс холодного склеивания в несколько раз. Применение клеев на основе каучука требует двухразового нанесения и подсушки. При одностороннем наклеивании пластика на щитовые заготовки на вторую сторону наклеивают компенсирующий слой , предотвращающий коробление щитов.
2.3. 4 Режимы облицовывания строганым шпоном
В мебельной промышленности строганый шпон - один из основных облицовочных применяются клеи на основе наполненных карбамидных смол следующего состава (масс. ч.):

Смола МФ-17, КФ-Ж(М) ........ 85...88

Каолин технический (наполнитель) .. . . . 12...15

Аммоний хлористый (отвердитель) .... 1

Важным фактором, обусловливающим режим облицовывания, является количество клея, наносимого на 1 м 2 облицовываемой поверхности. Оптимальная толщина клеевого слоя должна быть 0,08...0,15 мм. Величина давления при облицовывании зависит от площади облицовываемых поверхностей и применяемых материалов.

Продолжительность выдержки в прессах под давлением зависит от температуры и вида применяемого клея.

Технологический режим облицовывания пластей щитов на автоматических линиях быстроотверждающимися клеями
Температура воздуха в помещении, °С, не ниже...... 18

Относительная влажность воздуха

в помещении, %, не выше. . 65

Вязкость клея по вискозиметру B3-4, с......... 125...180

Время от момента нанесения клея до загрузки

пакетов в пресс, мин, не более.................. 20

Время от начала загрузки пакетов

до установления полного давления, с, не более........... 30

Время прессования, с, при температуре нагрева плит, °С:

130...150 .................. 30.,.35

145...150 ................... 25...30

Удельное давление прессования, МПа......... 0,4.,.1

Время технологической выдержки, ч, не менее....... 2
Облицовываемые детали в смежных промежутках пресса должны быть расположены одна под другой и центрированы по отношению к осям плит пресса. Отклонение толщины деталей, укладываемых в один промежуток пресса, не должно превышать ±0,3 мм.

Облицовки из шпона должны быть прочно приклеены к основе. Предел прочности при скалывании по клеевому слою в сухом состоянии должен быть не менее 1 МПа. На облицованной поверхности не должно быть воздушных пузырей, разрывов, расхождения фуг и потемнения их от клея, просачивания клея, сдвига чистовой облицовки, нахлесток, загрязнений, отщепов, вмятин. Качество облицованных деталей проверяют визуально. Проверке подлежат все детали. Температуру, вязкость и расход клея проверяют не реже 2 раз в смену, остальные параметры режима контролируют постоянно в процессе работы.
2.3. 5 Режимы облицовывания синтетическими облицовочными материалами
Для горячего способа облицовывания рекомендуются следующие рецептуры клеев.

Клей на основе наполненных карбамидных смол, масс. ч.:

смола (МФ-17, КФ-Ж(М)). . ..; . . . . ... 85...88

каолин технический (наполнитель) ......... 12...15

аммоний хлористый (отвердитель) .......... 1

Клей на основе карбамидной смолы, совмещенной с поливинилацетатной дисперсией, масс. ч.:

смола (МФ-17, КФ-Ж(М)) ............ 70

поливинилацетатная дисперсия........... 30

аммоний хлористый.............. 0,5

Клей на основе карбамидной смолы, совмещенной с каучуковым латексом, масс. ч.:

смола (МФ-17, КФ-Ж(М)). ........... 70

латекс (ДММА, МХ-ЗО, ЛНТ, Л-4, Л-7) ........ 30

аммоний хлористый............... 1

После облицовывания покрытие должно быть ровным , гладким, без воздушных пузырей, разрывов, просачивания клея, загрязнений, вмятин. Качество покрытия проверяется визуально.

* Во избежание коробления в качестве компенсирующего слоя могут быть использованы те же материалы, что и для лицевого, или подобраны опытным путем.

Основные дефекты при облицовывании пленками возникают по тем же причинам, что и при облицовывании строганым шпоном. Просачивания клея при облицовывании синтетическим шпоном можно избежать, если применять пленку с содержанием водорастворимой смолы не более 14%; расход клея должен быть 90...110 г/м 2 и удельное давление в прессе 0,5...0,6 Мпа.
2.3. 6 Дефекты облицовывания
При облицовывании могут возникнуть следующие дефекты: просачивание клея на лицевую поверхность, Неровности на олицованной поверхности, трещины в облицовке, местное или полное отставание облицовки от основы, покоробленность облицованных деталей. Каждый из дефектов может быть вызван одной или несеолькими причинами. Как правило основной причиной дефектов является наесоблюдение режимов технологических операций.
2.4 ФОРМАТНАЯ ОБРАБОТКА ЩИТОВ. ОБЛИЦОВЫВАНИЕ КРОМОК МЕБЕЛЬНЫХ ЩИТОВ

Расчет потребного количества материалов является необходимой частью технологической подготовки производства мебели. Расчет количества древесных материалов осуществляют с целью установления норм расхода на единицу продукции, на тысячу изделий и на годовую программу. При этом должны быть учтены все потери материалов на различных стадиях технологического процесса: при раскрое материалов на заготовки; при обработке черновых и чистовых заготовок, а также технологические потери.

Исходные данные для расчета принимаются в конструкторской документации на изделие. При расчете следует руководствоваться утвержденными справочными данными по нормам расхода сырья и материалов, приведенными в приложениях Г настоящих методических указаний. Кроме того, необходимо учитывать намеченную схему технологического процесса и входящие в его состав операции. Общее количество древесных материалов на изделие слагается из их потребности на изготовление деталей, входящих в данное изделие. Поэтому расчет материалов ведут подетально, то есть определяют вид и количество материала, необходимого для изготовления деталей каждого вида и типоразмера с учетом их количества в изделии.

Количество и нормы расхода древесных материалов устанавливают в м 3 и в м 2 . Пиломатериалы и древесностружечные плиты рассчитывают в м 3 , а древесноволокнистые плиты и фанеру, синтетический облицовочный материал, кромочный пластик, строганый и лущеный шпон, а также рулонные пленки - в м 2 . Расчет ведется последовательно по всем сборочным единицам и деталям изделия. Сборочные единицы включают основу из древесностружечной плиты, облицовки пластов, облицовки кромок. Вид облицовочных материалов назначается студентом в соответствии с его творческим замыслом или (для студентов заочной формы обучения) в соответствии с вариантом задания по Учебному пособию. Расчет потребного количества материалов ведется на 1000 изделий и оформляется в виде ведомости расчета древесных материалов.

Графы таблицы 1 с первой по девятую заполняют на основании сборочных и рабочих чертежей и спецификаций на изделие и сборочные единицы. Объем деталей, изготовляемых из древесностружечных плит или пиломатериалов, определяют путем умножения количества деталей на изделие на длину, ширину и толщину. Количество листовых материалов определяют по площади - произведением данных граф 6, 7, 8. Результаты расчетов в м 3 или в м 2 записывают в графу 10.

После определения объема или площади деталей на изделие по таблицам 1-3 приложения Г находят припуски на механическую обработку по длине и ширине и записывают их в графы 11 и 12 ведомости расчета материалов. Величина припуска должна учитывать все операции, определяющие габаритные размеры заготовки в процессе превращения ее в деталь. Без припусков на обработку выпиливают детали из древесноволокнистых плит и фанеры, не подлежащих склеиванию и облицовыванию, а также щиты из древесностружечных и столярных плит, которые не подлежат облицовыванию и обрамляют раскладками и брусками. Затем путем суммирования размеров основы в чистоте с припусками на механическую работку с учетом принятой кратности, вычисляют размеры заготовок основы по длине, ширине и толщине и записывают их в графы 14, 15 и 16. Размеры заготовок облицовок пластов и продольных кромок определяют исходя из размеров заготовок основы и установленных припусков на строганый шпон или другой облицовочный материал, то есть для определения размеров заготовки облицовки припуск на облицовочный материал прибавляют к размерам заготовки основы. Объём (м 3) или площадь (м 2) комплекта заготовок на изделие определяют путём умножения чисел, приведенных в графах 6, 14, 15, и (если определяется объем) 16 и записывают в графу 17. В графе 18 записывают объём или площадь комплекта заготовок на 1000 изделий.

Далее необходимо определить превышение количества материала в заготовках против действительной потребности с учетом того, что часть заготовок будет отбракована в процессе производства вследствие возможных дефектов материала, при настройке станков и т.п. В связи с этим устанавливается нормативный процент запаса на технологические потери и определяется объем или площадь заготовок с учетом технологических потерь. В графе 19 проставляют процент производственных и технологических потерь, который определяют по таблице 4 приложения Г. В графе 20 указывают объем или площадь заготовок с учетом производственных и технологических потерь (К т), то есть данные графы 18 умножают на (100 + К т) и делят на 100.

Общий объем или площадь древесных материалов, расходуемых на 1000 изделий (графа 22), определяют делением объема или площади заготовок (графа 20) на процент выхода заготовок при раскрое (графа 21) и умножением результата на 100. Коэффициент полезного выхода при раскрое по каждому виду материала определяется составлением карт раскроя (для древесностружечных плит) или по таблице 5 приложения Г.

Рациональный расход плитных и листовых материалов представляет собой математическую задачу, которую решают графически, составляя карты раскроя. Карта представляет собой эскиз плана раскроя древесностружечной плиты стандартного формата (например, наиболее широко используемые форматы: 3500 Ч 1750 мм; 3660 Ч 1830 мм) на заготовки требуемых размеров. При составлении карт необходимо найти такой вариант раскроя, который можно выполнить на оборудовании (технически осуществимый) и который обеспечивал бы наиболее рациональное использование материала. Раскрой может быть индивидуальным (один типоразмер) или смешанным (несколько типоразмеров). В данном курсовом проекте предлагается составить возможные варианты карт индивидуального раскроя для получения одной крупногабаритной заготовки (боковой стенки). В данном случае заготовка детали боковой стенки из древесностружечной плиты имеет габаритные размеры 1728 Ч 580 мм, и, следовательно, рационально раскраивать плиты наибольших габаритных размеров, а именно 3660 Ч 1830 мм. При составлении карт раскроя необходимо учитывать ширину пропила, которая равна 4 мм.

В соответствии с данными карт раскроя определяют полезный выход заготовок П, %, по формуле:

где S заг - площадь заготовки, м 2 ;

S пл - площадь древесностружечной плиты, м 2 ;

n - количество заготовок, получаемых из одной плиты.

В рассмотренном примере полезный выход заготовок по обеим картам раскроя составляет 90 %. Следовательно, необходимо провести оптимизацию карт раскроя для повышения рационального раскроя древесностружечных плит на заготовки. Показателем эффективности использования древесных материалов является процент чистого выхода, который определяют для каждого вида материала отношением объема или площади деталей на 1000 изделий к объему или площади требуемых древесных материалов и умножением на 100. В итоге подсчитывают общий расход материалов по видам (ДСтП, шпона, кромочного материала, ДВП) для граф 10, 20, 22 и определяют средний процент чистого выхода (графа 23). Итоговые значения проставляются в последних строках ведомости. При изготовлении деталей небольших размеров должны использоваться кратные заготовки, которые позволяют более экономно расходовать материалы, улучшить условия механической обработки, погрузочно-разгрузочных работ и транспортных операций. В кратных заготовках рассчитываются детали, хотя бы один из размеров которых меньше 245 мм (в соответствии с технической характеристикой оборудования для раскроя ДСтП).

Расход материалов на такие заготовки приводится в общей ведомости. Вначале приводятся размеры детали и их количество в одном изделии. Ниже приводятся размеры основы с увеличением (обычно одного из размеров) в целое число раз с учетом ширины пропилов (не менее 4 мм на один пропил для последующего дораскроя в размер). Кратность указывается в знаменателе числа деталей в изделии. По аналогии с материалом основы рассчитывается облицовка пласти. Облицовки кромок рассчитываются как для самостоятельных деталей. Например, в конструкцию изделия входит ящик, лицевая стенка которого имеет размеры 440Ч150 мм. Размер двукратной основы в чистоте с учетом ширины пропила будет равен 440Ч304 мм. На эти размеры определяется величина припуска. Количество таких основ на изделие равно 1/2. Далее все расчеты ведутся по рассмотренной методике и заносятся в ведомость.