ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ ЛАМИНИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ

 

Егоров Ю.В., Спицын И.Н., Корчма И.С. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)

 

Designs of mills with plates from the firm alloys are offered, allowing to use replaceable plates from firm alloys cutters at processing of the laminated plates more full.

 

Плитные материалы, предназначенные для изготовления мебели, обладают высокой плотностью и абразивностью и требования, предъявляемые к износостойкости инструмента весьма жесткие. Наряду с этим требуется и высокое качество обработанной поверхности, что предъявляет свои требования к конструкции инструмента.

В связи со стабильным ростом спроса на новую, современную корпусную мебель из ламинированных древесностружечных и древесноволокнистых плит, возникает все больший спрос на специализированный качественный инструмент, обладающий высокой износостойкостью и стабильностью всех качественных показателей.

Конструкция современной корпусной мебели, выполненной из ламинированных древесностружечных плит, обладает значительным количеством криволинейных поверхностей и конструктивных элементов, которые при минимальной обработке должны представлять собой законченный элемент конструкции. В связи с этим предъявляются высокие требования к технологии производства, точности изготовления и обработки, износостойкости и технологичности оборудования, инструмента и оснастки.

Свойства древесностружечных плит существенно отличаются от свойств массивной древесины, поэтому обработка плит тем же инструментом, что и древесины не дает положительного результата, как по периоду стойкости инструмента, так и по качеству обработанной поверхности.

Благодаря наличию связующего вещества, плитные материалы являются абразивным материалом, при обработке которого происходит явно выраженный абразивный износ режущих элементов, который характеризуется образованием фаски износа на задней грани.

В целом же характер износа резца зависит от свойств плитного материала, режимов резания, свойств материала резца и его угловых параметров, а основными факторами, влияющими на износ резца, являются: количество связующего, направление резания и объемный вес плит.

При раскрое ламинированных древесностружечных плит на форматно-раскройных станках с подрезным механизмом и раскройных центрах, с применением специализированных пил, получают достаточно хорошее качество реза (торец ламинированной плиты не имеет видимых сколов), не требующего дополнительной обработки. Получить достаточно качественную обработку криволинейной поверхности, без дополнительной обработки, практически не удается. Поэтому, для повышения качества криволинейной поверхности, приходится дополнительно проводить фрезерование криволинейных торцов с применением копирующих приспособлений.

В качестве инструмента, используемого для обработки ламинированных плит, можно использовать обычные фрезерные головки с прямыми резцами, оснащенные твердым сплавом (рисунок 1). Но такого рода инструмент не обеспечивает высокого качества обработанной поверхности, особенно при попытке более полного использования ресурса резца, путем осевого смещения инструмента.

D – диаметр фрезерования; d – посадочный диаметр фрезы; В – ширина резца; Z – резец.

Рисунок 1 – Фрезерная головка с прямыми резцами

 

Специфика обработки ламинированных древесностружечных плит заключается в интенсивном износе инструмента в зоне клеевого шва между ламинатом и плитой.

Для снижения сил резания и предотвращения сколов целесообразно резцы располагаются под углом λ к вектору скорости резания. Такое расположение способствует тому, что появляется дополнительная боковая сила Fy, которая направлена внутрь материала. Таким образом, ламинат прижимается к плите, что и предотвращает сколы.  Схема сил дана на рисунке 2.

Х, Y, Z – координатные оси; Fx – касательная сила, Fy – боковая сила, Fz – нормальная сила; Ve – вектор скорости главного движения; λ – угол поворота резца

Рисунок 2 – Схема сил

 

С целью увеличения срока службы резцов, предотвращения сколов, предлагается конструкция фрезы (рисунок 3) которая позволяет производить переустановку резца путем смещения его по пазу вместе с клином в пределах толщины обрабатываемого материала, а установка резцов под углом улучшает качество поверхности.

Рисунок 3 – Фрезерная головка с резцами расположенными под углом к плоскости резания

 

Однако ресурс сравнительно дорогостоящих твердосплавных пластинок, особенно при фрезеровании плит различной толщины, используется не полностью.

Для более полного использования ресурса твердосплавных пластинок и удобства фрезерования плит разной толщины была разработана специальная сборная составная фреза, состоящая из трех частей и ряда дистанционных колец (рисунок 4), позволяющая использовать преимущества рассмотренных выше фрез.

Данная конструкция позволяет производить сдвиг фрезы в пределах толщины обрабатываемого материала с целью повышения срока службы сменного твердосплавного резца (ножа).

 

Рисунок 4 – Сборная составная фреза

 

К существенному положительному моменту, в использовании фрез, оснащенных твердосплавными пластинками, можно отнести возможность быстрой замены пластинок, за счет точных технологических баз инструмента и их двухресурсность (пластинки имеют заточку с двух сторон). Также существует возможность выбора пластинок в зависимости от типа и плотности обрабатываемого материала. Для обработки плитных материалов ЛДСтП, ДСтП, МДФ, используются пластинки твердого сплава Boаrd 02, либо более прочные и износостойкие Boаrd 01. В таблице 1 приведена взаимозаменяемость между твердыми сплавами и ряд технических характеристик твердых сплавов, применяемых для обработки плитных материалов.

 

Таблица 1 – Взаимозаменяемость твердых сплавов

Производитель и обозначение твердого сплава					Плотность, г/см3	Твердость, HRA	Обрабатываемый материал
Leuco, Германия	Freud, Италия	Cerametal, Люксимбург	Sandvik, Швеция	Россия
Board 02     Board 01	CG04M     CG20M	SMG 02     UMG 04	H3F     3UF	ВК06ОМ	14,7… …15,3 15,1… …15,3	92,0… …95,4 свыше 95,0	MDF, HDF, ДСтП HDF, ДСтП

 

В последнее время все большее распространение в мебельном производстве, при обработке плитных материалов, находит алмазный инструмент. Такого рода инструмент обладает повышенной износостойкостью, а соответственно и существенно увеличенным периодом стойкости.

Проследить соотношение, твердости и прочности на излом материалов резцов, можно проанализировав таблицу 2.

 

Таблица 2 – Зависимость прочности на излом от твердости для различных материалов резца

Материал	Быстро-режущая сталь (HSS)	Литые твердые сплавы (стеллит)	Твердый сплав для обработки массива (Solid 60)	Универ-сальный твердый сплав (Board 06)	Твердый сплав для обработки ДСтП (Board 01)	Поли-кристал-лический алмаз	Моно-кристал-лический алмаз
Твердость, HV	950	1200	1300	2000	2300	6000	9500
Прочность на излом, Н/мм2	6000	4000	3500	2450	1800	1000	800

 

На сегодняшний момент существует две существенные причины, препятствующие широкому распространению алмазного инструмента – это его высокая стоимость и определенная сложность в заточке (так как требуется малораспространенное специализированное оборудование).

Исходя из опыта внедрения алмазного инструмента, следует отметить, что целесообразно использовать данный инструмент на предприятиях при крупносерийном и массовом производстве с использованием станков с ЧПУ, раскройных центров и роботизированных комплексов. В этих случаях возможно добиться максимальной отдачи, за счет исключения влияния человеческого фактора и оптимальных режимов эксплуатации инструмента.