КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛОВ РЕШЁТЧАТОЙ МЕБЕЛИ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ НА ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРАХ С МАТРИЧНЫМ СТОЛОМ
Чернышев А.Н. (ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, РФ)
Рассмотрена методика конструирования во взаимной связи с технологией изготовления сложных по профилю деталей и узлов решётчатой мебели на 5-координатных обрабатывающих центрах с матричным вакуумным столом.
The designing technique in an interconnection with manufacturing techniques of difficult details on a profile and knots of trellised furniture on the 5-coordinate processing centers with a matrix vacuum table is considered.
Ключевые слова: конструкция, технология, стул, фрезерование
Keywords: carcase work , technology, chair, artistic molding
Внедрение современных машинных производств и новых материалов в значительной степени изменило и технологии деревопереработки, что открывает фантастические возможности изготовителям изделий из массивной древесины. Поэтому производство деревянных стульев стало одной из вершин столярно-мебельного искусства.
В своё время в СССР существовали крупные предприятия, обеспечивающие производство миллионов стульев широкого ассортимента и номенклатуры, однако абсолютное большинство их сегодня или закрылось, или перепрофилировалось и спрос в значительной степени удовлетворяется за счёт импорта. На это обстоятельство повлияло множество причин, основная из которых – экономическая: стульевое производство отличает крайне низкая рентабельность. И действительно, требования к сырью, материалам, квалификации персонала, обрабатывающего оборудования, к изделию в целом по конструкции, дизайну, прочности, точности, долговечности, эргономичности и пр. очень высоки, а хорошую цену за изделие никто не даст.
При этом все попытки упрощения, удешевления и ускорения технологических операций в стульевом производстве привели лишь к констатации факта, что подобные технологии приживаются с трудом, полностью занимая только отдельные потребительские ниши. Например, стулья из гнутой металлической трубки нашли своё применение в офисах и учебных заведениях, литые пластиковые – на предприятиях недорогого общественного питания и для дачного отдыха и т.д. Но настоящие столярные стулья остаются незаменимыми в жилых помещениях, да и в присутственных местах и учреждениях, сколько-нибудь претендующих на солидность и основательность, стараются использовать деревянные стулья, пусть и простого дизайна.
Поэтому, хотя размеры стульев и были в своё время пронормированы отраслевой системой унификации (ОСУ) [1] под средние антропометрические показатели индивидуума североатлантического типа [2], но диапазон показателей очень широк и не может быть оптимизирован под конкретного заказчика.
Классическим примером объёмных деталей сложной формы, которые наиболее часто и по сей день используются в изделиях мебели, являются ножки, получившие название кабриоль (от итальянского cabriole – «прыжок козлёнка»). Основная трудность технологии сложнопрофильных деталей и узлов – отсутствие технологических баз в виде плоских поверхностей, что вынуждает создавать такие базы искусственно для удержания заготовки в процессе обработки. Ещё одно обстоятельство - большое количество проходов для фрезерования поверхностей, что не только усложняет технологию, но и снижает точность изготовления. Так, чтобы изготовить переднюю ножку стула, нужно её перевернуть четыре раза, при этом только в первые два прохода можно закрепить деталь по плоской базе. В остальные два необходимо применять специальные зажимные приспособления в виде матричных кондукторов, шаблонов и пр. А ведь есть ещё вторая передняя ножка, но уже зеркального исполнения, для которой нужны зеркальные же кондукторы. То же самое касается и задних ножек и боковых царг.
Рассмотрим взаимоувязанные особенности конструирования и технологии стула при его изготовлении на универсальном пятикоординатном обрабатывающем центре с матричным вакуумным столом, позволяющие минимизировать вышеуказанные потери и затраты. Технология в этом случае значительно отличается от классического случая, когда конструктивные элементы обрабатываются в индивидуальном порядке подетально на узкоспециализированных агрегатах. Соответственно технологии конструктор изготавливает и конструкторскую документацию.
Главное отличие предлагаемых технологий – обработка не по деталям: ножкам, брускам, проножкам и пр., а по узлам: передний комбинат, задний комбинат, царга. Эскизы таких узлов выполняются, например, в SolidWorks, позволяющем оценить и увязать их форму и размеры в объёме (рис.1). Однако такие чертежи представляют собой проекции видов после обработки перед общей сборкой. Поэтому конструктор должен высчитать размеры заготовок комбинатов перед обработкой на центре, пропорции, взаиморасположение и посадки шипов, проушин, отверстий и пр. и изготовить чертежи таких заготовок. На рисунке 2 в качестве примера представлен эскиз чертёжа переднего комбината, выполненного в AutoCAD. Хорошо видно, что заготовка комбината состоит из двух зеркальных заготовок передних ножек стула и заготовки передней царги, собранных в неразборное соединение на шип с клеем «в потёмок». Такой узел после обработки на центре представляет собой чистовой передний комбинат, не требующий дополнительных доработок. Для базирования на вакуумном столе конструктор предусматривает две технологические базы по обоим торцам заготовки, которые изготавливаются из низкосортной древесины и могут быть использованы несколько раз. Для сборки технологических баз с заготовкой предусмотрены припуски по длине заготовок ножек с гребнями по торцам и ответные шпунты по кромкам баз. После сборки необходимо прокалибровать заготовку комбината по обеим пластям для выравнивания по толщине в плоскопараллельные поверхности, что и показано на чертеже. Кроме того, обозначена главная технологическая база, позволяющая обработать фасад узла. На чертеже не проставлены допуски, поскольку применяемое оборудование обеспечивает абсолютную точность в бесконечных повторениях, ограниченную лишь анатомическим строением древесины. После этой операции заготовка переворачивается, базируется по второй базовой плоскости под фрезерование тыльной стороны комбината с присадкой пазов под шипы боковых брусков царги. После завершения 5-координатного фрезерования заготовка комбината торцуется в чистовой размер по длине, шлифуется и поступает на участок общей сборки.
а б
Рисунок 1 – Внешний вид: а) переднего, б) заднего комбинатов в SolidWorks
Аналогично выполняются не только остальные узлы и комбинаты данного изделия, но сложные по профилю сборочные единицы других конструктивных элементов: кресел, диванов, столов, шкафов и т.д.
Рисунок 2 – Сборочный чертёж заготовки переднего комбината в AutoCAD
Комплектность и полнота соответствия чертежей правилам ЕСКД и ОСКД решаются на каждом предприятии в индивидуальном порядке, т.к. это не является самоцелью. Такое положение вещей связано с тем, что управляющая программа центра «читает» не чертежи, а специальные координатные файлы, в которые эти чертежи перерабатываются конструктором (на сленге - «прописать ходы»). Поэтому при изготовлении чертежей внутреннего пользования на электронном носителе конструктор, как правило, не использует угловой штамп и спецификации, не присваивает шифры, а кодирует комплекты технической документации по своему усмотрению для внесения в архив или удаления после окончания работы над проектом.
Выводы:
- при работе над конструкторской и сопроводительной технической документацией необходимо руководствоваться ОСУ, ЕСКД и ОСКД, т.к. их требования являются грамматикой инженерного языка;
- в современных условиях сложных технологических процессов деревопереработки необходим творческий подход в проектных разработках, т.к. качество изделий зависит не от пунктуального выполнения регламентов, а от точного соответствия конструкторской документации используемым технологиям.
Список использованных источников
1. ГОСТ 6371-70 [Текст]/ Мебель бытовая. Технические требования - М.: 2004. – 16 с.
2. ГОСТ 13025.1-13025.13-71 [Текст]/ Мебель бытовая. Функциональные размеры - М.: 2004. - 38с.