Деревообрабатывающее производство: характеристика и технологический процесс. Творческий проект "изготовление изделия из древесины" Этап актуализации знаний

Современное индустриальное строительство не исключает плотничных и столярных работ.

Столяры и плотники, работающие на деревообрабатывающих предприятиях, изготовляют оконные и дверные блоки, детали крупнопанельных деревянных домов и другие конструкции и детали.

Столяры и плотники должны освоить технологию изготовления и сборки различных изделий, знать технические условия изготовления и приемки деревянных изделий и конструкций, уметь читать рабочие чертежи и правильно организовать рабочее место.

В современном строительстве большинство изделий из древесины изготовляют в заводских условиях. Их доставляют на строительную площадку, где их устанавливают (монтируют) в соответствии с проектом.

Технологический процесс работы столяра включает: сушку пиломатериалов; нарезку заготовок из пиломатериалов: последующую обработку заготовок до изготовления деталей требуемой формы и размеров; сборку деталей, включая склеивание в узлы и комплекты; подготовку и отделку комплектов; упаковку и доставку комплектов на склад.

Расстановку деревообрабатывающего оборудования выполняют в соответствии с технологическим процессом, чтобы при обработке деталей их потоки не пересекались и возвращались в обратном направлении.

Зону, где осуществляется рабочий процесс, называют рабочим местом.

Квалифицированный рабочий должен уметь составить карту технологического процесса для изготовления изделия, указывая рабочие места и необходимое оборудование, начиная с распиловки и завершая сборкой и отделкой деталей. От него требуется умение составить спецификацию на изделие и рассчитать потребность материала.

Деревянные лестницы устраивают в домах до двух этажей. При площади застройки дома более 500 м² несущие элементы лестниц должны быть огнестойкими.

Лестницы с прямыми маршами выполняют плотники, с поворотами, закруглениями, винтовые - столяры. Лестницы имеют 1-3 марша (рис. 1). Их ширина определяется назначением здания. В квартирных домах ширина лестничных маршей 0,9...1,2 м, учитывающих размеры мебели. Лестницы, ведущие на чердак, в погреб, имеют ширину 0,8...0,9 м.

Схемы лестниц

а - одномаршевая; б - двух маршевая; в - трехмарше-вая; I - ширина марша; с - ширина лестничной площадки; А - ширина лестничной клетки; L - длина лестничной клетки: Н - высота этажа; d - длина марша (в горизонтальной проекции)
рис. 1

Для удобства подъема по лестнице соблюдают соотношение между шириной и высотой ступени. Оптимальной высотой ступени в жилых домах считается 15...18 см, шириной - 27...32 см (рис. 2).

Число ступеней лестничного марша определяют делением высоты этажа (расстояние от пола до пола) на высоту ступени. В марше предельное число ступеней - 10. Уклон междуэтажных лестниц - 30...36° (рис. 2, г). Во внутриквартирных лестницах уклоны до 50°.

Фрагменты ступеней

а - высота и ширина нормальной ступени; б - ширина узкого конца ступени винтовой лестницы; в - фрагмент винтовой лестницы; г - разрез лестницы
рис. 2

Таблица 1. Рекомендуемые размеры ступеней и наклонов лестничных маршей

Лестничные площадки (между маршами) имеют ширину, равную ширине марша и ширине ступени. При лестничном марше шириной 1,20 м, ступени 30 см, ширина лестничной площадки 1,20+0,3=1,5 м. В винтовых лестницах минимальная ширина ступеней в узкой части 10, в середине - 15 см.

Ступеньки деревянных лестниц изготовляют из сосновых досок (рис. 3) влажностью 8±2 % и толщиной для проступи 4...5 см, для подступенька 1,8...2,5 см.

Способы соединения ступени (проступи) с подступенькой

1 - проступь; 2 - нащельная рейка; 3 - подступенька
рис. 3

Тетивы - главный наклонный несущий элемент лестницы. По способу крепления ступеней к тетивам различают лестницы: со ступенями, вставленными в вырезы тетив; с вдолбленными в тетивы ступенями; со ступенями, установленными в накладку в вырезы тетив; со ступенями, закрепленными на брусках, прибитых к тетивам; обыкновенные лестницы.

Лестницы со ступенями в вырезах тетив имеют простую конструкцию (рис. 4). Тетивы таких лестниц изготовляют из досок толщиной 5...6, шириной 25... 28 см. Глубина пазов в тетивах для установки ступенек 2...2,5 см. Отдельные ступеньки в марше имеют вырезы в тетивах для сквозных шипов, закрепленных клиньями с наружной стороны. Лестничные марши (вверху и внизу) закрепляют к балке перекрытия, лестничной площадке шиповым соединением, усиленным дополнительно стальным уголком. В таких лестницах отсутствует подступенек и обшивка снизу. Лестницы такой конструкции устраивают для подъема на чердак, спуска в погреб и в других хозяйственных постройках.

Дощатая лестница

а, б - соединение наклонных досок (тетив) лестницы с балкой; в - сопряжение проступи с тетивой; 1 - лестничные тетивы; 2 - проступи; 3 - балка; 4 - поперечная балка; 5 - стальной угольник; 6 - рейка; 7 - клин; 8 - стойка; 9 - опорная рейка; 10 - доски; 11 - щит наката; 11 - слой глины; 13 - звукоизоляция; 14 - дощатый пол; 15 - потолок; 16 - рейка; 17 - штукатурка по дранке; 18 - нащельник
рис. 4

Лестницы со ступенями, вдолбленными в тетиву, выполняют из досок (для тетивы) толщиной 5...8 см и шириной 22...30 см, а ступеней - толщиной 3,8... 6,3 см. Пазы, выдолбленные для ступеней в тетиве на 3 см, не доходят до их заднего края.

Лестницы со ступенями, установленными в накладку в вырезы тетив, изготовляют из досок для тетивы толщиной 6,3...8, шириной 29...31 см, ступени - из досок толщиной с 5 см и шириной 25...32 см. Прямоугольные вырезы у верха тетив устраивают такой глубины, чтобы остальная часть тетивы имела 13... 15 см непропиленной древесины (рис. 5).

Лестницы для индивидуальных домов

а - со ступенями, заведенными в вырезы тетив; б - со ступенями, устанавливаемыми в вырезы тетив в накладку
рис. 5

Лестницы со ступенями, установленными на бруски, прибитые к тетивам. Бруски сечением примерно 5x6 см и длиной до 50 см прибивают к внутренней стороне тетив, а на них укладывают дощатые ступени (рис. 6). К наружной стороне тетив привинчивают шурупами стойки перил.

Лестница со ступенями, прибитыми к брускам

1 - брусок; 2 - тетива; 3 - проступь; 4- стальной угольник; 5 - стойки ограждения! 6 - поручни ограждения
рис. 6

Несущий элемент лестницы имеет боковые тетивы с прямоугольным пазом или прибитыми к ним с установленными ступенями-накладками (рис. 7). Лестница с одной стороны имеет ограждение. Высота ограждений 85...90 см, их выполняют в виде металлической решетки или изготовляют из древесины, а поручни из пластмассы. Деревянные поручни устанавливают на стойки, пластмассовые - на металлическое основание. Низ стоек ограждения закрепляют на тетиве поручнем. Деревянные лестницы изготавливают из сухих пиломатериалов: это исключает скрип. Соединения элементов не должны иметь клиньев, подступеньки должны быть надежно прикреплены к проступи.

Тетивы обыкновенной лестницы

а - с вырезами в тетивах; б - с прибитыми к тетивам накладками
рис. 7

Карта технологического процесса изготовления оконных и дверных блоков. Требуемое количество пиломатериалов для изготовления оконного блока зависит от количества заготовок, получаемых из различных сортов пиломатериала.

Из досок после их обработки выход заготовок (табл. 2) зависит от их сорта.

Таблица 2. Выход заготовок при обработке пиломатериалов

При массовом производстве расход материала несколько увеличивается из-за использования части заготовок в качестве образцов, для настройки станков и, частично из-за дефектов древесины.

Увеличение количества заготовок называют припуском на брак, он допускается до 5-10 %. Это условные величины, так как, усовершенствуя технологический процесс изготовления любого изделия, процент брака удается значительно сократить.

Несущие деревянные конструкции

Для перекрытия пролетов производственных зданий используют балки и фермы. Пролеты таких конструкций и размеры элементов и количество гвоздей и болтов в стыках определяют расчетом.

Составные гвоздевые балки изготовляют из досок и брусьев I и II сорта. Наиболее распространенная толщина пиломатериалов - 2...10 см. Допускаются сросшиеся с древесиной сучки диаметром до 15 см, не снижающие ее прочности. Наиболее распространены двутавровые деревянные балки (рис. 8).

Сечения несущих деревянных балок

а...е - двутавровые балки; ж...к - пустотелые балки
рис. 8

В процессе эксплуатации в стенках деревянных балок появляются трещины, из-за усушки снижающие ее прочность на 40...60 %. Двутавровые балки снижают прочность при использовании низкосортных досок ниже I и II сорта.

Стенка гвоздевой балки состоит из двух рядов досок толщиной 4...6, шириной 15-22 см, уложенных под углом 30...45° друг к другу. Жесткость стенки усиливают ребра из досок и брусья, стянутые болтами в ее верхней и нижней части (рис. 9). Высота такой балки в пределах 1/6 ...1/2 пролета.

Фрагменты гвоздевых балок из брусков и досок

а - поперечный разрез; б - вид спереди; 1 - брусок; 2 - ребро; 3 - болты с гайками и шайбами; 4 - дощатая стенка
рис. 9

Недостатком деревянных гвоздевых балок являются остаточная деформация под нагрузкой, трудоемкость изготовления, коррозия гвоздей и болтов под влиянием атмосферных условий.

Клееные конструкции главным образом изготовляют на деревообрабатывающих предприятиях, используя сосновые доски I и II сорта толщиной 30...50 мм. Доски строгают на рейсмусовых станках с четырех сторон. Прочность клееных балок зависит от влажности и точности обработки материала.

Для клееных балок используют доски небольшой длины III сорта. Такие балки изготовляют в мастерских, имеющих оборудование для обработки и склеивания. Клееные конструкции при высыхании древесины подвержены усушке в различных направлениях волокон древесины. Доски в клееных конструкциях укладывают с противоположным рас положением годовых слоев (рис. 10).

Послойная укладка пиломатериалов в клееных конструкциях и их категории

а, б - сечение прямоугольных балок; в - сечение квадратной колонны; г - двутавровая балка, усиленная гвоздями
рис. 10

Клееные балки имеют прямоугольное, квадратное или двутавровое сечение. Клееные несущие деревянные конструкции имеют различные модификации (рис. 11). Высота клееных балок в пределах 1/8 ... 1/12 пролета. Деревянные двутавровые клееные балки перекрывают пролеты до 12 м.

Схемы деревянных клеевых несущих конструкций (вид спереди)

а - прямоугольная балка; б - двускатная балка; в - гнутая балка; г - треугольная ферма со стальной затяжкой; д - деревянная шарнирная арка; е - гнутая рама; ж - деревянная параболическая арка
рис. 11

Клееные балки, усиленные гвоздями, применяют при устройстве совмещенных (бесчердачных) крыш.

При этом несущие конструкции крыши объединены в общую панель с теплоизоляцией.

Армированные клееные балки изготовляют прямоугольного или швеллерного сечения. Балки прямоугольного сечения имеют постоянную ширину 7 см при высоте 14...50,4 см с градацией 2,8 см (рис. 12). Балки усилены четырьмя арматурными стержнями диаметром 14 мм. Швеллерные балки изготовляют с толщиной стенок 7 и 10 см, у первых арматура из восьми стержней, у вторых - из двенадцати стержней диаметром 14 мм. Арматурные стержни укладывают в выбранные и смазанные клеем пазы между досками. Вместо досок используют также водостойкую и огнестойкую клееную фанеру.

Сечение армированных клееных деревянных балок

а - прямоугольной; б в - двутавровой; г - треугольная рама; д - прямоугольная рама
рис. 12

Для клееных балок с предварительно напряженной арматурой стальные стержни нагревают до 8О...9О°С. Удлинившиеся стержни закрепляют анкерными упорами в концах балки. Стержни при остывании балки укорачиваются, создавая напряжение в балке.

Двутавровые деревянные балки изготовляют с решетчатой стенкой. Усиленные арматурой, они перекрывают пролеты до 9 м.

Деревянные фермы (рис. 13) бывают треугольные, прямоугольные, трапециевидные, сегментные и многоугольные. В фермах различают верхний и нижний пояса, раскосы и стойки. Деревянными фермами перекрывают пролеты до 24 м. Металлодеревянными фермами перекрывают пролеты большей величины. Узлы деревянных ферм крепятся гвоздями и болтами. В металлодеревянных фермах элементы, работающие на сжатие, изготовляют из древесины, работающие на растяжение - из стали.

Схемы фермы (вид спереди)

а - деревянной; б - металлодеревянной
рис. 13

Сегментные фермы. Их верхний пояс изготовляют из нескольких изогнутых слоев досок, сшитых гвоздями. Нижний пояс - затяжка из круглой стали. Затяжка, охватывая основание верхнего пояса (сегмента), поддерживает его с двух сторон.

Сегментные клееные фермы изготовляют из качественных досок, в том числе и нижний пояс (затяжку) (рис. 14). Узлы ферм усиливают пластинками из клееной фанеры толщиной 12,6 мм и накладками из полосовой стали. Стальной башмак соединяет верхний и нижний пояса фермы. Пролет такой фермы до 18 м.

Гнуто-клееные из досок дугообразные (сегментные) фермы со стальными пластинками для скрепления узлов

1 - гнуто-клееный верхний пояс фермы из пяти слоев досок (22X83 мм); 2 - нижняя затяжка из четырех слоев досок (22X83 мм); 3 - фанерные пластинки толщиной 12,7 мм с двух сторон узлов фермы; .4 - накладки из листовой стали; 5 - элементы решетки - стойки и раскосы сечением 51Х89 мм; б - опора фермы поперечным сечением 254X254 мм; 7 - стальные накладки
рис. 14

Качество клееной древесины. В массовом производстве покрытие деталей клеевым слоем механизировано с помощью вальцов. Клеи карбамидных искусственных смол, нанесенные тонким слом на ровно-строганую поверхность, обеспечивают прочное склеивание элементов. Клей наносят на одну поверхность детали, прочность соединения от этого не уменьшается.

Для прочности склеивания после нанесения клея детали плотно прижимают, используя клеильные прессы. Склеивание обеспечивается давлением, МПа (кгс/см²).

Для запрессовки склеиваемых поверхностей используют ручные прессы, рамы с клиньями, эксцентриковые прессы, сжимающие склеиваемые детали под небольшим давлением струбцины (рис. 15). Механические устройства применяют для склеивания деталей небольшого объема, прессы - для сплачивания щитов, а также фанерования поверхностей декоративной фанерой или пластиком (например, дверных полотен).

Водостойкий клей из синтетических смол обеспечивает высокое качество склеиваемой конструкции. Клееные деревянные конструкции более огнестойки и менее подвержены гниению, чем природная древесина. Клееные конструкции позволяют экономично использовать короткие обрезки досок и брусьев.

Струбцины

а - обыкновенная; б - двойная для сжатия параллельных поверхностей; в - с подвижным шарниром для сжатия косых деталей; г - обыкновенная с тремя болтами: д - для сжатия фасонных деталей
рис. 15

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Шахтинский институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Южно-Российский государственный университет

(Новочерскаский политехнический институт)

Факультет Технологический

Кафедра ППГСиСМ

Специальность ПГС

По дисциплине «Материаловедение»

«Технологические принципы изготовления материалов из древа»

Выполнил

студент группы 3-17

Вишневецкий А.В

Принял: Земленая Е.Б

Шахты 2010г

Основные сведения о древесине

Распиловка древесины

Строгание древесины

Сушка древесины

Заключение

Список литературы

Основные сведения о древесине

Древесиной называют плотный материал, из которого в основном состоят ствол, корни и ветви дерева. Деловую древесину главным образом получают из ствола дерева при распиливании его на части. Древесина широко применяется в народном хозяйстве. Из неё изготовляют строительные конструкции, мебель, бумагу, музыкальные инструменты, спортивный инвентарь, игрушки, детали мостов, судов и др. Используется древесина в производстве лаков, витаминов, смол и других веществ.

В лесах нашей страны произрастают деревья более 100 различных пород. Все древесные породы подразделяются на хвойные и лиственные. Древесина каждой породы имеет свой рисунок – текстуру. Текстура древесины лиственных пород разнообразнее и красивее, чем хвойных.

По трудности обработки древесина подразделяется на мягкую, твёрдую, очень твёрдую.

Древесина имеет сравнительно высокую прочность, хорошо обрабатывается режущими инструментами. Деревянные детали легко склеиваются, соединяются гвоздями и шурупами. Изделия из древесины имеют очень красивый внешний вид. Но у древесины есть и недостатки: она портится от сырости, коробится при высыхании, легко загорается. Недостатками древесины являются некоторые её пороки – сучковатость. Они ограничивают использование древесины в сельском хозяйстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.

При заготовке древесины и обработке образуются отходы. Они в свою очередь служат ценным сырьём в производстве различных изделий и материалов. Отходы древесины используются также в производстве бумаги и картона.

Распиловка древесины

Распиловка - одна из важнейших операций при работе с древесиной. Распиловку производят различными пилами. Для распиловки досок и брусков крупных размеров применяют рамную (лучковую) пилу, для дугообразных пропилов - ножовку или вырезную (ножевую узкую) пилу. Кроме этих пил для домашней мастерской необходимо приобрести также ручную рамную пилу небольших размеров со стальной рамой и комплектом сменных ножовочных полотен. Ножовочные полотна должны иметь зубья разной величины, заточенные под различными углами. Для работы удобнее пользоваться пилой с зубьями, заточенными под углом 90° (такие зубья легко заточить треугольным напильником). Нужно иметь также ножовочное полотно с зубьями под углом 110°. В ручной рамной пиле можно закрепить ножовочное полотно для резки металла.

Зубья пилы должны быть правильно разведены. Степень развода зубьев зависит от того, с какой точностью нужно выполнить распил. Развод зубьев препятствует застреванию полотна пилы в распиливаемой древесине. Зубья разводят разводными клещами (опытный мастер может применить для этого и плоскогубцы). Пилой с правильным разводом зубьев трудно сделать запил, поэтому сначала на заготовку долотом или другим режущим инструментом наносят зарубку, а затем уже по этой зарубке распиливают заготовку.

Если зубья пилы затупились, их затачивают треугольным напильником, зажав полотно пилы в тисках. Полотно пилы должно выступать над губками тисков не более чем на 0, 5 см.

Полотно пилы на рамных пилах натягивают, скручивая колышком соединительный шнур, на металлических рамных пилах - затягивая барашковую гайку.

Полотно пилы можно отклонять в ту или иную сторону от плоскости рамы. Даже тогда, когда делают прямой пропил, пилу нужно наклонять вправо примерно на 30°, чтобы видеть направление движения полотна пилы. Необходимо следить также за тем, чтобы полотно пилы не было скручено, т. е. на обоих концах оно должно иметь одинаковый угол наклона.

После продольной распиловки бревен деловая древесина подразделяется на бруски квадратного сечения, доски одинаковой ширины по всей длине бревна толщиной от 30 мм; тес - тонкие доски толщиной 20-25 мм. Лесопильные заводы выпускают материалы специального назначения: короткие круглые бревна лиственных пород - баланс, служащий основным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности; лафет, предназначенный для изготовления железнодорожных шпал; паркетные дощечки - клепку и др.

В процессе разделки и распиловки леса получают также подтоварник, бревна с максимальным диаметром 120-150 мм; горбыли, используемые, например, для устройства заборов и перекрытий временных сооружений.

Дерево наиболее ценных пород не раскраивают на бруски и доски больших сечений. Это относится к таким породам, как дуб, граб, клен. А еще более ценные - орех, карельская береза, яблоня, самшит, груша - вообще почти не дают отходов в виде опилок, так как их древесину предпочитают не пилить, а резать, лущить, строгать на тонкие (до 0,5 мм) листы и пластины.

Прежде чем начать распиловку, заготовку следует разметить. Чтобы наметить направление распила, используют угольник из твердого дерева или из стали. С его помощью на заготовку наносят разметочную линию, затем угольник поворачивают на 180° и проводят еще одну линию. Если линии не совпадут или будут непараллельными, то правильная разметочная линия распила проводится посередине этих линий.

Распиливаемую заготовку нужно держать слева от разметочной линии левой рукой так, чтобы большим пальцем можно было направлять движение полотна пилы. Палец должен лежать на 1, 5 см выше режущего полотна пилы, чтобы избежать травмы, если полотно пилы выскочит из пропила.

При распиловке ход пилы должен быть возможно большим, чтобы зубья входили в древесину по всей длине полотна. Пилу нужно двигать равномерно, без рывков и качаний из стороны в сторону или сверху вниз. Необходимо следить за тем, чтобы полотно пилы не отклонялось от разметочной линии. Заготовку можно прочно зажать в тиски или на столярном верстаке, но так, чтобы распиливаемый конец не был слишком длинным.

Во влажной древесине пила с малым разводом зубьев часто застревает. Этого можно избежать, если полотно пилы покрыть слоем мыла или масла. Надо следить за тем моментом, когда распиловка заканчивается. В конце распиловки ход пилы должен быть коротким без излишнего нажима, чтобы край отпиленного куска заготовки не расщепился.

Строгание древесины

После того как окончена распиловка, доску или брусок нужно острогать до гладкости, снять шероховатости с пиленой поверхности. Эта операция называется фугованием и выполняется на фуговальном станке или электрорубанком, а вручную - одним из представителей семейства рубанков. Простейший рубанок имеет деревянный корпус с ручкой, нож и деревянный клин для фиксации ножа.

Современный металлический рубанок имеет приспособления, позволяющие легко регулировать и выпуск лезвия ножа, от которого зависит толшина снимаемой стружки, и угол наклона ножа к плоскости строгания, и ширину щели для стружки, и параллельность лезвия ножа плоскости доски.

Начинают строгание шерхебелем, который позволяет снять толстый слой древесины, причем может строгать вдоль и поперек благодаря овальной форме лезвия.

Рубанок с одиночным ножом выравнивает неровную поверхность после распиловки или шерхебеля, а с двойным (двойной рубанок) - хорош для чистового строгания, строгания торцов, задиристых и свилеватых участков. В таком рубанке второй нож, стружколом, предотвращает задиры, отщепы и отколы.

Для зачистки задиров используют шлифтик, у него коротенький корпус и увеличенный угол резания, что обеспечивает тонкую стружку.

Цинубель предназначен для образования бороздок и ворсистой поверхности дерева (для склеивания), поэтому у него угол резания очень велик (80°), а лезвие имеет форму гребенки.

Если в корпус цинубеля вставить обычный нож, то его можно использовать как шлифтик.

Для строгания торцов используется торцовый рубанок, у которого лезвие ножа развернуто под углом к направлению строгания.

Зензубель предназначен для выборки четверти. Нож у этого рубанка имеет две режущие грани - нижнюю и боковую - и боковое отверстие для выпуска стружки. Как и у торцового рубанка, нижнее лезвие ножа развернуто к плоскости резания под углом, что улучшает качество резания.

Механическое строгание древесины осуществляется с помощью ручных электрорубанков и специальных станков. Ручные электрорубанки применяются для строгания бревен, брусьев, досок, полов и различных заготовок столярных изделий а также в тех случаях, когда обрабатываемый предмет не представляется возможным поднести к стационарному строгальному инструменту.

При любом строгании, особенно при черновом, когда снимается толстый слой дерева, необходимо определить направление волокон, чтобы не строгать взадор. Определяют это осмотром (волокна должны выходить на поверхность в направлении движения инструмента, т. е. от столяра) либо пробным строганием, если волокна невидны.

При строгании взадор шерхебелем могут получиться отщепы столь глубокие, что заготовка будет испорчена. Черновое строгание выполняют при больших припусках (до 5 мм) шерхебелем, при малых (1 - 2 мм) -рубанком с одним ножом. Шерхебелем строгают наискось к продольной оси доски или бруса. Выпуск ножа 2-2,5 мм. В широких досках при переходе за линию сердцевины, а также в косослойных половина доски может оказаться с иным выходом волокон, поэтому следует либо перевернуть доску, либо строгать на себя. При наличии сучков, около которых волокна всегда образуют завиток, выпуск ножа должен быть минимальным, а сам нож очень острым, иначе могут появиться глубокие выколы и отщепы, из-за которых придется снова снимать толстый слой дерева по всей поверхности. Не рекомендуется строгать шерхебелем узкие бруски и кромки, так как здесь трудно заметить границы, и брусок будет перестроган.

Сушка древесины

Предназначенная для работ древесина должна быть высушена до 10 - 16% влажности. Сухая древесина лучше обрабатывается.

Сушка древесины является очень важной технологической частью всего процесса обработки и изготовления различных изделий из древесины, потому что именно от сушки зависит, какое будет дерево, как оно будет выглядеть и как будет обрабатываться.

Чем грамотнее древесина будет высушена, тем меньше должно быть трещин. Древесина должна быть высушена очень хорошо, для чего может понадобиться достаточно много времени, зато уже готовое изделие будет менее подвержено растрескиванию и рассыханию.

Сушка может производиться несколькими. Атмосферная сушка или сушка на вольном воздухе, отличается простотой и доступностью, но дерево, расположенное под навесом, защищающим его от дождя и прямых солнечных лучей, сохнет очень медленно - от нескольких месяцев до нескольких лет. Летом древесина сохнет лучше, чем весной, осенью и зимой. Но если лето дождливое, она не только плохо сохнет, но может покрыться плесенью и даже загнить. При благоприятной погоде древесину можно высушить до воздушного состояния 12 - 18 % влажности.

Стволы деревьев мягких лиственных пород окоряют, то есть снимают с них кору, и укладывают на стеллажи. Иногда со стороны торцов оставляют полоски коры. Такие же кольца через равные промежутки оставляют в середине. Со стволов деревьев твёрдых пород, например яблони, клёна, кору не снимают совсем. Чтобы древесина не растрескивалась из-за неравномерного высыхания, торцы стволов закрашивают или забеливают. Замазки, закрывающие поры древесины, составляют из смеси олифы и извести-пушонки или древесной смолы и мела. При сушке небольших стволов торцы замазывают толстым слоем густой масляной краски.

Вываривание в масле и олифе небольших кусков твёрдой древесины не только предупреждает появление трещин, но и усиливает декоративную выразительность материала. Заготовки для мелких резных вещей из яблони, самшита, груши, и дуба вываривают в натуральной олифе, льняном хлопковом, древесном (олифковом) масле. Во время варки масло вытесняет из древесины влагу в воздух, заполняя межклеточные пространства. Вываренную в масле или олифе древесину сушат затем при комнатной температуре. Хорошо просушенная древесина приобретает дополнительную прочность и влагостойкость, прекрасно шлифуется и полируется.

Вываривание древесины в солёной воде также предупреждает её растрескивание. К тому же соль надёжно защищает древесину от проникновения в неё гнилостных микробов. В деревообрабатывающих мастерских леспромхозов, выпускающих корыта и другую долблёную посуду, готовые изделия из липы, осины и ивы проваривают в 25-процентном растворе поваренной соли.

Небольшие заготовки из твёрдой и мягкой древесины можно обработать и в домашних условиях. Сырую древесину кладут в глубокую кастрюлю и заливают доверху солёной водой из расчёта 4 – 5 столовых ложек поваренной соли на литр воды. Древесину варят на медленном огне в течении двух-трёх часов, затем вынимают из солёной воды и сушат при комнатной температуре.

Зарывание древесины в стружки - широко известный и надёжный способ сушки древесины, применяемый токарями и резчиками по дереву Сырые токарные детали токарь тут же зарывает в стружки, полученные при их точении или заранее заготовленные. Резчик по дереву зарывает в стружки неоконченную резную доску или скульптуру. Они равномерно высыхают вместе со стружками. Эта мера избавляет изделие от коробления и появления трещин, особенно при продолжительном перерыве в работе.

Мастера-древоделы всегда были неистощимы на выдумку, особенно когда нужно было получить добротный материал. Приметив, что даже в лютые морозы внутри навозной кучи постоянно сохраняется довольно высокая температура, они стали зарывать в неё дубовые кряжи. Весной кряжи обмывали и в проточной воде и сушили под навесом на открытом воздухе.

Камерная сушка широко применяется на деревообрабатывающих предприятиях. В специальных сушильных камерах древесину обрабатывают перегретым паром и топочным газом. Высушенная в камерах древесина имеет комнатносухую влажность 8-12 % и идёт на столярные, токарные и резные работы. От трёх суток до недели требуется, чтобы высушить древесину мягких пород, например, сосну, липу или ель. От двух недель до месяца должна сохнуть в камере твёрдая древесина дуба, бука или вяза. Но при камерной сушке появление трещин не исключено. Поэтому учёные постоянно ищут более совершенные и быстрые способы сушки древесины.

В последние годы были созданы сушильные камеры, работающие на токах высокой частоты. В таких камерах между двумя латунными сетками-электродами помещается древесина. К электродам подаётся ток от высокочастотного генератора. В электрическом поле древесина сушится почти в 20 раз быстрее, чем в паровой камере. Таким способом сушат ценную древесину твёрдых пород.

Следует сказать и ещё об одном оригинальном способе сушки древесины - сушке на цементном полу, основанном на способности бетона интенсивно втягивать в себя влагу. Влажную древесину укладывают на сухой бетонный пол. В течение дня каждую заготовку переворачивают так, чтобы попеременно то одна, то другая её грань прилегала к цементному полу.

Успешная сушка древесины во многом зависела от величины и формы заготовки, наличия или отсутствия заболони. Мастер, хорошо знающий строение, физико-механические свойства дерева, с помощью топора, пилы, сверла и стамесок мог по своему усмотрению направить процесс сушки в нужное русло.

Хорошо известно, что особенно трудно сушить брёвна, кряжи и пиломатериалы, имеющие внутри сердцевину. Как правило, при сушке они растрескиваются почти до самой сердцевины. Брёвна многих рублёных строений бывают обычно испещрены многочисленными трещинами. Однако всё же можно встретить бревенчатые срубы, на которых нет сколько-нибудь заметных трещин.

Как удалось плотникам так хорошо высушить брёвна? Оказывается, трещины на брёвнах всё-таки есть, только они скрыты от нашего глаза. На каждое бревно приходится по одной крупной трещине, но они искусно замаскированы внутри бревенчатого сруба. Перед сушкой вдоль каждого бревна плотник делал топором зарубку. Глубина зарубки равнялась примерно одной трети расстояния от поверхности бревна до сердцевины. После высыхания древесины на месте зарубки образовывалась одна глубокая трещина, а остальные участки бревна оставались гладкими. Одна большая трещина как бы вбирала в себя десятки более мелких, концентрируя усадку в зоне зарубки. Укладывая брёвна в срубе, плотники располагали их трещинами вниз. По этому же принципу древоделы Индии сушат древесину самшита, как известно, очень твёрдую и склонную к сильному растрескиванию. Самшитовый чурбак распиливают до сердцевины, благодаря чему усадка при сушке всегда концентрируется в зоне пропила.

Известно, что колотая древесина высыхает быстро и без трещин. Если бревно или кряж расколоть пополам, то получится пластина (половинник). Половинник высыхает значительно быстрее, чем кряж, не только потому, что его масса становится в два раза меньше, но и в основном оттого, что к перерезанным годичным слоям открывается доступ воздуха. Если половинник сушится неравномерно, то от сердцевины может пойти глубокая трещина. Расколов половинник пополам, получают четвертину (по старинному "четвертак"). В отличие от пластины, четвертина очень редко образует при усыхании трещины.

Свойства колотой древесины хорошо знали и умело использовали мастера-резчики из Троице-Сергиевого посада Московской губернии. Они раскалывали липовый кряж в зависимости от его толщины на четыре или восемь частей через сердцевину. Возможно, этот технический приём, возникший при необходимости избежать растрескивания древесины, в какой-то мере подсказал пластическое решение многих резных игрушек.

Довольно сложно сушить твёрдую древесину, имеющую ядро. При высыхании она сильно растрескивается. Глубокие трещины доходят почти до сердцевины. Сильному растрескиванию подвержена, например, древесина свежесрубленной яблони. Но даже ствол засохшей яблони - сухостой после распиливания на короткие кряжи и окорки покрывается многочисленными трещинами. У яблони светлая заболонь и тёмное ядро. Мастера особо ценят ядро. Древесина ядра более твердая и сухая, а поры её заполнены особым консервирующим веществом. Заболонь, наоборот, рыхлая и сильно насыщена влагой. При высыхании кряжа растрескивается в первую очередь, а затем ядро. Чтобы сохранить ценную древесину ядра, заболонь стёсывают топором и смазывают пастой торцы. После удаления заболони ядровая древесина довольно хорошо высыхает, почти не образуя трещин.

Много хлопот доставляет сырая древесина скульпторам, которым чаще всего приходится иметь дело с кряжами довольно внушительных размеров. Чтобы не зависеть от капризного непостоянства древесины в кряжах, некоторые скульпторы склеивают из предварительно просушенных брусков необходимые по размерам и конфигурации блоки. Клееные блоки не поддаются короблению и растрескиванию, но нарушение естественного направления древесных слоёв, образующих текстурный рисунок, часто пагубно отражается на художественном достоинстве скульптуры. В скульптуре, выполненной из целого кряжа, а не из клееного блока, текстура, наоборот, подчёркивает форму и делает её более выразительной.

Мастера приметили, что если у кряжа удалить сердцевину, то появление трещин можно избежать почти полностью. В заготовке вдоль сердцевины просверливают отверстие диаметром около 5 сантиметров. При высыхании влага одновременно и равномерно удаляется не только из верхних, но и их внутренних слоёв кряжа. Завершив работу над скульптурой. отверстия забивают деревянными пробками.

Сушка древесины в лесу прямо на корню производилась весной и летом. Вокруг ствола дерева, предназначенного для рубки, снимали широкое кольцо коры. Влага из почвы переставала поступать в крону. Листья и хвоя вбирали в себя оставшуюся в стволе влагу, которая испарялась одновременно с засыханием. Дерево с подсохшим стволом валили, обрубали сучья, а затем раскряжёвывали, то есть распиливали на брёвна. В наше время таким способом заготовители подсушивают сосну перед сплавом по реке. Подсушка деревьев на корню увеличивает плавучесть сплавляемой древесины, а значит, и уменьшает её потери в пути.

Весной, когда молодая листва набирала на деревьях полную силу, богородские мастера ехали в лес заготавливать липовую древесину для резных игрушек. У сваленной липы обрубали сучья и снимали кору со ствола примерно на две трети длины всего дерева. Верхнюю часть дерева с сучьями, ветвями и листьями (крону) оставляли нетронутой. Соображения были очень простыми. У спиленного дерева листва вянет не сразу, а продолжает долгое время бороться за жизнь, словно мощными насосами втягивая в себя живительную влагу, находящуюся в стволе дерева. За две недели этот естественный насос выкачивал из ствола столько влаги, что на удаление её при обычной сушке на открытом воздухе потребовалось бы несколько месяцев. По истечении двух недель ствол липы распиливали на кряжи длиной до полутора метров. Окорённые и подсохшие липовые кряжи, так называемые лутошки, привозили домой и досушивали на дворе под навесом, уложив их на возвышающийся над землёй настил. К осени липовая древесина была уже вполне пригодна для всевозможных резных работ. Часть древесины пускали в дело, а остальную продолжали досушивать на вольном воздухе.

Сушка древесины запариванием применялась народными мастерами ещё в далёком прошлом, с тех пор как была изобретена русская печь, которая стала прототипом современной сушильной камеры.

Если по каким-либо причинам заготовить древесину с весны не удавалось, её в короткий срок высушивали в русских печах. Запаривали древесину в больших чугунах. В чугун укладывали сырую древесину, а на дно наливали немного воды. Затем чугун накрывали крышкой и ставили в протопленную печь. Чтобы жар не уходил из печи, её закрывали заслонкой. Утром древесину вынимали из чугуна и досушивали при комнатной температуре.

Применяли и другой, более простой способ сушки древесины. После очередной топки из русской печи выгребали золу и чисто подметали пол, на который на попа ставили деревянные заготовки. Плотно закрыв заслонку, дерево выдерживали в печи до утра. К утру древесина хорошо просыхала и одновременно приобретала красивую окраску. Белая в сыром виде липа после запаривания окрашивалась в золотистый цвет, а древесина ольхи - в светло-шоколадный.

Сушка брёвен в вертикальном положении на сухой земле известна в южных областях нашей страны. Например, узбекские резчики сушили древесину под навесом на открытом воздухе. Брёвна, предназначенные для сушки, ставили вертикально, чтобы нижний торец упирался в сухую почву. Влага, находящаяся в брёвнах, постепенно опускалась вдоль волокон по капиллярам вниз и сухая земля жадно впитывала её.

Сушка древесины в земле и речном песке. Из ствола свежесрубленного дерева вытёсывают вначале грубую заготовку. Затем её зарывают в землю где-нибудь под навесом, чтобы дождь не мог увлажнить почву. В земле дерево выдерживают несколько лет, но чаще бывает достаточно всего одного года. Через определённый срок заготовку вырывают из земли и досушивают в помещении. Срок досушки определяется состоянием древесины. Цвет древесины, характер звука, издаваемого заготовкой при лёгком постукивании по ней костяшкой пальцев, дают опытному мастеру точную информацию о готовности древесины к дальнейшей обработке.

Мелкие заготовки твёрдой древесины можно высушить довольно быстро искусственным путём в речном песке. Одновременно они приобретают золотисто-коричневую окраску.

Интересного декоративного эффекта можно добиться при сушке уже готовых резных изделий. В чугун насыпают слой чистого речного песка. Сверху кладут заготовки, которые, в свою очередь, засыпают новым слоем сухого песка. Таким образом, чугун заполняют доверху, следя за тем, чтобы заготовки не касались его стенок. Загруженный чугун без крышки ставят на печь. Чем ближе он стоит к горящим дровам, тем быстрее пойдёт сушка. Но при этом возникает опасность, что древесина начнёт через некоторое время тлеть. В то же время, если чугун стоит слишком далеко от огня, дерево будет сохнуть медленно. Оптимальное расстояние от огня до чугуна определяют опытным путём. По мере высыхания древесины на участках, обращённых в сторону огня, постепенно возникает золотистая подпалина. Она плавно переходит в естественный цвет, который имеет древесная заготовка с противоположной стороны. Часто именно такого эффекта добиваются, декорируя готовые резные изделия. Но если нужно получить равномерную окраску, чугун время от времени поворачивают вокруг своей оси, подставляя то один, то другой его бок к огню. Если же хотят получить чистую высохшую древесину (без подпала), чугун с песком и заготовками ставят в печь после протопки на ночь. Сушить древесину в песке можно и на плите или костре, используя вместо чугуна банки, старые кастрюли, вёдра.

Из письменных источников известно, что древнегреческие скульпторы сушили древесину ценных пород зарыванием в сухую рожь. Сушка древесины в зерне была хорошо известна на Руси. Деревянную заготовку зарывали в зерно ближе к весне. За несколько недель зерно вбирало в себя из древесины всю "лесную влагу". Подготовленную таким образом древесину выдерживали при комнатной температуре, а затем смело пускали в дело, не опасаясь появления трещин. Считалось, что сушка сырой древесины в зерне за несколько недель до посева благотворно влияет на качество посевного материала. Напоённое живительной влагой зерно словно пробуждалось от зимней спячки и быстрее прорастало, оказавшись в земле.

Подготовка поверхности древесины

В процессе подготовки поверхности древесины под лакирование и полирование выполняют следующие операции: зачистку, шлифование, удаление ворса, отбеливание и обессмоливание. От умелого выполнения этих операций зависит окончательная отделка изделия.

Зачистку выполняют штифтиком, нож которого тщательно точат и правят на оселке; чем острее нож, тем лучше. Горбатик ставят от лезвия (жала) на расстоянии 0,5 мм, не более. После зачистки поверхность древесины должна быть ровной и гладкой.

Если же на ней окажутся кое-какие дефекты (сучки, выделится смола), то исправляют их постановкой вставок, по цвету и текстуре не отличающихся от ремонтируемой древесины.

Устранив дефектные места, древесину шлифуют мелкозернистой шкуркой вдоль слоев до полного удаления следов инструмента.

Как бы хорошо ни была отшлифована поверхность, на ней все же остается ворс - мельчайшие древесные волокна. Во время лакирования или полирования ворс поднимается и портит прозрачный покров лаковой или политурной пленки.

Обычно ворс приглажен и сильно вдавлен в древесину. Чтобы поднять его, следует прежде всего увлажнить поверхность древесины, протерев влажной или мокрой тряпкой. После тщательной сушки поднятые ворсинки снимают циклей или мелкозернистой шкуркой (цикля лучше). Для полного удаления ворса эту операцию повторяют два-три раза. Чтобы придать ворсу большую твердость и обеспечить его полное поднятие и снятие, в воду добавляют немного столярного клея. Ворс, высыхая, немного поднимается, становится более жестким и легче удаляется.

После тщательной шлифовки поверхность обметают щеткой, и деталь или изделие готовы для последующей отделки: крашения, лакирования или полирования.

Древесину, имеющую на поверхности цветные пятна, при необходимости отбеливают. Хорошо поддаются отбеливанию только самые светлые породы: клен, осина, липа, серебристый тополь.

Существует несколько различных по составу отбеливателей. Хорошо отбеливает 15%-ный водный раствор перекиси водорода. Этим составом смачивают поверхность древесины и оставляют на несколько дней, после чего она становится совершенно белой и не требует промывки.

Быстрое отбеливание можно выполнить 6-10%-ным раствором щавелевой кислоты. Для этого берут 1 л горячей воды, добавляют 60-100 г щавелевой кислоты, все тщательно размешивают. Древесину покрывают 2-3 раза. После отбеливания поверхность древесины тщательно промывают горячей водой.

Обессмоливание древесины выполняют тампоном, смоченным ацетоном, бензином, скипидаром или раствором соды. Обессмоливание препятствует окрашиванию водными красителями и прочному склеиванию деталей.

После обессмоливания древесину следует хорошо просушить и затем приступать к дальнейшей обработке.

Получение пиломатериалов и фанеры

При заготовке древесины лесорубы при помощи специальных механических пил спиливают деревья. Операторы сучкорезных машин обрезают ветви, сучья и отправляют их на переработку.

Ствол дерева, очищенный от коры, для удобства обработки разрезают на брёвна. Про продольном распиливании брёвен получают пиломатериалы. Осуществляют эти работы на специальных машинах – лесопильных рамах.

Кроме назывных в прошлых разделах видов пиломатериалов, в своей жизни вы обязательно будите использовать фанеру. Это искусственный древесный материал, состоящий из 3-х или более листов шпона. Шпон – тонкий слой древесины, который срезается ножом специального станка с бревна, предварительно попаренного в горячей воде. Фанеру делают в основном из древесины берёзы, ольхи, бука и сосны.

Непременное условие получения качественного шпона - высокая влажность сырья. В то же время шпон склеивают сухим. Поэтому шпон подлежит сушке. Влажность его значительно выше точки насыщения волокна (30%) и колеблется в широких пределах в зависимости от породы, зоны бревна (т. е.. получен ли шпон из заболони или из ядра), продолжительности хранения сырья и т. п. Следует отметить, что влажность шпона примерно на 10% ниже влажности сырья, так как при лущении часть влаги отжимается.

Как и при сушке пиломатериалов, при сушке шпона посредством нагрева из пор и стенок клеток удаляется влага. Но сушка шпона имеет и специфические особенности вытекающие из его характеристики: 1) в связи с большой поверхностью испарения продолжительность сушки измеряется минутами (а не сутками или часами, как при сушке пиломатериалов и заготовок); 2) сушить шпон можно жесткими режимами; 3) необходимо предупреждать формоизменяемость листов шпона и одновременно не препятствовать его усушке, иначе листы шпона будут разрываться.

В наибольшей степени при сушке шпона в лентах этим требованиям отвечают роликовые сушилки, в которых скомбинированы конвективный и кондуктивный (контактный) методы сушки. При сушке шпона в ленте используются ленточно-сетчатые сушилки. Горячий воздух может двигаться вдоль или поперек шпона и подаваться через сопла. Если в первом виде сушилок скорость воздуха равна 2-4 м/с, то в сопловых достигает 12- 14 м/с. Благодаря высокой скорости воздух разрушает пограничный слой влажного воздуха на поверхности шпона, обеспечивая высокую влагоотдачу. При сопловом дутье продолжительность сушки уменьшается в 2 раза и более.

Роликовые сушилки бывают с паровым (в калориферах) или газовым нагревом агента сушки (воздуха). Шпон в них перемещается системой парных роликов, расположенных друг от друга на 150-300 мм.

В паровых сушилках с поперечной циркуляцией температура воздуха поддерживается t° 20-180° С. Одна сушилка высушивает 2-3 м 3 шпона в час.

В газовых сушилках агентом сушки служит топочный газ, получаемый при сжигании древесного топлива, мазута или природного газа. Они более производительны, чем паровые, особенно при сопловой подаче агента сушки. Производительность газовой сушилки может достигать 6-6,5 м3 шпона в час при температуре агента сушки- 230-240° С.

Сушилки любых типов загружаются шпоном с помощью специальных загрузочных устройств. Разгрузка сушилки и укладка сухого шпона в стопы также механизированы. После сушки шпон необходимо сортировать. Шпон сортируют сразу по выходе его из сушилки или на специальных участках и линиях. Рабочие места сортировочного участка имеют, как правило, хорошее естественное и искусственное (в вечернее время) освещение.

В древесине имеется достаточно большое количество естественных пороков. К ним добавляются еще дефекты, возникающие при лущении и сушке шпона (в первую очередь трещины и нарушения целостности листов из-за неправильности формы чурака). Переводить листы шпона с дефектами в брак непозволительно, потому что это резко уменьшит полезное использование древесины и приведет к удорожанию продукции. Поэтому шпон ремонтируют, удаляя дефектные места и вставляя взамен удаленных участков «заплаты» в виде вставок из качественного шпона. При этом следят, чтобы вставка имела одинаковый цвет и толщину, что и весь лист шпона. В соединении вставки и листа должен быть натяг в 0,1-0,2 мм, а влажность вставки должна быть несколько ниже влажности шпона.

Здесь автор должен заметить, что фанерная промышленность - практически единственная отрасль, в которой заготовки (в данном случае шпон) облагораживаются путем удаления дефектных мест. В других отраслях эта эффективная мера повышения качества изделий и улучшения использования сырья незаслуженно забыта.

Во время лущения и последующей обработки образуются куски шпона, ширина которых меньше ширины полного формата. Объем таких кусков достаточно велик, до 15-20% всего объема получаемого шпона. Большая часть кусков образуется в начале лущения, т. е. из наиболее качественной зоны чурака. Поэтому куски шпона превращают в полноформатные листы. Делают это путем соединения кусков кромками с помощью клейкой ленты или нити, зигзагообразно прошивающей соединенные кромки, или склеиванием кромок двух кусков (рис. 35). До соединения кромки выравниваются на ножницах (прирубаются) или (реже) на круглопильных станках. В настоящее время создаются автоматические линии для склеивания кусков шпона в непрерывную ленту, которая затем разрубается на листы требуемых форматов.

ДСП – это древесностружечная плита. Для производства ДСП используют древесные отходы и неделовую древесину, что делает производство ДСП высокорентабельным. На производство 1 м 3 ДСП расходуется 1,5-1,7 м 3 отходов, а заменяет 1 м 3 плит 2,5 м 3 пиломатериалов или 3,6 м 3 деловой древесины. Стоимость древесностружечных плит ниже стоимости столярных на 40-45 %.

ДСП в зависимости от способа производства выпускают двух типов - плоского и экструзионного прессования. В плитах плоского прессования древесные частицы расположены в плоскости параллельной пласти плиты. Усилие прессования при их изготовлении прикладывалось перпендикулярно пласти. В плитах экструзионного прессования частицы располагаются преимущественно перпендикулярно пласти, а усилие прессования прикладывалось к кромке плиты. Плиты экструзионного прессования менее прочные, чем плиты плоского прессования.

Плиты плоского прессования по ГОСТ 10632-77 делятся на однослойные, трехслойные, многослойные. Плиты однослойные прессуют из стружек одной фракции. Плиты трехслойные прессуют из стружек двух фракций, насыпанных тремя слоями: наружные слои содержат более мелкие и качественные стружки, внутренний слой более крупные. В многослойных плитах размер фракции по толщине плиты постепенно уменьшается от середины к наружным слоям плиты.

Основные операции технологического процесса производства ДСП плоского прессования следующие: раскрой сырья; измельчение древесины; сортировка стружек; повторное измельчение; сушка стружек; смешивание со связующим; формирование ковра; подпрессовка; прессование и склеивание; обрезка; шлифование. Если вместо круглого сырья поступает технологическая щепа, процесс производства ДСП начинается с третьей операции.

Раскрой сырья. Эту операцию выполняют на круглопильных станках. Назначение раскроя - получить короткие отрезки, соответствующие размеру загрузочных приемников стружечных, станков. Наиболее современный и производительный станок для раскроя ДЦ-10. Станок имеет 6 пил, подающий конвейер из 14 тяговых цепей с упорами для подачи сырья. Работой станка оператор управляет с пульта. Если получаемые круглые отрезки (чураки) имеют диаметр больше допустимого, для последующего оборудования их раскалывают вдоль волокон на, дровокольных станках КЦ-7А; КГ-8А. Наибольший диаметр раскалываемых отрезков соответственно 600; 1000 мм. Дровокольный станок имеет раскалывающий клин (КЦ-7А) или несколько клиньев (КГ-8А), на которые системой подачи надвигается чурак и раскалывается на 2, 4, 6 частей за один цикл.

Производство ДВП сухим способом. Основные операции производства ДВП следующие: промывка щепы; пропарка щепы; размол щепы на волокна; смешивание волокна со связующим и другими добавками (проклейка); сушка волокна; формирование ковра; подпрессовка полотен; прессование; увлажнение; резка.

Пропарку щепы выполняют для частичного гидролиза древесины. При сухом способе водорастворимые продукты, входящие в состав древесины, остаются в волокне и участвуют в технологическом процессе.

Пропаривают щепу в пропарочных аппаратах-цилиндрах при давлении пара до 1,2 МПа (190°С). Щепа от одного конца цилиндра перемещается постепенно к выходному концу при помощи винтового вала, вращающегося со скоростью 3-10 мин-1. Для поддержания в аппарате заданного давления вход и выход щепы производят через запирающиеся затворы. Время обработки стружки 6 мин.

Размол щепы производят всухую на дефибраторах, повторный размол на рафинаторах. При сухом способе производства древесноволокнистых плит предусматривается введение в волокно термореактивных смол для увеличения сцепления между волокнами. Парафин вводят в расплавленном виде.

Сушка волокна происходит в пневматических или барабанных сушилках.

Транспортирование и формирование волокна осуществляется при помощи воздуха, осаждение волокна производится на сетчатой ленте конвейера, под которой создается вакуум для более плотной укладки волокон.

Подпрессовку ковра выполняют для повышения его транспортабельности и возможности загрузки ковра в промежутки пресса, так как насыпанный ковер для получения плиты толщиной 6 мм имеет толщину 200 мм. Подпрессовка выполняется па ленточных непрерывных прессах, где происходит уплотнение ковра в 3-5 раз между двумя лентами, сдавливаемыми вальцами при давлении 1800 Н/см. После подпрессовки ковер обрезается вдоль и раскраивается поперек на полотна.

При производстве толстых ДВП (> 6 мм) толщина полотна после подпрессовки на ленточных прессах остается больше допустимой (> 120 мм), что затрудняет его загрузку в промежутки многоэтажного пресса. Такие полотна дополнительно подпрессовывают в одноэтажном плитном форпрессе периодического действия при удельном давлении 2,5 МПа. Температура плит 220-250 °С, давление 6,5-7 МПа. ДВП произведенные сухим способом, содержат 89 % волокна, 6 % влаги, 2,5 % смолы, 2,5 % парафина. На основе сухого волокна можно прессовать не только плиты, но и различные детали и узлы в производстве тары, мебели, строительных материалов.

Особенности производства ДВП мокро-сухим и полусухим способами. При мокро-сухом способе производства ДВП подготовку волокна, его транспортирование, отлив ковра выполняют, как и при мокром способе производства ДВП. Однако связующих компонентов в массу не добавляют, а хорошее сцепление волокон обеспечивают тщательным размолом щепы на волокна за счет предварительной термохимической ее обработки. Перед прессованием полотна сушат почти до абсолютно сухого состояния (2-3 %) в многоэтажной сушилке. Прессуют плиты без сетки, обе стороны получаются гладкими. Температура плит пресса 240°С, давление 6 МПа. После прессования плиты увлажняют до 6-9 %.

При полусухом способе производства ДВП сырье - древесноволокнистая масса, в которую добавленно связующее, сушится до влажности 10 - 15 %. Из сухого волокна формируется ковер, уплотняется, режется на полотна. Полотна перед прессованием увлажняются до 18-25 % и прессуются в многоэтажном прессе на поддоне с сеткой. Затем следует термовлагообработка.

Заключение

Со своего первого использования деревянного элемента и по сей день человек стремится совершенствовать оборудование и инструменты в области деревообрабатывающее промышленности и индивидуальных методов обработки древесины, все больше увеличивая производительность, экономичность и стараясь максимально снизить отходы данного производства, придумывая все новые конструктивные элементы и новые способы изготовления. Этому способствует научно-технологическая революция в машиностроительной области, более подробное и доскональное изучение свойств и особенностей древесины. Но даже при всем при этом мы должны искать новые методы и развивать имеющиеся способы производства деревянных материалов, выводя производство на более высокие и прогрессивные уровни снижая себестоимость и количество и затраты на технологические операции, но не жертвуя при этом качеством продукции.

Список литературы

1. http://www.woodtechnology.ru

2. http://www.stroitelstvo-new.ru

3. http://www.domovest.ru

4. http://www.pulp.ru

5. http://www.krivorukih.net

6. http://sam-stroy.info

7. http://www.stolear.com

8. http://www.i-stroy.ru

9. http://www.nestor.minsk.by

10. http://otherreferats.

11. http://www.roman.by

12. http://new2.referat.ru

13. http://morozova1079.narod.ru

КБАЗ – базовое значение показателя технологичности. >1 >1>1 Видим, что деталь технологична для разового, повторяющегося единичного и серийного производств. 7. Разработка технологического процесса изготовления детали в САПР ТехноПро Технологический процесс изготовления детали будем разрабатывать в САПР ТехноПро. Система ТехноПро обеспечивает проектирование операционных...

Может быть своего рода видеокамерой с выводом изображения на домофон или любой другой видеоэкран. Каркас. Надежность и стойкость входной двери к внешним силовым воздействиям очень сильно зависит от каркаса. Вот три основных типа технологии изготовления каркаса двери: на основе гибочных технологий, при помощи сварных технологий и на основе индивидуального конструирования дверного блока из мощного...

Древесины горлышка, если она не будет хорошо просушена.4 Рисунок 5 - Топор для плотницких работ..2 Оборудование и инструменты Ниже перечислены всё оборудование и инструменты для изготовления декоративной вазы и подставки под неё. Оборудование: станок ТС-40, сменные патроны к нему Инструменты: штангенциркуль, линейка, циркуль, рулетка, стамески и инструменты для токарных работ, нож- ...

Умений, способствует преодолению импульсивности, необдуманности действий, воспитывает произвольное внимание, стимулирует развитие речи, нормализует взаимодействие речи и деятельности. Глава 2. Методика проведения уроков по ручным операциям при изучении раздела «Резьба по дереву» 6 класс 2.1 Методика обучения раздела «Резьба по дереву» Резьба по дереву - древний вид народного декоративного...

Деревообработка является одной из стремительно развивающихся сфер в промышленности России. Современное деревообрабатывающее производство позволяет посредством обработки древесины получать пиломатериалы, срубы, мебель и многие другие продукты.

Как повысить эффективность?

Лесопиление - традиционное для нашей страны ремесло. Но, по сравнению с прошлым, современное оборудование позволяет выполнять раскрой, сушку и обработку древесины не только качественнее, но и быстрее. Деревообрабатывающее производство сегодня направлено на то, чтобы повысить эффективность лесопиления за счет введения новых технологий обработки и инновационного оборудования. Как следствие, многие процессы становятся механизированными, старые станки заменяются новыми моделями, внедряются линии автоматической обработки древесины с ее браковкой и сортировкой.

Особенности пиления

Изделия из дерева производятся из древесины и обрабатываются разными способами в зависимости от того, чем конкретно занимается деревообрабатывающее производство: лесозаготовкой, созданием мебели и древесной массы, изготовлением бумаги, картона и изделий из них и так далее. В целом этапы можно описать следующим образом:

1. Она ведется на специально отобранном участке для лесоповала.
2. Пиление древесины и распиловка поваленных деревьев на бревна.
3. Отбраковка с целью сортировки больших и маленьких бревен разного диаметра.
4. Уже на лесопильном предприятии обработка бревна в пиломатериал с использованием циркулярных или ленточных станков. Здесь нужно сказать, что производство деревообрабатывающего оборудования сегодня ведется активными темпами, поэтому и деревообработка происходит и быстрее, и лучше.

Рассмотрим вышеописанные технологические этапы чуть подробнее.

Раскрой и сушка

Эти два процесса тесно связаны, причем они могут следовать на предприятии в разной последовательности. Чаще всего древесина сушится непосредственно в досках, а пиломатериалы раскраиваются на заготовки уже в сухом виде. Как отмечают эксперты, если сушка выполняется в досках, то на выходе получается на 2-3% больше пиломатериала. К тому же раскрой уже высушенных досок позволяет своевременно заметить пороки и дефекты древесины и отбраковать неподходящие элементы.

Технология деревообрабатывающих производств предполагает сушку несколькими способами, но чаще всего - или атмосферную, или с использованием специальных камер. Атмосферная сушка - это длительный процесс, предполагающий хранение древесины на открытом воздухе. Использование сушильного оборудования позволяет ускорить процесс лесозаготовки. Стоит помнить, что от степени просушенности пиломатериала зависит качество конечной постройки.

Какие технологии?

Современное деревообрабатывающее производство предполагает обработку заготовленной древесины разными способами. Отметим, что любые механические процессы обработки дерева - это сложное резание. Но, в зависимости от технологических целей, процесс деревообработки можно свести к трем действиям:

1. Древесина и древесные материалы подвергаются делению.
2. Все элементы проходят поверхностную обработку, в рамках которой удаляются технологические припуски.
3. Материалы подвергаются глубинной обработке, в ходе которой чистовые заготовки превращаются в готовые детали изделий.

Деление древесины может происходить с образованием стружек-отходов или без них. При поверхностной обработке выполняются работы по фрезерованию, шлифованию и точению, при глубинной - по сверлению, глубинному фрезерованию и долблению. Каждый из этих процессов имеет свои особенности. Пиление, фрезерование, лущение, шлифование, точение, сверление - все это технологии, на основе которых работает любое деревообрабатывающее производство. кстати, - это первое изделие, которое создают школьники на уроке технологии в четвертом классе. Именно в этом возрасте дети знакомятся с процессом деревообработки.

Защитные мероприятия

Древесина - это материал, который не отличается стойкостью к воздействию внешних природных факторов. Именно поэтому на любом предприятии, которое работает с деревом, обязательно проводятся защитные мероприятия. Их задача - предотвратить разрушение древесины и защитить ее от огня, грибка, плесени. В рамках этих мероприятий проводится не только тщательная сушка материала, но и химическая обработка с использованием антисептиков. В большинстве случаев лесопильно-деревообрабатывающие производства в этих целях используют антисептики с маслянистой основой, лаки, которые не растворяются в воде. Обработка ведется древесным дегтем, креозотовым маслом, карболеумом.

Что производится?

Современные предприятия, ведущие обработку древесины, стремятся оптимизировать свои технологии, чтобы, используя меньший объем дерева, получать больший объем конечной продукции. Деревообрабатывающее производство позволяет получать самые разные конечные продукты:

• Плиты МДФ. Д ля их производства используются отходы производства, которые перемалываются и обрабатываются паром под высоким давлением - масса протирается, затем сушится и склеивается.
• Реечно-наборная древесина. Этот полуфабрикат получают склеиванием реек из уже высушенной древесины.
• Плиты ДСП. Они представляют собой панели с однородной толщиной, в основе которых лежат стружки, смешанные со связующими материалами.
• Фанера. Она представляет собой листы древесины разной толщины, которые специальными клеями склеиваются между собой.

Какие станки?

Деревообрабатывающие станки для производства представлены в огромном разнообразии и могут выполнять самые разные работы, связанные с обработкой материала. В числе популярного оборудования можно выделить:

• Комбинированные станки - это многоцелевое оборудование, способное пилить, строгать, сверлить, резать шипы и так далее. Эти станки применяются при комплексной обработке заготовок из натурального дерева или его отходов.
• Токарные станки обрабатывают заготовку резанием и точением, вырезают резьбу, обрабатывают торцы, сверлят отверстия.
• Ленточные пилы дают возможность выполнить прямую или фигурную распиловку материалов. Лезвие в таком оборудовании - это непрерывная металлическая лента с зубьями.
• Фрезерные станки выполняют работы по направляющим линейкам, при этом материал подводится вручную. Использование такого оборудования целесообразно в профильной, плоскостной и фасонной обработке древесной заготовки.
• Сверлильный станок позволяет обрабатывать отверстия, снимая стружки;
• Форматно-раскроечные станки позволяют штучно или серийно раскраиваться плитные материалы.
• Циркулярные пилы представляют собой инструменты, которые имеют твердые зубья, способные обрабатывать древесину.

Это лишь малая часть станков, которые применяются в деревообработке. С их помощью можно создавать пиломатериалы, заготовки, полуфабрикаты, которые находят дальнейшее применение в строительной, мебельной и других сферах.

Выводы

Нужно отметить, что с каждым годом и технологии, и оборудование, которое применяется для обработки древесины, становятся все более совершенными. А это, в свою очередь, дает возможность создавать самую разную продукцию из этого природного материала. Отметим, что даже в школе, причем в начальной, изучается деревообрабатывающее производство. Изделие «Лесенка-опора для растений» - это первое, что может создать ребенок уже в четвертом классе. Это позволяет еще в детском возрасте учить детей бережно обращаться с древесиной и природой в целом и привлечь внимание к лесозаготовке и деревообработке как одним из активно развивающихся сфер в России.

Рководитель: Жбанов А.С., руководитель творческого объединения "Художественная резьба по дереву"

Пояснительная записка

Цель проекта : Изготовление декоративной тарелки из дерева.

Задачи:

Обрести более глубокие знания об истории деревянной посуды, совершенствовать навыки в резьбе по дереву, развивать творческие способности.

1.Обоснование выбора проекта

Мне давно хочется, чтобы у нас на кухне появилось что то-подобное и радовало глаз хозяйки кухни – моей мамы. Она очень любит изделия, сделанные своими руками. Пусть мое изделие станет началом моих дальнейших достижений в мастерстве декоративно-прикладного творчества!

2.Историческая справка по теме

Первым материалом, обработку которого освоил человек, является древесина. Именно из дерева делались первые орудия труда, строились жилища, деревянные городки и даже крепости. Дерево также хорошо шло на изготовление посуды и других предметов домашнего обихода. Археологические раскопки показывают, что человек уже в 8 веке до нашей эры пользовался деревянной утварью, при этом отмечается, что была даже декоративная резьба на посуде.

На Руси деревянную посуду делали в основном из лиственных пород древесины. Наибольшее распространение имели деревянная кружка, стакан, ведро, лохань, деревянный бочонок и другие. Они изготавливались разными методами: долбление, вырезание, точение. И, конечно же, бондарное производство. Свое мастерство и секреты ремесленники передавали из поколения в поколение, они всегда пользовались уважением среди жителей городов и деревень.

Самыми распространенными на кухне были деревянные ложки и миски разных видов: для салатов, супа, рыбы, десерта, горчицы и т.д. Деревянную тарелку в то время называли ставцем. По размеру тарелки были различные, внешне напоминали чашу с плоским дном, были виды с рукоятями.

Древние традиции продолжают жить и в наши дни. Современные мастера бережно хранят и развивают их, создавая новые изделия, украшающие быт человека.

3.При изготовлении изделия учитывается

• Экономичность- заключается в том, что доски небольшого размера можно найти среди отходов производства.
• Экологичность- при изготовлении изделия применяется экологически чистый материал (Липа)
• Универсальность- изделие можно использовать не только по прямому назначению, но и как украшение интерьера.
• Конструктивность- изделие должно быть удобным и прочным.
• Эстетичность- изделие должно быть красивым.
• Технология изготовления- технология изготовления довольна проста. Некоторые операции делаются с помощью электроинструментов.

4.Инструменты материалы:
1.Деревянная доска (липа)
2. Лобзик
3.Резцы по дереву.
4.Наждачная бумага

5.Последовательность выполнения изделия

1.Нанесем нужный рисунок на доску. Мы привыкли видеть тарелки круглой формы. Будет интересней, если мы немного пофантазируем и изменим ее.

Воспользуемся лобзиком электрическим, либо ручным. Пиление производить только под присмотром учителя, соблюдая технику безопасности. Основное правило: пиление производить плавно, без рывков, надежно закрепив заготовку. Обработаем наждачной бумагой и нанесем рисунок

2.Вырезаем угловым резцом, соблюдая технику безопасности. Треугольники вырезаем в технике геометрической резьбы.

3.Углубление начинаем вырезать по всему полукруглым резцом по кругу овала, постепенно прибавляем глубину

4.«Сглаживаем» канавки и поработаем наждачной бумагой.
5.Придадим «благородный» тон. Для увеличения срока службы подобные изделия пропитывают горячим льняным маслом. Мы же затонируем обыкновенным крепким чаем.

После полного высыхания отшлифуем «мелкой» наждачной бумагой.

На праздничном столе будет выглядеть совсем неплохо! Обратная сторона тарелки может послужить в роли разделочной доски, либо для подставки под горячее.

Экономические расчеты

Самооценка выполненной работы

В наши дни, когда товары промышленного производства заполнили наш быт, я предлагаю сделать нужные нам вещи своими руками, внеся элементы творчества и индивидуальности в окружающий нас мир. Именно это я старался продемонстрировать сегодня. При работе я проявил фантазию, творчество, а самое главное, получил огромное удовольствие.

Изделия созданные в ручную из дерева выражают духовный смысл, по неровной поверхности изделия можно почувствовать движение инструмента мастера. Изделия же, изготовленные на станке с ЧПУ практически идентичны между собой и не несут уже той индивидуальной выразительности.

Есть все основания считать, что совмещение двух способов обработки – ручной и станочной, может объединить высокую эксклюзивность, производительность и качество обработки сложных рельефных и скульптурных изделий из древесины. Замечено, что даже при 5-10% ручной доработке изделия, выполненного на станке с ЧПУ, можно сымитировать ручную резьбу и соответственно повысить эксклюзивность изделия. Станочная обработка позволяет быстро выполнить наиболее сложную и рутинную работу, а ручная доводка – придать изделию оригинальный вид.

Проблема совмещения ручной и станочной обработки при изготовлении изделия в наиболее сложных техниках резьбы по дереву – рельефной и скульптурной раскрыта в данной диссертационной работе после детального изучения и всестороннего сравнения технологий с учетом экономики, производства, эстетики изделийи психологии потребителя.

Для примера, применительно к изделию «Мамонт» (Рис. 1.11) при средней серийности производства, нами получено, что себестоимость изделия, изготовленного по проектной технологии, совмещающей станочную и ручную обработку -наименьшая в сравнении с технологиями независимыми (или полностью ручной обработки, или полной обработки на станке с ЧПУ).

Не случайно некоторые деревообрабатывающие предприятия, изготовляющие эксклюзивную продукцию, начинают переходить на совмещение станочной ЧПУ - обработки с ручной доработкой. Такой подход дает хорошие результаты не только в товарах-сувенирах, но и в оформлении интерьеров, изготовлении лестниц, мебели, дверей и пр. Общие рекомендации по исследованной нами технологии приведены в данной работе – они коснулись всех стадий изготовления, начиная от компьютерного проектирования трехмерной модели прототипа будущего изделия до непосредственного его изготовления на фрезерном станке с ЧПУ.

Рис. 1.11. Скульптурное изделие «Мамонт»: (слева – после обработки на станке с ЧПУ, справа – после ручной доработки, габариты изделия 130 × 100 × 60 мм, сосна)

1.3. ДРУГИЕ СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Расширить технологические возможности изготовления художественных изделий из древесины позволяют дополнительные устройства. Разнообразные конструкции устройств для фрезерования, главным образом, художественных орнаментов, были предложены М.С. Гликиным, позже усовершенствованы и дополнены М. М. Черных, А. И. Пьянковым, В. Я. Крапивкиным, Ю. В. Ложкиным . Конструкции приспособлений, главным образом, применимы к токарному оборудованию и не позволяют выполнять высокохудожественные барельефные изделия или сложные скульптурные композиции. Примеры готовых изделий представлены на рисунке 1.12.

Рис. 1.12. Изделия, получаемые с использованием дополнительных приспособлений к токарным станкам

Для механизации процесса изготовления художественных изделий из древесины, в том числе декоративно-орнаментальных дополнений к мебели и архитектурных деталей интерьера применяются фрезерно-копировальные станки. При помощи такого оборудования можно выполнять различные элементы резьбы – круглые розетки в виде многолепестковых цветов, розетки вихревые, раппортные пояса-фризы с криволинейным волнообразным членением, балясины и даже высоко скульптурные, барельефные и горельефные детали и многое другое.

Принцип работы на таком оборудовании состоит в ручном копировании шаблона образца изделия с одновременным фрезерованием заготовки.

В состав таких станков входит суппорт со шпиндельной головкой, станина, на которой он крепится, рабочий стол с маховиком для его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и неподвижный штифт с копирующей головкой, при помощи которого заданный образец или модель могут быть точно повторены и перенесены на другую заготовку. Режущим инструментом служат специальные свёрла или концевые фрезы, укрепляемые на шпинделе. Стол станка устанавливается на нужную высоту в зависимости от толщины заготовки (Рис. 1.13).

Рис. 1.13. Слева - фрезерование барельефа на копировальном станке с пантографом; справа - двухшпиндельный объемно-копировальный фрезерный станок Andreon i

Оператор станка водит штифтом по всем контурам, углублениям и выпуклостям образца, передвигая при этом рабочий стол вверх-вниз; если требуется, то модель можно перебазировать и проводить обработку в другойортогональной плоскости. Шпиндель, соединённый со штифтом, повторяет все его движения, выполняя точную копию модели-образца. Опытный художник-мастер, с хорошим глазомером и точными движениями, может выполнять свои декоративно-орнаментальные композиции непосредственно на станке. В этом случае станок рассматривается как приспособление, которое облегчает труд мастера и увеличивает производительность труда.

Шпиндель станка приводится в движение электромотором, который совершает от 10 до 24 тыс. об/мин, что обеспечивает достаточно высокое качество обрабатываемой поверхности резьбы. Тем не менее, резьба, выполненная на станке, по качеству ниже ручной, поэтому при изготовлении мебели по специальным заказам или при реставрации антикварной необходимо дорабатывать детали и орнаменты вручную.

Копировальный станок с пантографом также применяется на крупных деревообрабатывающих предприятиях. Станки, снабженные пантографами, имеют приспособления для перевода заданного рисунка в другой масштаб (Рис. 1.13). Для такого перевода служит штифт, движущийся по контуру узора. Пантограф переводит рисунок на закреплённую на станке заготовку, соответственно увеличивая или уменьшая его применительно к заданию .

Ведущим мировым предприятием в области разработки и производства фрезерно-копировального оборудования является итальянская фирма Andreoni . Компания производит широкий спектр пантографных режущих станков, как с ручным, так и с автоматическим управлением (Рис. 1.13). Все станки могут фрезеровать не только плоские и изогнутые детали, но и тела вращения. Данное оборудование нашло широкое применение при изготовлении мебели, статуй, художественных накладок, пилястр и других видов художественных изделий из древесины .

Несмотря на все достоинства такого оборудования – имеются и существенные недостатки. На таких станках обработка намного зависит от опыта рабочего, производящего копирование образца. Во время обработки при возможной ошибке возникает человеческий фактор, который может привести к браку продукции не только одной заготовки, а сразу нескольких, если фрезерование ведется на многошпиндельном копировальном станке.

Сложность наладки многошпиндельного оборудования при замене фрез – также существенный недостаток. К тому же постоянно требуется изготовление копиров, что на начальных стадиях отработки техпроцесса требует значительного времени.И главное – на сегодняшний день изготовление изделий при ручном копировании шаблонов, в условиях растущего рынка и роста производственных возможностей оборудования с ЧПУ, становится малоэффективным.

Рассматривая способы изготовления художественных изделийиз древесины, нельзя не отметить технологию точения.

Точение или токарная обработка - одна из основных операций обработки резанием, выполняемая на деревообрабатывающих станках токарной группы, обычно при вращательном движении изделия и поступательном движении резца. На современных деревообрабатывающих предприятиях все чаще применяются не только обычные токарные станки, где обработка ведется в ручную мастером, но и станки токарно-фрезерной группы. Обрабатывающим инструментом такого оборудования является специальная дисковая фреза, либо фреза концевая. Такие станки выполняют обработку автоматизировано по заданной управляющей программе (Рис. 1.14). От оператора требуется только менять заготовку и запускать программу в новом технологическом цикле.

Несмотря на широкое распространение токарного оборудования в производстве, номенклатура выпускаемых изделий обычно ограничивается деталями, представляющими по форме, тела вращения. Именно поэтому токарные станки в большей своей массе используют для изготовления художественных балясин – опорных конструкций перил лестничных маршей (Рис. 1.14).

Рис. 1.14. Токарно-фрезерный станок с ЧПУ «РОБОР» и балясины, изготовленные на нем

Качество поверхности после обработки на токарных станках требует всегда ручного ошкуривания поверхности и снижает общую производительность процесса изготовления. Отметим, что токарно-фрезерное оборудование на сегодняшний день, благодаря разработкам НПФ «СЕМИЛ» г. Ижевск, позволяет выполнять сложные изделия нерегулярной формы, к которым относятся, например, скульптуры. Несмотря на принципиальные различия в типах оборудования, проблемные вопросы, возникающие при обработке скульптур на токарных станках, полностью соответствуют недостаткам обработки на трехкоординатных станках с ЧПУ. О способах их решения пойдет речь во 2-й и 4-й главах.

Помимо выше описанных способов обработки древесины в художественных целях существует ряд технологий, главным образом, влияющих на фактуру поверхности изделия. К ним относится ударно-механическая обработка, которая в свою очередь подразделяется накрацевание или браширование и воздушно-абразивную обработку.

Браширование как процесс обработки щетками разной плотности поверхности древесины с целью получения рельефной текстуры рассмотрена в работах Сергеевой [_].Воздушно-абразивный способ обработки в целях художественного декоририрования поверхности изделия исследован А.В. Поярковым .

Еще одна технология - технология тиснения древесины связана с ее обработкой давлением нагретыми матрицами и пуансонами. Предварительно древесину пропаривают. Дороговизна изготовления штампов и невозможность получения объемных рельефных рисунков при прессовании позволили данной технологии найти лишь широкое применение в изготовлении сувенирных изделий в партиях высокой серийности, например, шкатулках, но не в эксклюзивной продукции под определенный заказ маленькими партиями.

Технология лазерной гравировки древесины, а также выжигание лазером поверхностей по растровым рисункам на сегодняшний день не применимы для получения объемных изображений на древесине.

Последние рассмотренные технологии (броширование, пескоструйная обработка, обработка давлением и лазерная гравировка) не способны выявить объемные барельефные, горельефные или скульптурные формы в массиве древесины. Поэтому мы только лишь упомянем о них как о существующих видах художественной обработки древесины, главным образом, применяющихся для нанесения фактуры и неглубоких рисунков на плоские поверхности изделий из древесины.

1.4. ПРИМЕНЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ В ПРОЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

В последние десятилетия рынок производства мебели и художественных изделий из древесины претерпел значительные изменения. Появились новые материалы, технологии и, конечно, оборудование. Возросли требования потребителей не только к качеству выпускаемых изделий, но и к дизайну в целом. Многократно увеличилась конкуренция.

В создавшихся условиях предприятию для успешной деятельности мало найти оптимальных поставщиков продукции, набрать профессиональный штат сотрудников. Крайне необходим парк современных, высокотехнологичных, удобных в эксплуатации станков, которые позволят воплотить идеи дизайнеров в жизнь.

В качестве такого оборудования наиболее широко стали применяться фрезерные трехкоординатные деревообрабатывающие станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Фрезерные деревообрабатывающие станки с ЧПУ предназначены для фрезерования, гравирования и координатного сверления заготовок из древесины, МДФ, ДСП, фанеры и пластиков концевыми фрезами по рабочей программе, составленной на персональном компьютере .

Наиболее широкое применение станки с ЧПУ нашли при производстве деталей мебели, филенчатых дверей, фасадов, карнизов, багета и декоративных накладок. Так же они могут использоваться для изготовления витражей, для криволинейного раскроя заготовок, изготовления художественного паркета, выполнения рельефных работ, в т.ч. резьбы по дереву, для изготовления форм под вакуумную формовку. Сегодня практический каждый станок поддерживают полноценную 3D-обработку при имитации рельефной художественная резьбы по дереву.

Основная функция любого оборудования с ЧПУ - автоматическое и точное управление движением перемещения фрезера. Любой станок с ЧПУ имеет два или более направления для движения, которые называются осями. Причем движение по этим осям осуществляется точно и автоматически.

Станки с ЧПУ оснащают сервомоторами или шаговыми двигателями, которые приводятся в действие системой с ЧПУ, а та в свою очередь в точности исполняет команды управляющей программы. Система ЧПУ, исполняя команды управляющей программы, посылает точное количество импульсов шаговому двигателю – так происходит перемещение фрезера в пространстве по заданной оператором программе .

До недавнего времени управление станков с ЧПУ обеспечивалось за счет их программирования с помощью перфокарт и перфолент. Этот способ был очень трудоемкий для оператора, т.к. любая ошибка в наборе приводила зачастую к переписыванию всей программы заново.

Позже программирование стало возможным в режиме набора т.н. G -кодов, где каждый код соответствует определенной команде перемещения фрезера или выполнения какой-либо операции обработки, например, включение устройств.В начале процесса написания управляющей программы программист определяет позицию нулевой точки программы – начальной точки ее выполнения, например, центр заготовки. Потом программист должен последовательно проинструктировать систему ЧПУ обо всех необходимых операциях по управлению станком по перемещению фрезера по осям Х, У или Z . Ручной набор текста программы используется и по сегодняшний день, но отметим, что и данный вариант программирования требует очень много времени для составления программ обработки художественных изделий и бывает просто экономически не целесообразным.

Современные САМ-системы (Computer Aided Machining – системы автоматизации изготовления) предназначены дляавтоматического создания управляющих программ на основе геометрической информации, подготовленной в CAD-системе (Computer-Aided Design - системы автоматизированного конструирования). Т.е. САМ – система самостоятельно рассчитывает траектории движения фрезы по первоначально подготовленной в CAD-системе трехмерной модели или векторному рисунку.

Главные преимущества, которые получает технолог при взаимодействии с системой, заключаются в наглядности работы, удобстве выбора геометрии, высокой скорости расчетов, возможности проверки и редактирования созданных траекторий .

Современные системы подходят для различных типов оборудования с ЧПУ, позволяют выбирать разные технологии обработки деталей, автоматически оптимизировать техпроцессы изготовления и многое другое. Правильный выбор САМ – системы на производстве позволяет значительно повысить производительность оборудования с ЧПУ.

Трехмерные (3 D ) модели, построенныя в какой-либо CAD -системе или графическом редакторе, являются, по большому счету, уменьшенными прототипами будущего изделия и позволяют ввести коррекцию его формы и детально рассматривать еще на стадии проектирования нВ мониторе компьютера.

В современной промышленности трехмерные модели используются не только для проектирования кинематических цепей машин и механизмов, наглядного моделирования будущих деталей и изделия в целом, но и для непосредственного его изготовления. В большей мере речь идет о использовании оборудования с числовым программным управлением, в частности, фрезерных метало- и деревообрабатывающих станках с ЧПУ с разным числом степеней свободы шпиндельного узла. Применение таких технологий нашло самое широкое распространение и в изготовлении художественных изделий из различных материалов (ювелирные изделия, медали, различные сувениры, элементы мебели, декоративные элементы интерьера и экстерьера помещений, литейные формы и многое др.). [моя статья 3].

Как уже упоминалось, по готовой трехмерной модели современные технологии изготовления скульптурных изделий из древесины на станках с ЧПУ позволяют автоматически создать управляющие программы в CAM -системах.

Траектории движения фрезы при обработке рассчитываются по поверхностям трехмерных моделей, которые создает дизайнер или по моделям, полученным методами трехмерного сканирования с помощью контактных копиров или лазерных дальномеров.

При непосредственном изготовлении выделяют черновую обработку, выполняющую снятиенапуска с заготовки, и чистовую, окончательно доводящую изделие до нужной чистоты поверхности. Чистовая обработка выполняется в несколько раз дольше черновой.

К основным недостаткам использования станков с ЧПУ можно отнести большие капитальные вложения в оборудование, необходимость использования дорогостоящих программных продуктов (особенно CAM -систем), значительное время чистовой обработки, сложность создания трехмерной модели и отсутствие эксклюзивности продукции.

Таким образом, рассмотренные в главе 1 технологии обработки древесины позволяют сделать общий вывод о том, что для изготовления эксклюзивной продукции из древесины в стилях рельефной и скульптурной резьбы по дереву, наиболее подходят традиционная ручная резьба, изготовление изделия на копировальном станке и обработка изделия на деревообрабатывающем станке с ЧПУ. Эти кардинально разные технологические способы обработки имеют ряд преимуществ и недостатков, рассмотренные показатели сведены в таблицу 1.

Проведенные исследования в данной области позволили разработать комбинированный способ изготовления художественных изделий из древесины, который совмещает преимущества станочной и ручной обработки.

Проектная технология предполагает первоначальное черновое фрезерование заготовок на станке с ЧПУ с последующей ручной доработкой. Именно черновая обработка позволяет эффективно выделить из заготовки основные формы объемно-пространственного изделия. При этом чистовая обработка, которая для большинства изделий составляет от 2 до 10 часов машинного времени в зависимости от габаритов изделия, полностью