Деревина як матеріал застосовується у всіх галузях народного господарства, причому значна кількість деревини використовується в будівництві. Завдяки своїм якостям — порівняно високої механічної міцності, малій теплопровідності, невеликій щільності, легкості обробки, стійкості до впливу кислот, солей, олію-деревину широко використовують для виготовлення несучих і елементів будинків, що обгороджують, і споруджень, ферм, арок, балок, прогонів, крокв, стійок, панелей, лаг, підлог, вікон, двері ін.
Технологічна підготовка виробництва являє собою сукупність взаємопов’язаних процесів, що забезпечують технологічну готовність підприємства до випуску виробів заданого рівня якості при встановлених термінах, обсягах випуску та витратах (рис. 13.5). Під технологічною готовністю виробництва розуміють наявність на підприємстві повного комплекту конструкторської і технологічної документації, устаткування та його оптимальних планувань, засобів технологічного оснащення й системи організації процесів виготовлення нової продукції.
Основні завдання технологічної підготовки виробництва такі: забезпечення високої якості обробки деталей, складання окремих частин і виробу загалом; створення умов для дотримання принципів раціональної організації виробничих процесів; найефективніше використання устаткування і виробничих площ; зростання продуктивності праці, зниження витрати матеріалів і енергоресурсів.
Основними етапами розроблення технологічних процесів є: аналіз вихідних даних; вибір діючого типового, групового технологічного процесу або пошук аналога одиничного процесу; вибір вихідної заготовки і методів її виготовлення; вибір технологічних баз; упорядкування технологічного маршруту обробки; розроблення технологічних операцій; нормування технологічного процесу; визначення вимог техніки безпеки і промислової санітарії; розрахунок економічної ефективності технологічного процесу; оформлення технологічних процесів.
Документація технологічних процесів. Документи на технологічні процеси варто оформляти відповідно до вимог стандартів «Єдиної системи технологічної документації» (ЄСТД). Спроектований технологічний процес записують у технологічних картах, на основі яких складають матеріальні специфікації і відомості необхідного інструменту та іншого оснащення. Технологічні карти залежно від рівня деталізації і типу виробництва розподіляються на: маршрутні, операційні та операційно-інструкційні (рис. 13.8).
Маршрутні технологічні карти містять перелік цехів, а всередині цехів — перелік технологічних операцій із зазначенням устаткування, технологічного оснащення, розряду роботи і норми часу на кожну операцію. Вони використовуються в умовах одиничного і дрібносерійного виробництв з великою номенклатурою продукції, коли їх буває достатньо для обробки деталей або виконання складальних операцій. Ці карти є основою для міжцехового планування (розцеховки) на підприємствах таких типів виробництв.
Операційні технологічні карти використовуються в серійному виробництві. У них послідовно вказуються операції, «переходи» і «проходи», перелік устаткування за типом і моделлю для виконання кожної операції, технологічного оснащення, види різального (оброблювального) і контрольного (вимірювального) інструментів за кожним «переходом», режими різання (кількість обертів, глибина різання, величина подачі тощо) і розряду роботи, норми часу за окремими складовими та на операцію в цілому.
Операційно-інструкційні технологічні карти використовуються в масовому виробництві безпосередньо робітниками для виконання найбільш складних та трудомістких операцій. Вони містять докладніші вказівки щодо виконання технологічної операції, включаючи ескізи наладок, засоби кріплення і виміру деталей, організацію робочого місця, а також основні прийоми роботи.
Загальні відомості про деревообробні верстати. Налагоджування та настроювання деревообробних верстатів
Всі операції, пов'язані з обробкою деревини, на сучасних підприємствах виконуються на високопродуктивних верстатах різних конструкцій. У зв'язку з широкою номенклатурою виробів з деревини виникла потреба створення великої кількості різних за технологічними і конструктивними параметрами деревообробних верстатів.
Залежно від методу обробки деревини різанням та технологічного застосування розрізняють деревообробні верстати:
для розпилювання колод і брусків (лісопильні рами, круглопилкові верстати, стрічкопилкові верстати для колод);
для розкрою дощок, брусків та щитів (стрічкопилкові реброві і столярні, круглопилкові для поперечного і змішаного розкрою);
для фрезерування по площині й профілю (фугувальні, рейсмусові, чотиристоронні стругальні — поздовжньо-фрезерні, фрезерні);
для виготовлення шипів (рамні шипорізні та ящикові шипорізні);
для свердління отворів і виконання пазів і гнізд (свердлильні, свердлильно-присадочні, свердлильно-пазувальні, довбальні);
для виточування круглих (циліндричних) деталей (токарні, круглопалкові і для виготовлення шкантів);
Класифікація деревообробних верстатів. За призначенням деревообробні верстати поділяються на три класи: загального призначення (універсальні), спеціалізовані і спеціальні.
Деревообробними верстатами загального призначення (універсальні) називають такі, які можна використовувати в різноманітних деревообробних виробництвах.
Спеціалізовані верстати призначені для виконання визначених операцій або для обробки відповідних деталей, розміри яких можуть змінюватись настроюванням (верстати для поздовжньої обробки і облицювання кромок щитових деталей).
Спеціальні верстати служать для обробки тільки однієї цілком визначеної деталі (наприклад, фрезерно-копіювальний верстат служить для обробки задньої ніжки столярного стільця). Вони, як правило, не мають пристроїв для переналагоджування на інші деталі. Спеціальні верстати бувають одно- або багатоопераційні і застосовуються у виробництві конструктивно стійких виробів.
Індексація деревообробних верстатів. Все деревообробне устаткування, що випускається в нашій країні, має умовне позначення буквами і цифрами (індексацію) за відповідною системою. Перша буква або дві перші букви (велика і мала) позначають групу устаткування, наприклад: Ц — круглопилковий (циркульний), С — стругальний, Ф — фрезерний, Ш — шипорізний, Св — свердлильний, Шл — шліфувальний, Д — довбальний, Т — токарний, Кп — круглопалковий, У — універсальний і т. ін.
Наступна буква позначає підгрупу верстатів, наприклад: ЦР — круглопилковий ребровий, ЦК — круглопилковий кінцевирівнювач, СФ — стругально-фугувальний, СР — стругально-рейсмусовий, ФШ — фрезерний з шипорізною кареткою, ФК — фрезерний з карусельним столом, ШО — шипорізний односторонній, ШД — шипорізний двосторонній, ШП — шипорізний для прямого шипа, ШЛХ — шипорізний для шипа «ластівчин хвіст», ШлД — шліфувально-дисковий, ШлПС — шліфувальний з рухомим столом, ТчП — точильний для пил, ТчН — точильний для ножів, ТчПН — точильний для пил і ножів.
Буква А позначає наявність елементів автоматизації, наприклад: СвПА — свердлильно-пазувальний з автоподачею.
Цифра, що стоїть після перших букв або між ними, позначає основний параметр верстата (кількість різального інструменту або ширину стругання в мм, см або дм). Наприклад: Ц2К.12 —двопилковий кінцевирівнювач для брусків до 12 дм завдовжки; СФ4 — стругально-фугувальний шириною стругання 4 дм; Ф2К — фрезерний двошпиндельний з карусельним столом, ШО10 — шипорізний односторонній для шипів до 10 см завдовжки.
Цифра, що стоїть після риски, позначає номер моделі верстата, наприклад: СФ4-4, СР6-6, СР6-7, КФ-5, КФ-7, РС-5, РС-6, РС-7.
Основні конструктивні елементи верстатів. Кожний деревообробний верстат складається з основних і допоміжних частин. Основні частини верстата: станина, робочий стіл, робочий вал або шпиндель, супорт, різальний інструмент, електродвигун і механізм передачі руху. Допоміжні частини: механізм подачі матеріалу, напрямний і притискний пристрої, зупинно-пусковий пристрій, огороджувальний пристрій і пристрій для змащування.
Конструкції основних та допоміжних частин і механізмів залежать від особливостей кожного верстата, його призначення, потужності і механізації подачі. і
Станина — це основа верстата, до якої кріплять основні і допоміжні вузли, різноманітні механізми й органи керування. Станина несе на собі всі вібраційні і динамічні навантаження, а також навантаження від оброблюваного матеріалу. Станини можуть бути чавунними (суцільнолиті або складені), звареними з профільного прокату і листового металу і в окремих випадках — дерев'яними, виготовленими на місці експлуатації (нестандартне устаткування — Н/У).
Робочі столи призначено для розміщення, підтримування і переміщення оброблюваних деталей на верстатах. Вони можуть бути рухомі, нерухомі, переставні, пересувні, похилі й карусельні. Більшість верстатів має чавуннолиті столи з гладенькою і рівною поверхнею. Вони можуть складатись з однієї або двох частин.
Робочі вали і шпинделі служать для кріплення різального інструменту (пил, ножів, фрез, свердел та ін.) та надання йому обертального руху. Конструкції робочих валів і шпинделів залежать від призначення і типу верстата, виду інструменту та його кількості. На робочі вали різальний інструмент кріплять посередині, а на шпинделі — в кінці. Для кріплення різального інструменту на робочих валах і шпинделях є відповідні пристрої. Робочі вали і шпинделі мають обертальний рух, зворотно-поступальний, а також можуть підніматись, опускатись і нахилятись під певним кутом.
Супорти призначені для розміщення робочих валів або шпинделів і переміщення їх у прямолінійному чи криволінійному напрямку.
Різальні інструменти кріпляться на робочі вали або шпинделі. Залежно від призначення вони мають різні конструкції, форми, розміри і відповідні назви: круглі пилки (дискові), стрічкові пилки (пиляльні стрічки), ножі плоскі і фасонні, фрези, свердла, довбальні ланцюги, циклювальні ножі та шліфувальні шкурки.
Привод всіх деревообробних верстатів здійснюється від електродвигунів синхронного типу. На деяких верстатах один загальний електродвигун надає руху одночасно кільком різальним інструментам за допомогою проміжних ланок (плоских і клинових пасів, зубчастих коліс, приводних роликових ланцюгів, а також гідравлічних або пневматичних пристроїв), на інших — для кожного різального інструменту є свій індивідуальний електродвигун, на валу якого і кріплять різальний інструмент. Економічнішими є верстати з індивідуальними електродвигунами. На таких верстатах кількість обертів різального інструменту дорівнює кількості обертів електродвигуна. У верстатах з проміжними ланками кількість обертів різального інструменту залежить від діаметрів шківів або зубчастих коліс (шестерень). Якщо ведучі шківи або шестерні більші від ведених в певну кількість разів, то в стільки ж разів збільшиться кількість обертів веденого шківа або шестерні (ведучим називають шків на валу електродвигуна, веденим — на валу для різального інструменту).
Допоміжні елементи верстатів. Подавальні механізми відповідно до способу подання заготовок можуть бути надзвичайно різноманітної конструкції. В одних верстатах оброблювана заготовка подається на інструмент, в інших — інструмент подається на заготовку. Подача може здійснюватись ручним або механізованим способом. Ручний спосіб подачі малопродуктивний (8—10 м/хв) і досить небезпечний, тому його застосовують дуже рідко. При механізованому способі подача здійснюється за допомогою кареток, вальців, ланцюгів з упорами, гусеничних і конвейєрних механізмів або спеціально приставлених автоподавачів. З верстатів з механічною подачею можна створювати поточні напівавтоматичні й автоматичні лінії, що сприяє підвищенню продуктивності праці.
Органи керування призначені для вмикання і вимикання приводів робочих органів і органів подачі, на верстатах сучасних моделей керування здійснюється напівавтоматично і навіть автоматично. Окремі органи верстата вмикаються і вимикаються у відповідній, наперед заданій послідовності або при відповідному положенні заготовки. У системах керування багатьох верстатів передбачено автоматичне вимикання електродвигуна, якщо він несправний.
Напрямні й упорні елементи верстатів направляють заготовки на різальний інструмент, а також надають їм стійкості при обробці. Для закріплення заготовки у відповідному положенні при позиційній обробці застосовують різноманітні затискачі. Щільне прилягання заготовки до напрямних органів здійснюється завдяки відповідним затискачам. Для правильної орієнтації заготовок у потрібному положенні відносно різального інструменту застосовують упори різної конструкції.
Живильні пристрої призначені для подання заготовок у верстат, а знімні — для знімання з верстата оброблених заготовок або деталей і укладання їх у транспортабельні пакети.
Заточувальні пристрої призначені для фугування і заточування різального інструменту безпосередньо на верстаті .
Настроювальні пристрої застосовують на всіх верстатах для зміни положення напрямних і упорних елементів відносно різального інструменту, а також положення притискних і подавальних органів відносно упорних елементів верстатів.
Пристрої для видалення відходів являють собою ексгаустерні приймачі, що приєднуються до трубопроводів, по яких пил, стружки і тирса, утворені в процесі обробки деревини, видаляються з цеху.
На всіх деревообробних верстатах є спеціальні пристрої для змащування тертьових поверхонь, що має важливе значення для довговічності експлуатації верстатів.
Налагоджування та настроювання деревообробних верстатів
Виготовити деталі потрібних розмірів і форм можна тільки при правильному налагоджуванні та настроюванні деревообробних верстатів.
Налагодження верстатів полягає у встановленні і закріпленні окремих елементів їх у такому положенні, при якому верстат відловідатиме нормам геометричної точності.
Геометрична точність характеризується паралельністю або перпендикулярністю осей елементів верстата, зміною положення столів і кареток при переміщенні їх, осьовим і радіальним биттям валів.
Таблиця 2. Норми геометричної точності деревообробних верстатів (за даними проф. Ф. М. Манжоса)
Показник
Норма відхилень, мм, для верстатів відповідного класу точності


підвищеної
середньої
низької

Неплощинність столів, плит, лінійок і не-прямолінійність їх переміщень (стріла прогину на 100 мм довжини) Непаралельність елементів верстатів та їх переміщень на 1000 мм

0,1
0,1

0,2
0,3

0,5
1

Продовження табл. 2

Показник
Норма відхилень, мм, для верстатів відповідного класу точності


підвищеної
середньої
низької

Неперпендикулярність елементів верстатів
та їх переміщень на 1000 мм

0,02

0,6

2

Радіальне биття шпинделів
0,02
0,04
0,1

Радіальне биття контрольної оправки, вставленої в центруючий отвір шпинделя або патрона:














біля основи оправки
0,02
0,04
0,1

на відстані 200 мм від основи
0,03
0,06
0,15

Осьове биття шпинделів
0,03
0,05
0,15

Неспівосність валів
0,03
0,6
0,015

Осьове зміщення валів (зазор)
0,03
0,1
0,5

Радіальне зміщення валів (зазор)
0,02
0,05
0,1

Поперечне зміщення супортів і кареток у
напрямних (зазор)

0,05

0,15

0,5


Залежить геометрична точність верстатів від якості виготовлення їх і ступеня зношення.
За ступенем точності виготовлення деревообробні верстати поділяються на три класи: І — підвищеної точності, II — середньої точності, III — низької точності.
Норми геометричної точності деревообробних верстатів залежно від класу точності подано в табл. 2.
Сучасні деревообробні верстати відповідно до трьох класів точності поділяються на певні групи, а саме:
Клас точності Група верстатів
Підвищеної і середньої Калювальні, фугувальні, рейсмусові, фрезерні,
фрезерно-копіювальні, свердлильно-пазувальні
Середньої Чотиристоронні, копіювальні, ланцюгодовбальні,
токарні, круглопалкові для чистової обробки
Середньої і низької Круглопилкові, стрічкопилкові і торцювальні
Низької Лісопильні рами і шпалорізальні верстати
Налагоджування деревообробних верстатів періодично здійснюють наладчики механічного цеху. Вони перевіряють положення напрямних і притискних пристроїв, механізмів подачі, прямолінійність руху кареток, паралельність і площинність столів, плит і напрямних пристроїв, ліквідують осьове, торцеве і радіальне биття валів і шпинделів. Крім того, вони встановлюють на верстатах датчики апаратури керування верстатами, захисні пристрої, а також регулюють роботу пристроїв для змащування верстатів.
Але, незважаючи на те, що налагодження верстатів виконують спеціальні робітники, верстатник повинен мати основні поняття про налагодження, щоб він міг визначити, а іноді й ліквідувати причини дефектів обробки, які пов'язані з неправильним налагодженням верстатів. Якщо налагоджують верстати спеціальні робітники, то настроювання входить тільки в обов'язки верстатника. Перед обробкою кожної нової заготовки він повинен настроїти верстат. Настроювання полягає в тому, щоб встановити у визначеному положенні упорні і напрямні елементи верстата, різальні інструменти і пристрої.
2.1. Технологічний процес підготовки до роботи деревообробного інструменту.
Є три види пил: рамні пили, стрічкові і круглі.
Рамні пили – інструменту вигляді тонкої полоси на одній із кромок нарізані зуби. Їх використовують на лісопильних рамах для розпилювання колод і брусів на дошки. Рамні пили здійснюють повздовжне розпилювання, якщо поверхність пропилу паралельна волоскам деревини.
Рамні пили закріплюють комплексом в пильну рамку здійснюючи зворотно-поступальний рух від кривошипно-шатунного механізму. Цей рух пили являється головним.
В залежності від технологічного призначення розрізняють пили для вертикальних, горизонтальних і тарних лісорам. Пили для вертикальних лісопильних рам бувають двох типів: 1 – з планками (для лісопильних рам з нормалізованими пильним рамками і захватами); 2 – без планок (для лісопильних рам з ненормалізованими пильним рамками). На лісопильних підприємствах до цих пил прикріплюють планки захвати. Пили для тарних лісопильних рам – призначені для розпилювання тонкомірного круглого лісоматеріалу і брусів висотою 220 мм. Пили для горизонтальних лісопильних рам виготовляються на деревообробних підприємствах. Для збільшення жорсткості пили доцільно застосовувати пили мінімально доступною довжиною.
Стрічкові пили представляють собою інструмент у вигляді безкінченної стальної стрічки, на одній із кромок нарізані зуби. Стрічкові пили використовуються для повздовжньої розпилки колод, пиломатеріалів, а також для криволінійного розпилювання деревини, фанери і інших дерев’яних матеріалів. Головна перевага стрічкових пил – мала товщина стрічки, а значить менша ширина пропилу.
Промисловість випускає стрічкові пили для розпилювання деревини на столярних і ділильних стрічково-пильних верстатах, а також для розпилювання колод і брусів. Стрічкова пила як і рамка складається із полотна і зубчастого вінця.
Полотно стрічкової пили характеризується товщиною b, шириною В, і довжиною L (мм). Вузькі стрічкові пили використовують на столярних стрічкових верстатах для повздовжнього і поперечного розпилювання деревини і для випалювання криволінійних деталей. Широкі стрічкові пили застосовують при розпилюванні товстих дощок на більш тонкі.
При виборі товщини треба пам’ятати наступне: чим менша товщина пили менші відходи деревини в стружці, менша сила різання, але менша і жорсткість пили; чим товстіша пили, тим більше навантаження згибу при згинах стрічки на шківах.
Круглі пили представляють собою диск, на периферії якого сформовані зуби. Ці пили використовують для поздовжнього в поперечного розпилювання деревини і дерев’яних плит (ДВП, ДСТП, фанера, щити). В залежності від того де розташований центр пили, розрізняють дві основні схеми розпилювання круглою пилою: з верхнім і нижнім розміщенням пили. Промисловість випускає декілька типів круглих пил. Відрізняються вони різним технологічним призначенням. Найбільш поширені і універсальні пили з плоским диском. Вони бувають стальними з устаткуванням пластин твердих сплавів. В залежності від профіля зубів пили з плоским диском використовують для поздовжнього і поперечного розпилювання, фанери, ДВП, ДСТП, облицювальних щитів.
Пили з конічним диском бувають ліво, і право, двосторонні. Вони використовуються для повздовжнього розпилювання пиломатеріалів на тонкі дощечки (до 15 мм). Лівосторонні (конус, зліва відносно руху подачі) призначені для відпилювання дощечка з лівої сторони дошки, а правосторонні з правої. Двохсторонні конічні пили застосовуються для реброю розпилювання широких дощок товщиною до 40 мм. Обмеження по товщині зв’язані з тим, що канонічна частина пили повинна відігнути відпиляну дощечку. Конічні пили більш стійкі в роботі і зменшують кількість стружки приблизно в 2 рази по відношенню з плоскими пилами, за рахунок меншої товщини периферійної частини пили. Стругальні пили застосовують для чистової, повздовжньої і поперечної розпилки деревини. Свою назву вони отримали в зв’язку з тим, що забезпечують шороховатість поверхності, так і процес поздовжнього фрезерування (по старій термінології – процес стругання). Висока якість поверхні пояснюється тим, що зуби струганих пил не розводять і не плющать. Для зменшення тертя пили об стінки пропила диск пили має бокові піднутрення під малим кутом (біля 0,5°). Це пили з зворотнім конусом (звужуються до центру пили). Стругальні пили мають більшу ширину пропилу , чим плоскі і тим більше конічні пили.
Фрези.
Фрезний інструмент має багаточисельні конструктивні форми. Це пояснюється багатьма видами робіт, які можуть здійснюватись за допомогою фрез (формування плоских і профільних зовнішніх поверхонь деталей, обробка шипів, лазів і гнізд, копіювання .). Фрези – основний інструмент (ріжучий) повздовжньофрезерних, фрезерних-шипорізних, свердлильно-фрезерних, фрезерно-копіювальних, фрезерно-брусочний верстатів. Загальним для фрез являється кількість крутних навколо осі ріжучих елементів, кожна точка леза яка описує в обробному матеріалі циклопедіальну територію.
Фрези являють собою корпус встановлений на шпиндель верстатці формованими на ньому ріжучими елементами (зуби). Фрези класифікуюся по конструктивним ознакам: способу кріплення на верстаті, формі і розташуванні ріжучих кромок відносно осі обертання; способу сполучення ріжучого елемента з корпусом; формі задньої поверхності ріжучого елемента. За способом кріплення на верстаті розрізняють 2 види фрез: насадні і кільцеві: насадні і кільцеві. Насадні фрези центральним отвором насаджують на шпиндель верстату. Для кращого забезпечення співвісності фрези інколи оснащують центруючими лонгами. Кінцеві фрези мають хвостовик для закріплення в патроні верстату.
По орієнтуванні ріжучих кромок фрези діляться на: циліндричні, торцево-канонічні і профільні. В профільних фрезах ріжуча крамка має криволінійні і прямолінійні участки і описує поверхність обертання складеного профіля. По способу сполучення ріжучого інструменту з корпусом фрези поділяються на: цільні, збірні і складні. Цільні фрези виготовляються із однієї заготовки, чи з корпусу з нерозмінним з’єднаним з ним ріжучим інструментом. При нероздільному з’єднанні ріжучий інструмент виготовляють у вигляді пластини з зносостійкого матеріалу. З’єднання пластини з корпусом із конструкційної сталі здійснюється за допомогою пайки. Цільні фрезери характеризуються високою врівноваженістю і точністю, що дозволяє експлуатувати їх при високій частоті обертання шпинделя. Збірні фрези складаються із корпуса, виготовленого із конструктивної сталі і закріпленим на ньому ріжучим елементом. Ножеві вали поздовжньо фрезерних верстатів близькі конструктивно збірним циліндричним фрезам. Складні фрези представляють собою комплект цільних чи збірних насадкових фрез установлених на один шпиндель і призначених для обробки складних профілей.
По способу закріплення і форми ріжучого елементу збірні фрези є різними. При роз’ємному з’єднанні ріжучий елемент (ніж) завжди утримується на корпусі силою тертя, для виникнення якої використовують гвинтові, клинові або клемні механізми.
По формі зсудньої поверхні ріжучого елемента розрізняють фрези з прямолінійними і криволінійними затилом. Фрези з прямим затилом називають гостоконічними. Вони прості у виготовленні, але по мірі експлуатації перетичок змінюються кутові параметри зубів і профіль оброблюваної деталі.
Використання таких фрез раціонально при відносно невеликому числі перетичок, наприклад при оснащенні зубів пластинками із стійкого матеріалу.
Ножі – ріжучі інструменти плоскої форми. Застосовують як самостійні ріжучі інструменти і як частина збірного ріжучого інструменту. Технологічне призначення ножів різне: покращення плоских і профільних поверхностей фрезерування (ножі для фрезерування), отримання струганого (стругані ножі), лущеного (лущильні ножі), для рубки шпона (ножі, ножиць) і для отримання стружки у випуску ДСП (стружні ножі).
Всі ножі виготовляють у вигляді пластин. По конструкції, до ножів дуже схожі нарамні лінійки лущильних і стругальних верстатів. Зажині лінійки також являють собою пластини з робочою фаскою. В залежності від способу кріплення у верстаті лінійки, так як і ножі, бувають без вирізів і з вирізами різної конфігурації. Профілі зажимних лінійок по довжині відповідають довжині ножів лущильних і стругальних верстатів. Зажині лінійки служать для притискання шпону в процесі різання з ціллю передутворення появи в ньому тріщин.
Умови роботи ножів для фрезерування деревини аналогічні умовам збою фрези.
Умови роботи всіх міцних ножів дуже своєрідні і показують свій вплив на потреби до підготовки і експлуатації.
Свердла.
Свердління – це процес різання деревини обертовими ріжучими елементами з одночасною подачею в напрямку паралельному осі обертання. Кожна точка ріжучої крапки описує в деревині гвинтову поверхню. Свердління застосовують для отримання наскрізних отворів, або гнізд круглого січення.
Свердла – ріжучий інструмент у формі стержня з ріжучими елементами на торцевій частині. Основні частини свердла: робоча частина; шийка, хвостовик. Хвостовик циліндрична чи конічна частина свердла ,яка служить для його закріплення в передачі крутного моменту. Циліндри від прокручування в патроні. Конічний хвостовик закінчується лапкою, виконуючи роль упора при вибиванні свердла із отвору шпинделя. Свердла з конічним хвостовиком швидше за все застосовують в обробці металів. Шийка проміж уточна частина, яка з’єднує хвостовик з робочою частиною свердла.
Робоча частина свердла складається із напрямної і головки. Напрямляюча служить для направлення свердла при роботі. Сформована на ній канавка необхідна для виведення стружки. Свердління глибоких дірок (глибиною більше діаметрів свердла) за один прохід можливо лиш при гвинтовій канавці.
Ріжуча частина (головка) складається з одної чи двох ріжучих кромок утворених пересіканням передньої і задньої поверхонь. Свердла з одною ріжучою кромкою випробовують на собі несиметричне навантаження, що приводить до зміщення і биття свердла при великих швидкостях подачі. Положення ріжучих кромок визначається в основному направленням свердла відносно волокон. Для свердління деревини вздовж волокон ріжуча кромка утворює з віссю свердла кут ? = 40-45° (кут при вершині свердла 2? = х80-90°). Для свердління дерев’яних плит і деревини в поперек волокон характерно до осі ріжучих кромок до осі свердла (2? = 180°). Крім того, ріжуча частина таких свердл, має підрізний і направляючий центр.
Лісозаготівельна та деревообробна промисловість України, незважаючи на значні досягнення у сфері техніки, технології, організації та управління виробництвом, усе ще відстає від передових галузей за своїм технічним рівнем, організацією та ефективністю. Такі обставини висувають перед спеціалістами низку складних і важливих завдань у царині проектування і розрахунку нових виробничих систем, організації їх функціонування, оволодіння навиками керування ними з урахуванням специфічних особливостей деревообробного виробництва.
Майже всі галузі лісозаготівельної та деревообробної промисловості за своїми характеристиками належать до дискретного типу виробництва. Тут є чимало однотипних виробів. Основні визначальні параметри виготовленої продукції мають дискретний характер. Широко використовується технологічне обладнання універсального призначення. Характерною особливістю такого дискретного виробництва є насамперед складність аналізу показників його ефективності. До того ж таке виробництво складне в організації та управлінні.
Спеціалізація виробництва, характерна для сучасних деревообробних підприємств, дає змогу використовувати в широких масштабах технологічні процеси масового та серійного виробництв. Основними техніко-економічними характеристиками технологічних процесів масового та серійного виробництв є продуктивність, економічна ефективність, надійність. Оскільки підвищення продуктивності та економічної ефективності є одним з основних завдань проектування нових та модернізації старих технологічних процесів і виробничих систем, то пропоновані інженерні та економічні рішення мають спрямовуватися на виконання саме цих актуальних завдань. Відповідно до того та задля інтересів усього суспільства перед деревообробним виробництвом постають такі великі й важливі завдання:
- підвищення продуктивності праці та економічної ефективності виробництва за рахунок підвищення рівня автоматизації, раціоналізації обладнання і технологічних процесів, впровадження нових форм організації та управління виробництвом;
- оптимізація технологічних процесів для отримання найбільшої ефективності;
- впровадження гнучкого автоматизованого виробництва на базі використання робототехнічних пристроїв та обчислювальної техніки;
- оптимізація організації та управління на різних рівнях виробництва на базі сучасних економіко-математичних методів і комп`ютерних засобів.
Особливість окреслених завдань полягає у необхідності прискореного розвитку фундаментальної для деревооброблення галузі науки - технології, економіки й управління на основі технічної кібернетики, обчислювальної техніки, широкої математизації прикладних знань.
Усякий технологічний процес оброблення деревини потребує певних витрат часу, енерґії, сировини, матеріялів та інших складових, необхідних для нормального проходження процесу. Щоб забезпечити цілеспрямоване, визначене технологією проведення процесу, необхідна також відповідна інформація. У висліді взаємодії матеріяльної, енерґетичної та інформаційної складових технологічного процесу в рамках загальної технологічної схеми на виході процесу отримуємо кінцевий продукт, що має певні інформаційні характеристики про його властивості.
У реальних умовах деревообробного виробництва неможливо локалізувати у просторі вказані вище складові технологічного процесу - матеріяльну, енерґетичну та інформаційну. Сировина, наприклад, проходить у технологічному процесі як основа матеріяльної складової. Але ця ж сировина одночасно несе інформацію про свої властивості, певні вимоги до технологічного процесу, а також характеристики майбутніх виробів. Аналогічно система керування може виконувати спільні функції із системою перетворення енерґії.
В аналізованій структурі інформація є найзмістовнішою і водночас найгнучкішою складовою технологічного процесу. Вона охоплює у собі всю початкову інформацію (про сировину, режими, необхідні параметри і характеристики кінцевого продукту), робочу або оперативну (про поточні значення контрольованих і керованих параметрів) і керувальну, за якою ведеться процес для утримання його в заданому режимі.
Найконсервативнішою і практично некерованою у розумінні цілеспрямованої зміни властивостей є матеріяльна складова. Тому все керування у структурі інформації слід спрямовувати на найповніше використання наявної матеріяльної складової у рамках даної технології. Однак високоефективні організація і управління можливі тільки за умови всебічного вивчення фізико-механічних, теплових, хімічних і технологічних основ робочих процесів.
Характерною особливістю процесів оброблення деревини є те, що сам об`єкт обробки належить до предметів біологічного типу, які мають свою історію розвитку.
Відповідно до системно-структурного методу вивчення складних систем, до яких відносяться виробничі та технологічні процеси деревообробки, досліджувати самі об`єкти оброблення треба у їх тісній взаємодії з технологією (незалежно від носія конкретних властивостей - будь це меблева заготовка чи пиловний сортимент, паркетна дощечка чи фанерна сировина). Тому оцінювати властивості і зв`язки між елементами слід на двох цілком відмінних рівнях: первинному і вторинному, морфологічному і технологічному.
Дерево як усякий біологічний об`єкт сприймає на себе багато різноманітних впливів, що супроводять його розвиток. Вплив ґрунту, клімату, освітленості, водного режиму, спадкові та інші особливості розвитку зумовлюють певну чітко виражену індивідуальність технічних властивостей. Велика мінливість цих властивостей спостерігається не тільки у дерев різних порід, а й у межах одної породи та одного дерева, але в різних його частинах. Тобто вже на первинному рівні спостерігається велика розмаїтість макро-, і мікроструктури, особливостей геометричних форм у межах одного виду, не кажучи вже про розмаїтість цих ознак у різних видах.

Тому в умовах оброблення деревини (не тільки механічної, а й і п`єзо- і гідротермічної) треба розрізняти зміну фізико-механічних властивостей для різних порід; для окремих стовбурів однієї породи; для різних перерізів у одному стовбурі; для різних точок одного перерізу та для різних напрямів в одному мікрооб`ємі. Традиційне зведення усіх видів різання деревини до комбінації трьох основних - поздовжнього, поперечного і торцьового вже не дає змоги детально аналізувати більшість складних видів різання. Ще до недавнього часу процеси деревооброблення достатньо повно описували лише середніми значеннями показників і характеристиками умов, що викликають їхні відповідні відхилення. У сучасних умовах такий підхід уже не може задовольнити дослідників.
В останні роки у зв`язку з бурхливим розвитком і широким проникненням у всі галузі знань кібернетичних ідей, обчислювальної техніки та у зв`язку з "математизацією" знань багатьох дослідників уже перестав задовольняти традиційний апарат, що використовувався для опису процесів оброблення деревини, аналізу їх ефективності, організації та управління. Тепер дедалі більшого застосування набувають методи математичної статистики і теорії імовірностей, спектрального та кореляційного аналізів, масового обслуговування та імітаційного моделювання.
Лісозаготівельна та деревообробна галузі виробництва мають справу з особливим предметом праці біологічного походження. Тому тут проявляється вельми специфічні особливості, які слід ураховувати для успішного вирішення завдань розроблення технологічних операцій і виробничих процесів, технологічного обладнання і систем керування, а також завдань організації та управління виробництвом. Недооцінка особливостей деревини як предмета праці, специфічної технології та обладнання уже вдалися взнаки неодноразовими неґативними наслідками в галузі.
Основні особливості деревообробних виробництв можна умовно поділити на чотири групи - властивості предмета праці (деревини), особливості технології, обладнання та особливості систем керування.
Предмет праці (деревину) характеризують, як відзначене раніше, такі особливості:
характеризують, як відзначене раніше, такі особливості:
1. Велика неоднорідність властивостей навіть в однорідних партіях. Виражається вона мінливістю фізико-механічних і геометричних параметрів.
2. Мала жорсткість на згин, що зумовлена низьким значенням модуля пружності першого роду. Це приводить до значної деформованості у базуванні.
3. Досить низьке значення питомих витрат енерґії - приблизно в тисячу разів менше, ніж на оброблення металу.
4. Схильність до виникнення низькочастотних резонансних поздовжніх коливань оброблюваного матеріялу, зумовлене низьким значенням модуля пружності першого роду та періодичністю дії складових сил різання багаторізцевих фрезерних головок або ножових валів.
Відповідно технологічний процес вирізняють такі основні особливості: І. Велика довжина технологічних потоків і комунікацій (від потоків первинного оброблення деревини до потоків виготовлення плитних матеріалів і багатьох інших).
2. Розмаїтість видів оброблення, зосереджених в одному виробництві (механічна, п`єзо- і гідротермічна, хімічна і фізико-хімічна - наприклад, у процесі оздоблення та ін.).
3. Масовість виробництва й велика кількість сорто-типорозмірів деталей і напівфабрикатів, що одночасно перебувають у виробництві.
4. Переважна кількість прохідних технологічних операцій.
5. Істотно нестабільна тривалість виконання навіть однорідних операцій.
Технологічне обладнання виділяється такими своїми особливостями:
виділяється такими своїми особливостями:
І. Переважне місце тут займають верстати загального призначення.
2. Процеси оброблення швидкоплинні. Швидкості подачі досягають 200 м/хв, а швидкості різання - 200 м/с.
3. Важкі умови роботи обладнання:
- великий діапазон зміни сил різання;
- велика запорошеність, вологість, значні перепади температур;
- досить низький рівень технологічного обслуговування.
Системам керування виробничими процесами властиве таке:
виробничими процесами властиве таке:
І. Широке використання систем з оператором у контурі керування.
2. Відсутність добротних давачів параметрів процесів, відсутність обґрунтованих належним чином метрологічних основ вимірювання (наприклад, для процесів сушіння).
3. Оператори, як звичайно, працюють в умовах гострого дефіциту часу й інформації.
4. До операторів ставляться вельми жорсткі вимоги: точний окомір, добре знання великої кількості стандартів і технічних умов, здатність швидко приймати рішення.
Отже, у процесі деревообробного виробництва відбувається складна взаємодія специфічних складових різної природи для перетворення початкового біологічного продукту (деревини) в готовий виріб із заданими властивостями і параметрами. Через неоднорідність предметів праці з деревини, велику розмаїтість видів оброблення, істотну нестабільність тривалостей технологічних операцій, високу швидкоплинність процесів оброблення та інші вельми відчутні впливи зовнішніх збурювальних факторів забезпечення ритмічності виробничого процесу в галузі досить проблематичне. І якщо щомісячна чи навіть подекадна ритмічність роботи підприємтсва забезпечена, то зміна, а тим паче поопераційна - не завжди.
Ритмічність виробничого процесу є важливою умовою успішного виконання завдань як за кількісними, так і за якісними показниками. Тому в потоковому виробництві, в автоматизованих виробничих системах вимагається суворо визначена тривалість (синхронність) усіх виробничих операцій. Недотримання цієї вимоги призводить до виникнення значних додаткових втрат оперативного часу на деревообробних підприємствах, зниження ефективності використання обладнання та інших пов`язаних з них техніко-економічних показників.
Для формування математичних моделей процесів оброблення деревини можна вибрати різні підходи. Серед загальних часто використовуваних сьогодні найвідоміші два підходи, що визначаються термінами "детермінований" та "імовірнісний" (стохастичний). Ці підходи дають змогу не тільки кількісно описати певні закономірності процесів обробки, а й до певної міри відобразити причинну природу модельованого явища.
Як було показано раніше, предмет обробки в деревообробному виробництві має характеристики, які можна оцінити лише з певною імовірністю. Крім того, сформований певний комплекс необхідних початкових параметрів і характеристик технологічного обладнання з плином часу змінюється. Незмінними вони залишатися не можуть. По-різному також проявляється рівень підготовки та виховання спеціалістів. Тому й самі виробничі процеси мають імовірнісний або стохастичний характер. У цих умовах детерміновані моделі мають вельми істотний недолік у тому, що ігнорується природна мінливість усіх складових виробництва, у т.ч. біологічна мінливість предметів праці - сировини.
Імовірнісний характер процесів зовсім не означає відсутності закономірностей розвитку, функціонування процесів деревооброблення. Він показує, що всяка подія цього процесу настає лише з певною мірою імовірності. З методологічних позицій імовірнісні системи мають задовольняти дві основні ознаки: іррегулярність та стійкість. Тобто необхідною властивістю імовірнісних систем є відсутність будь-якої регулярності, правильності у відношенні між елементами системи (наприклад, між параметрами круглих лісоматеріалів). Ця властивість формулюється як незалежність характеристик від вибору послідовності елементів. А стійкість потребує існування деяких інваріант, тобто незмінних характеристик (наприклад, середніх значень) стохастичної системи.
Вище була показана доцільність розглядати системи перероблення деревини на двох різних рівнях: первинному та вторинному, морфологічному й технологічному. Первинний рівень дає нам велику розмаїтість у властивостях. Вторинний рівень, як похідний від первинного, дає ще більшу розмаїтість фізичних, механічних і геометричних властивостей та характеристик. Тут результуюча структура як процес становлення нових якісних станів породжується взаємодією первинної структури (сировини) з технологією, обладнанням і є новою, вищою за ієрархією системою.
Вказані раніше причини визначають іррегулярність не тільки первинної системи (сировини), а й вторинної - усього виробничого процесу. Крім цих причин, тут, безперечно, накладаються й інші, серед яких насамперед слід виділити нестабільність параметрів технологічного обладнання, мінливість стану людини-оператора й інші. Образно кажучи, ці три основні джерела -предмет праці, технологічне обладнання й людина-оператор, зливаючись у русло технології та виробництва, утворюють потік своєрідних стохастичних (імовірнісних) процесів.
Аналіз показує, що така методика моделювання не обмежується границями певних локальних областей чи окремих фаз виробництв, а має глобальний характер для умов перероблення деревини. Вона стала тепер гостро необхідною для аналізу ефективності виробничих систем з локальною автоматизацією, автоматизованими лініями, а також в умовах гнучкого автоматизованого виробництва.
Слід підкреслити, що вставши на позиції стохастичного опису процесів оброблення деревини, ми здобуваємо великі можливості застосувати для дослідження відповідних прихованих там явищ, процесів і закономірностей потужний арсенал нових засобів, таких, як теорія інформації, теорія надійності, теорія ігор і дослідження операцій, теорія стохастичних розв`язків тощо. Досвід показує, що всюди імовірнісна концепція аналізу досліджуваних явищ і пов`язані з нею нові математичні засоби дають нове, більш глибоке й достовірне розуміння предмета досліджень.
Як приклад вдалого послідовного використання нових стохастичних методів моделювання можна розглянути окремі етапи розв`язання проблем теорії автоматичних ліній і гнучких виробничих систем у машинобудуванні та лісовиробничому комплексі.
Отримані тут результати дають змогу достовірно обчислювати кількісні показники якості використання основного та допоміжного обладнання в автоматичних лініях і технологічних потоках, визначити їхне оптимальні параметри, структуру, компонування, організацію та керування процесом роботи. При тому критерії оптимізації можуть бути різні залежно від завдання оптимізації.
Широка апробація аналізованих досліджень і отриманих результатів, універсальність математичних методів, програмних і технічних засобів моделювання дають змогу використати їх для розв`язання багатьох актуальних завдань оптимальної організації та управління виробничими системами в галузі лісозаготівельної та деревообробної промисловості.
Продуктивність як економічна категорія у стислій і концентрованій формі відбиває і розвиток продуктивних сил суспільства, і загальний проґрес розвитку науки і техніки. Рівень продуктивності праці є найважливішим показником проґресивності способу виробництва й суспільних відносин. Тому аналіз продуктивності виробництва на різних його стадіях є одним із найважливіших факторів, що визначають можливості ефективного керування, підвищення інтенсивності нарощування сукупності суспільного продукту як кінцевого корисного ефекту.
В економічній кібернетиці для вимірювання кінцевого корисного ефекту використовується приріст виробництва кінцевого продукту за певний фіксований проміжок часу. На конкретному рівні лісозаготівельного чи деревообробного виробництва (верстат, лінія, дільниця, цех) цей приріст визначає продуктивність виробничого процесу з урахуванням усіх витрат.
Для збільшення продуктивності технологічного процесу можна використати такі чотири шляхи:
1) раціонально використовувати сировину - знижувати питомі витрати сировини на одиницю готової продукції;
2) зменшувати енерґомісткість - знижувати питомі витрати енерґії;
3) розширення виробництва - збільшення потужностей на оброблення;
4) інтенсифікація виробництва - збільшення швидкості перероблення
сировини.
1. Етапи науково-технічної підготовки виробництва та їх загальна характеристика.Для здійснення будь-якого процесу необхідно провести певну підготовку по забезпеченню виробництва необхідною нормативною документацією, оснащенням та налагодженню всіх підсистем, взаємодія яких забезпечить випуск готової продукції.Основним етапом підготовки є:(наукова підготовка, яка ставить за мету дослідження існуючих аналогів предметів виробництва. Орієнтація на випуск вже існуючих виробів не має сенсу, оскільки така продукція на ринку не буде конкурентноспроможною. Виробник повинен орієнтуватись на нову продукцію з кращими якісними показниками. Саме для цього проводяться наукові дослідження, в результаті яких виявляються негативні або недостатні якості існуючих предметів праці і пропозиції споживачів на ринку збуту. На цьому етапі формуються вимоги щодо вдосконалення аналогів, робляться необхідні економічні прогнозні розрахунки щодо якісних показників та масштабів виробництва;(конструкторська підготовка ставить за мету розробку конструкторської документації (креслень) або технічних вимог на продукцію у відповідності до рекомендацій, які отримані в результаті наукової підготовки виробництва. Конструкторська підготовка регламентована Єдиною системою конструкторської документації (ЄСКД) і виконуються у три стадії:1. розробка технічного завдання на виріб (продукцію);2. розробка технічного проекту;3. розробка робочого проекту.(технологічна підготовка виробництва регламентована системою державних стандартів, яка має назву - Єдина система технологічної підготовки виробництва (ЄСТПВ). Ця система передбачає широке застосування прогресивних типових технологічних процесів, стандартного технологічного устаткування та оснащення, засобів механізації і автоматизації виробничих процесів, інженерно-технічних та управлінських робіт. ТПВ повинна забезпечити повну технологічну готовність підприємства виготовляти продукцію згідно з заданими техніко-економічними показниками. Повна технологічна готовність - це наявність на підприємстві повного комплекту необхідної технологічної документації і засобів технологічного оснащення і засобів, які забезпечують виробництво якісних виробів. ТПВ включає розв'язання багатьох задач, які можна згрупувати за такими основними функціями:- забезпечення технологічності конструкції виробу;- розробка технологічних процесів;- проектування та виготовлення засобів технологічного оснащення.Центральне місце в ЄСТПВ займає розробка технологічних процесів, яка може здійснюватись у масштабах країни на деталі загального призначення або галузі, на галузеві деталі підприємства.(організаційна підготовка виробництва ставить за мету вирішення всіх організаційних питань, пов'язаних з розміщенням у просторі засобів виробництва, розташуванням трудових ресурсів, налагодженням системи матеріально-технічного постачання, енергопостачання, інструментального забезпечення, межопераційного та міжцехового транспорту, організацією ремонтів, складів, збуту тощо.Усі перелічені складові науково-технічної підготовки можуть здійснюватись:1. неавтоматизованими засобами, тобто вручну;2. автоматизованими, тобто застосуванням окремих систем автоматизації, наприклад САП, САПТ ТП і т. ін.3. автоматичними - в комплексних інтегрованих системах - майже без участі людей і відсутності паперової документації.
Технологічний процес розробляють при проектуванні нових і реконструкції існуючих виробничих структур: дільниць, цехів та заводів, а також при організації виробництва нових об'єктів на діючих структурах, крім того, коригування існуючих або розробка нових технологічних процесів має місце в діючих структурах при випуску вже освоєної продукції, що викликається безперервним поточним удосконаленням об'єктів виробництва і необхідністю систематичного використання та впровадження в діюче виробництво найновітніших досягнень науки, техніки і раціоналізаторських пропозицій.Початкову інформацію, що необхідна для проектування чи вдосконалення технологічних процесів умовно можна поділити на базову, керуючу і довідкову.Базова інформація включає відомості, що містять в конструкторській документації на вироби та програму випуску.Керуюча інформація містить вимоги галузевих і державних стандартів до технологічних процесів та методів управління ними, а також стандартів на обладнання та оснащення, документації на діючі технологічні процеси, класифікаторів техніко-економічної інформації, виробничих інструкцій, матеріалів за вибором технологічних нормативів, документації з техніки безпеки та промислової санітарії.
4. Послідовність проектування технологічних процесівРозробці технологічних процесів передує вхідний контроль конструкторської документації, групування виробів за конструктивно-технологічними ознаками, відпрацювання їх на технологічність, визначення типу та організаційної форми виробництва.Розробка технологічних процесів включає комплекс взаємопов'язаних етапів, що виконуються в такій послідовності: вибір заготовок і технологічних баз; добір типового технологічного процесу та визначення послідовності і змісту технологічних операцій; визначення, вибір і замовлення нових засобів технологічного оснащення, контролю й випробування; призначення та розрахунок режимів обробки й нормування процесу; визначення професій і кваліфікації виконавців; організація виробничих дільниць; вибір засобів механізації та автоматизації елементів технологічних процесів і внутрішньо цехових засобів транспортування; складання планів виробничих дільниць та розробка операцій переміщення виробів і відходів; оформлення робочої документації на технологічні процеси. Глибина проробки етапів залежить від типу виробництва складності виробу. Деякі етапи можуть збігатися з часом.
5. Особливості проектування технологічних процесів у різних типах виробництваТехнологія виготовлення деталей залежить від типу виробництва та прийнятої організації форми роботи. Різним типам виробництва притаманні різні методи обробки деталей, різні технологічне устаткування, оснащення і структура операцій. Усе це знаходить відображення в технологічній документації, що виробляється. Зі збільшенням програм зростають ступінь деталізації технологічного процесу й глибина його розробки. Наприклад, в одиночному і малосерійному виробництві намічається тільки маршрут обробки, який оформляється у вигляді маршрутного технологічного процесу. При цьому міжопераційні припуски та розміри, а також режим різання не вказуються. Обсяг операцій максимально можливий. В умовах обмеження технологічних можливостей інколи орієнтуються не на середню економічну, а на досяжну точність обробки з розрахунком на високу кваліфікацію робітника.
У серійному виробництві на кожній операції чітко виділяють установи, позиції, переходи, припуски та режими різання. Технологічний процес оформляється в технологічних картах, схемах, інструкціях, згідно з якими виготовляються машина і деталі. Найбільш детальна розробка технологічних процесів застосовується в масовому виробництві, де кожен з елементів операції має велике значення і де незначна помилка технолога може призвести до браку або підвищення собівартості виготовлення деталей. У цьому разі при призначенні методів обробки обладнання орієнтуються тільки на середньоекономічну точність обробки, застосовуючи найбільш прогресивне технологічне обладнання та різальний інструмент.