Полезные советы: строгание в "деталях"

Об инструменте для четырехсторонних строгально - калевочных станков

Качество продукции в равной степени зависит и от станка и от используемого инструмента. Некачественный, плохо заточенный или неправильно установленный инструмент не позволит получить высококачественной поверхности даже профессионалу самого высокого уровня на самом первоклассном оборудовании. При обработке древесины на четырехсторонних станках используются фрезы и ножевой инструмент.

Фрезы представляют собой монолитный инструмент, т.е. ножи и корпус неотделимы друг от друга. Поэтому каждая фреза, как правило, применяется для изготовления только одного определенного профиля. При обработке другого профиля понадобится отдельная фреза. Но даже при изготовлении одного и того же профиля из разных по твердости пород древесины применяют фрезы различной твердости с разными углами заточки. После стачивания фрезерных ножей корпус фрезы выбрасывается либо на него напаиваются новые ножи. Напайка новых ножей – трудоемкая и дорогостоящая работа, требующая высокой квалификации и специального оборудования.

Заточка фрез выполняется по передней грани. Необходимость заднего угла на инструменте (затыловки) вынужденно ведет к изменению профиля инструмента, что не позволяет гарантировать постоянную точность профиля изготавливаемого изделия. Учитывая эти недостатки, в последнее время фрезы используются лишь при спецзаказах с небольшим объемом продукции.

Ножевой инструмент – это инструмент, состоящий из ножевой головки и ножей. Прямые (их еще называют строгальными) ножи предназначены для строгальных работ. Ножи с фигурной заточкой задней поверхности называются профильными и предназначены для придания заготовке профиля. Одним из преимуществ такого инструмента является быстрая смена ножей в ножевой головке, что позволяет изготавливать большое количество профилей одной ножевой головкой. На подготовку инструмента для придания заготовке другого профиля уходит всего лишь нескольких минут. Не займет много времени и смена ножей для работы с древесиной другой твердости.

Изготовление ножевого профильного инструмента и перезаточка выполняется по задней грани по шаблону, благодаря чему достигается абсолютная точность профиля и возможность изготовления ножей для древесины любой породы с оптимальным углом резания.

Расстояние между началом профиля и точкой отсчета на ножевой головке (база) может оставаться постоянным. Таким образом, на четырехстороннем станке не требуется регулировка шпинделей по оси при каждой смене инструмента. Это существенно экономит время на переналадку станка.

Станок для заточки и изготовления профильных ножей позволяет быть независимым в создании нового профильного инструмента под любой заказ. Для этого всего лишь необходимо изготовить шаблон по чертежу или имеющемуся образу в масштабе 1:1. По готовому шаблону изготовление инструмента займет немного времени. В зависимости от требований к инструменту его изготавливают из быстрорежущей стали (HSS), стеллита (Stellit), или твердого сплава (HM)

	При строгании вращающимся инструментом на заготовке образуется волнистая поверхность. Расстояние между гребнями соответствует дистанции между входом и выходом каждого ножа в древесину. Это расстояние называют шагом резания ( s z ). Его называют также шагом строгания, подачей на нож и т.д. Чем длиннее шаг резания, тем он становится заметнее, а обрабатываемая поверхность заготовки – более «волнистой».
	Чем короче шаг резания, тем более гладкой и чистой будет поверхность. Длина шага резания ( s z ) зависит: от скорости подачи (v), с которой происходит обработка заготовки, от числа оборотов шпинделя ( n ), от числа ножей в ноже­вой головке (z).
В виде формулы эту зависимость можно представить следующим образом:
	Выбор шага резания в каждом конкретном случае определяется индивидуально и зависит от предъявляемых к изготавливаемой продукции требований. Например, шаг резания для мебельных заготовок должен быть значительно меньше, чем для строительных элементов. Опыт показывает, что высококачественной можно назвать поверхность с шагом резания 1,5 - 1,7 мм. При дальнейшем уменьшении шага резания качество поверхности увеличивается, однако резко уменьшается стойкость ножей и, как следствие, сокращается время между его перезаточками.
	Еще одним показателем качества обрабатываемой поверхности является шероховатость, которая, главным образом, определяется глубиной входа ножей в древесину. Чем меньше шероховатость, тем выше качество поверхности. Шероховатость поверхности изделия в пределах 0,005 мм свидетельствует о хорошем качестве изделия. Шероховатость ( t ) зависит от длины шага резания ( s z ) и диаметра инструмента ( D ). Упрощенно формула выглядит следующим образом: Точно так же как и при шаге резания, по шерохо­ватости производимую про­дукцию можно подразделить на группы.
	Ножевые головки бывают с обычным зажимом и с гидравлическим. Инструмент головки с обычным зажимом устанавливается на шпиндель и фиксируется в противоходе зажимной гайкой. Установить такой инструмент можно практически на любой тип станка, но качество обрабатываемой поверхности и скорость подачи при этом ограничиваются. Связано это с тем, что для установки головки на шпиндель предусмотрен зазор (до 0,05 мм).
	Этот зазор и служит причиной отклонения от оптимального диаметра резания. В результате, несмотря на то, что все ножи участвуют в обработке материала, качество обрабатываемой поверхности определяет всего лишь один нож.
Пример   Скорость подачи (v) 8 пог. м/мин Число оборотов шпинделя (n) 6000 1/мин Число ножей (z) 4 Шаг резания (Sz) 8 x 1000 / 6000 x 1 = 1,3 мм Пример   Скорость подачи (v) 12 пог. м/мин Число оборотов шпинделя (n) 6000 1/мин Число ножей (z) 4 Шаг резания (Sz) 12 x 1000 / 6000 x 1 = 2 мм	Шаг резания рассчитывается по формуле: Однако, в качестве переменной «число ножей» необходимо брать не четыре ножа, а только один. Но даже если обычный инструмент оснастить дополнительными ножами, это не окажет существенного влияния на шаг резания, и не улучшит качество поверхности. Единственным выходом в этом случае может стать уменьшение скорости подачи ( v ). Экспериментально установлено, что высокое качество поверхности при использовании инструмента.

Гидравлические ножевые головки

	Современные производства требуют гораздо более высоких скоростей обработки и неизменно высокого качества поверхности. В этом случае наиболее целесообразным будет использование инструмента с гидрозажимом. Камеры и каналы ножевой головки наполнены жировой смазкой. С помощью гидрошприца давление в каналах поднимается до 300 атм. За счет этого стенки камеры раздвигаются и ножевая головка оказывается зажатой без зазора и строго отцентрированной. Таким же образом ножевая головка крепится на шпинделе заточного станка. После снижения давления происходит разжим, и инструмент легко снимается со шпинделя. Благодаря гидравлическому зажиму возможна передача точности заточки инструмента калевочному станку. Таким образом, гидроинструмент не имеет установочного зазора, в отличие от обычного инструмента.
	Но даже достигнув высокой точности вращения, разница в установке ножей все еще остается. И несмотря на то, что ее величина составляет всего лишь 0,002 - 0,005 мм, это означает то же самое – качество обрабатываемой поверхности определяет только один нож. Для устранения этого остаточного отклонения инструмент необходимо подтачивать уже на самом станке с помощью джойнтера. Джойнтер - это специальный заточной камень, который подтачивает ножи непосредственно при рабочих оборотах шпинделя. Таким образом удаляются остаточные отклонения ножей от диаметра резания. Для использования джйонтеров необходимо соблюдать следующие требования: Мощная конструкция станины Подача заготовок в одном направлении Мощные шпиндели Оптимальное число оборотов шпинделя Наличие соответствующего оборудования. Всем этим требованиям должны отвечать станки с высокими скоростями подачи.
Пример   Скорость подачи (v) 40 пог. м/мин Число оборотов шпинделя (n) 6000 1/мин Число ножей (z) 4 Шаг резания (Sz) 40 x 1000 / 6000 x 4 = 1,66 мм	После обработки инструмента джойнтером шаг резания можно рассчитывать по количеству ножей, установленных в ножевой головке.
	Обработку инструмента джойнтером можно выполнять многократно. Это положительно сказывается на стойкости инструмента. Но для постоянно высокого качества необходимо, чтобы размер фаски, растущей с количеством переточек, не превышал определенной ширины. Для древесины мягких пород эта величина составляет не более 0,5 мм, для твердых пород – 0,7 мм. Для головок с твердосплавными ножами (НМ) применяются джойнтеровые камни с алмазным абразивом из высокоуглеродистой легированной стали ( HSS ) или стеллитовых ( Stellit ) – с керамическим.

Ниже приведена таблица расчета шага резания для инструмента, обработанного джойнтером.

V=200				5,55	4,16	3,33	2,77	2,38	2,08	1,67
V=180				5,0	3,75	3,0	2,5	2,14	1,87	1,50
V=170				4,72	3,54	2,83	2,36	2,02	1,77	1,42
V=160				4,44	3,33	2,66	2,22	1,90	1,67	1,33
V=150				4,17	3,12	2,50	2,08	1,78	1,56	1,25
V=140				3,88	2,91	2,33	1,94	1,67	1,45	1,16
V=120			5,0	3,3	2,5	2,0	1,67	1,42	1,25	1,0
V=100			4,17	2,78	2,08	1,67	1,38	1,19	1,04	0,83
V=80		4,44	3,33	2,22	1,67	1,33	1,11	0,95	0,83	0,66
V=60	5,0	3,33	2,5	1,67	1,25	1,0	0,83	0,71	0,62
V=50	4,17	2,78	2,08	1,39	1,04	0,83	0,69	0,59
V=40	3,33	2,22	1,67	1,11	0,83	0,67	0,55
V=30	2,5	1,67	1,25	0,83	0,63	0,5
V=20	1,67	1,11	0,83	0,55	0,42	0,33
	Z=2	Z=3	Z=4	Z=6	Z=8	Z=10	Z=12	Z=14	Z=16	Z=20

V = скорость подачи, пог. м/мин	n = число оборотов шпинделя
Sz = шаг резания, мм	z = число ножей

 

По материалам компании Weinig