Виды фрезерования древесины: сквозное и несквозное. Приемы работы.

При сборке различных изделий, а также для сращивания досок или брусков по длине применяют шиповые соединения. Соответственно шиповые соединения делятся на угловые и серединные. Соединения концов двух деталей под углом осуществляют с помощью плоских прямоугольных (рамных) или клиновых (зубчатых) шипов. Рамные шиповые соединения бывают на сквозной одинарный, двойной или тройной шипы и соответствующие им проушины. Их делают на рамных шипорезных станках.

Различают следующие элементы плоского одинарного рамного шипа: две боковые грани (пласти), два заплечика и торцовую грань (вершину). У проушины – две боковые пласти, внутренняя торцовая грань (дно) и две внешние торцовые грани.

Клиновые шипы для углового концевого соединения формируют на специальных усофрезерных станках или модернизированных рамных шипорезных станках.

Угловое концевое соединение широких дощечек (ящики, коробки) осуществляют с помощью прямоугольных ящичных открытых шипов, которые обрабатывают на ящичных шипорезных станках.

Рис. Угловые концевые соединения:

а – на шип открытый сквозной одинарный УК-1, б – на шип открытый сквозной двойной УК-2, в – на шип открытый сквозной тройной УК-3, г – на шип с полуптемком несквозной УК-4, д – на шип с полупотемком сквозной УК-5, е – на шип с потемком несквозной УК-6, ж – на шип с потемком сквозной УК-7, з – ни шипы круглые вставные сквозные и несквозные УК-8, и – на ус со вставаным несквозным круглым шипом УК-9, к – на ус со вставным несквозным плоским шипом УК-10, л – на ус со вставным сквозным плоским шипом УК-11

Рис. Угловые ящичные соединения:

а – на шип прямой открытый УЯ-1, б – на открытый шип «ласточкин хвост» УЯ-2, в – на открытый круглый шип УЯ-3

Угловое концевое соединение широких дощечек при сборке ящиков делают с помощью шипов типа «ласточкин хвост» с плоскими или закругленными гранями. У мебельных ящиков шипы «ласточкин хвост» делают с лицевой стороны закрытыми, а переднюю лицевую стенку толще боковой. Для получения таких шипов предназначены специальные шипорезные станки.

Клиновые шипы для соединения по длине брусковых заготовок характеризуются длиной шипа и шагом. Их получают на специальных шипорезных станках для сращивания или модернизированных ящичных шипорезных станках.

На шипорезные станки поступают высушенные заготовки правильной геометрической формы. Прямолинейность заготовок должна соответствовать 14-й степени точности. Сучки, кармашки, червоточина, пробки и заделки в зоне формирования шипов не допускаются.

Основное требование к шиповому соединению – его прочность, которая в значительной степени зависит от точности обработки шипов, отсюда вытекают высокие требования к точности элементов шипового соединения, которые выполняются на шипорезных станках.

Для шипорезных работ применяют круглые пилы и фрезерные инструменты общего или специального назначения. Множество вариантов инструмента определяется разнообразием шиповых соединений и приемов обработки их отдельных элементов.

Рис. Технологическая схема образования шипов на рамном шипорезном станке

Рис. Нарезание шипов на фрезерном станке:

1 – фреза, 2 – ограждение фрезы, 3 – направляющая линейка, 4 – подпорный брусок, 5 – прижим, 6 – каретка

Рис. Формирование прямых ящичных шипов:

а – набор фрез с прокладками, б – нарезание шипов, 1 – фрезы, 2 – прокладки, 3 – заготовки

Длина главной режущей кромки лезвия цельных насадных двузубых фрез для обработки ящичных прямых шипов должна быть равна ширине вырабатываемой проушины. Диаметр – 200 мм, ширина – 5, 6, 8, 10, 12, 18 мм.

У фрезы цельной двузубой однорядной для обработки клиновых шипов боковые вспомогательные кромки зубьев скошены и образуют клин.

Однорядные фрезы применяют для фрезерования шипов длиной более 30 мм.

Фрезы насадные сборные для обработки шипов бывают двух типов: для торцового и поперечного фрезерования. В корпусе шипорезной фрезы для торцового фрезерования укреплены четыре фасонных резца. У фасонного резца две режущих кромки: главную – для фрезерования эаплечика и вспомогательную – для обработки пласти шипа. Резцы в корпусе не регулируют и не снимают до полного износа. Их затачивают в сборе по задней поверхности режущих кромок.

В других конструкциях фрез для торцового фрезерования по два ножа и подрезающих резца. Ножи формируют заплечики шипа, а подрезающие резцы обеспечивают требуемую шероховатость граней шипа.

Фрезы шипорезные для поперечного фрезерования бывают трехножевые с тонкими ножами и крыльчатые двухножевые с толстыми ножами. Но крыльчатые опасны и создают большой шум, предпочтение отдается круглым.

Дисковые фрезы для обработки проушин аналогичны по конструкции шипорезным фрезам. Их ширина – 6, 8 12 и 14 мм.

Затачивают резцы в сборе по задней поверхности лезвия. По передним поверхностям затачивать нельзя, так как при заточке уменьшается размер по ширине проушины, что недопустимо. Резцы дисковых фрез оснащают пластинами из твердого сплава.

Подобны им дисковые сборные фрезы для выполнения подсечных операций и для фасонной обработки заплечиков шипа. В диске закрепляют фасонные резцы, форма режущей кромки которых совпадает с формой углубления на детали.

Если надо одновременно обработать несколько проушин, на шпинделе устанавливают соответствующее количество сборных дисковых фрез. Практикуется установка составных фрез, состоящих из сборных дисковых фрез, круглых пил и фрез других конструкций.

Концевые фрезы бывают цилиндрические – для обработки ящичных прямых шипов и фасонные – для обработки шипов "ласточкин хвост". Концевые цилиндрические фрезы бывают затылованные и незатылованные с остроконечными зубьями. Их крепят на станке с помощью резьбового хвостовика, который ввинчивается в отверстие шпинделя.

Шипорезные фрезы работают при высокой частоте вращения, поэтому они должны быть отбалансированы. Балансировку проводят на специальных приспособлениях и станках.

Перед установкой фрез следует проверить их состояние. Трещины, забоины, выкрашивания металла на поверхности резцов фрез не допускаются, такими фрезами работать нельзя.

Рамные шипорезные станки. Рамные шипорезные станки бывают двух типов: одно– и двусторонние. На односторонних обрабатывают сначала один конец заготовки, затем заготовку переворачивают и вырабатывают шип или проушину на втором ее конце.

Рис. Односторонний рамный шипорезный станок:

1 – станина, 2 – упор, 3 – деталь, 4 – подпорный брусок, 5 – каретка, 6 – направляющая линейка, 7 – гидроприжимы, 8 – стол, 9 – пила, 10 – шипорезная фреза, 11 – винт настройки, 12 – дисковая фреза, 13 – направляющая, 14 – роликовтулочная цепь

Рис. Двусторонний рамный шипорезный станок:

1 – конвейерная цепь, 2 – клиновой ремень, 3 – подпружиненные ролики: 4 – вал, 5 – упор, 6 – редуктор, 7 – электродвигатель, 8 – упорная линейка

Двусторонние шипорезные станки позволяют одновременно вырабатывать шипы или проушины на обоих концах заготовки. Их подразделяют на станки общего назначения и специализированные. Специализированные предназначены для обработки деталей конкретного изделия.

На двусторонних шипорезных станках можно обрабатывать детали с наибольшей длиной 2200 мм (ШД10-10) и 3000мм (ШД16-8).

Станки собирают из унифицированных суппортов с режущими инструментами и элементов подачи заготовки. Станки оснащают устройствами программного управления и настройки.

Шипорезный рамный односторонний станок выполняется в виде колонки, на которой смонтированы механизм подачи и суппорты. Режущие инструменты крепятся на валах электродвигателей.

Первый по ходу подачи детали суппорт оснащен электродвигателем с круглой пилой для торцовки заготовки по длине или на заданный угол. Второй и третий суппорты размещены один над другим и оснащены электродвигателями с шипорезными фрезами для выработки заплечиков шипов. На четвертом суппорте установлен электродвигатель с дисковой фрезой для выработки проушины.

Пильный, верхний шипорезный и четвертый прорезной суппорты оборудованы механизмами, обеспечивающими вертикальное и горизонтальное перемещения. Нижний шипорезный суппорт имеет только вертикальное перемещение.

Режущие инструменты ограждены, что обеспечивает безопасность работы. Возможность пуска станка при снятом или поднятом ограждении исключена.

Сбоку станины установлены верхняя цилиндрическая и нижняя плоская направляющие, по которым на роликах движется каретка.

Для правильного базирования и закрепления обрабатываемой детали на каретке установлены направляющая линейка, подпорный брусок, торцовый упор и гидроприжимы. Стол каретки можно устанавливать в наклонном положении, что необходимо, если надо обрабатывать шипы с гранями, расположенными к пласти детали под углом до 20°.

В случае аварийного отключения станка от электросети предусмотрена защита от выброса незакрепленных заготовок вращающимся по инерции режущим инструментом.

На шипорезном рамном двустороннем станке ШД10-8 обрабатывают шипы и проушины на обоих концах деталей рамочных и каркасных изделий.

На станине, представляющую собой раму, размещены две колонки. Правая колонка смонтирована жестко и не перемещается, левую колонку можно передвигать при настройке на длину обрабатываемой детали.

На колонках установлены суппорты с четырьмя шпинделями. Первые по ходу подачи материала шпиндели оснащены пилами для торцовки детали по длине, вторые суппорты прорезные. Последними по ходу стоят суппорты с шипорезными фрезами для обработки шипа.

На колонках установлен механизм подачи обрабатываемой детали в виде двух параллельных конвейерных цепей. Конвейерные цепи изготовляют из стальных пластин или литых цельных звеньев, соединенных шарнирно. На звеньях укреплены упоры для базирования деталей.К звеньям конвейерных цепей прикрепляют также металлические или пластмассовые накладки, часто упоры делают подпружиненными. Последние могут утапливаться внутрь звеньев цеци, что позволяет обрабатывать детали, ширина которых больше расстояния между упорами.

Сверху находятся два приводных клиновых ремня, которые прижимаются к заготовкам роликами.

Станок ШД16-8 – модификация станка ШД10-8. Разница между ними в том, что прижимные ремни ШД10-8 не имеют привода, а станина удлинена для обработки строительных деталей больших размеров.

Станок шипорезный двусторонний специальный с программным управлением ШДС-10П предназначен для торцовки брусков по длине в размер и обработки рамных шипов и проушин одновременно с двух сторон в момент транспортировки бруска или на позиции без перемещения бруска.

При выборе режима работы руководствуются следующими факторами. Шипорезные работы отличаются значительной глубиной и шириной фрезерования. Для снятия значительного слоя материала требуются большие силы резания, которые могут приводить к перегрузке электродвигателей и сколам материала на заключительном этапе обработки – в зоне выхода шипорезной фрезы. Снизить влияние неблагоприятных нагрузок можно за счет снижения скорости подачи.

Рациональную скорость рассчитывают по мощности электродвигателей механизмов резания или определяют по графику их загрузки. (Такие графики приводятся в руководстве по эксплуатации станка.) Например, для одностороннего шипорезного станка при фрезеровании шипа длиной 150 мм и высотой заплечика 12 мм скорость подачи должна быть 2,5 м/мин, а при обработке шипа длиной 60 мм и высотой заплечика 40 мм – 15 м/мин.

Настраивают шипорезные станки так. Выбрав и проверив состояние режущего инструмента, его устанавливают на шпинделе.

Надо иметь в виду, что пила и верхняя шипорезная фреза должны вращаться против часовой стрелки, а нижняя шипорезная и дисковая фрезы – по часовой стрелке (если смотреть на шпиндель со стороны установленного инструмента). Направляющую линейку на каретке настраивают по угольнику и индикатору. Поверочный угольник укладывают на каретку так, чтобы одна рабочая грань его прилегала к направляющей линейке, а другая была параллельна передней кромке каретки. На станине с помощью стойки устанавливают индикатор, измерительный наконечник которого должен касаться рабочей грани угольника. Перемещая каретку вручную по направляющим, регулируют линейку на каретке, добиваясь наименьшего отклонения стрелки индикатора.

При настройке станка для фрезерования косоугольных шипов вместо поверочного угольника используют шаблон, грани которого выполнены под заданным углом. После регулировки линейку крепят к каретке болтами.

Для предотвращения сколов детали при фрезеровании шипов используют подпорный брусок из древесины твердых пород. Его крепят к направляющей линейке так, чтобы на конце бруска можно было сформировать шип при обработке первой детали.

При обработке шипов на двух концах заготовки необходимы два торцовых упора: неподвижный и откидной. Неподвижный предназначен для базирования необработанного торца заготовки. Его устанавливают по плоскости диска пилы на расстоянии, равном разности между длиной заготовки и припуском на обработку (5-10 мм). Откидной упор используют при фрезеровании шипа на втором конце заготовки. Откидной упор закрепляют так, чтобы обеспечивалось требуемое расстояние между заплечиками шипов.

Для обработки шипов, грани которых непараллельны пласти детали, стол каретки наклоняют, вращая рукоятку винта наклона. При этом положение стола контролируют по шкале.

Размерную настройку режущих инструментов выполняют по эталону на конце которого находится шип требуемой формы. Эталон изготовляют из бруска древесины твердых пород. (Может быть использована ранее обработанную деталь).

Эталон базируют, поджимая его к подпорному бруску, и закрепляют прижимным устройством. Перемещая каретку по направляющим, вводят шип эталонной детали последовательно в зону торцовочной пилы, дисковой и шипорезной фрез. Положение режущих инструментов регулируют по высоте и в горизонтальной плоскости, добиваясь соприкосновения режущих кромок с шипами эталона.

Если по характеру обработки требуется только пила и дисковая фреза, неработающие фрезы выводят за пределы касания с обрабатываемым материалом.

После настройки инструментов фиксируют суппорты стопорными устройствами.

Сняв эталонную деталь, регулируют положение прижима по высоте в зависимости от толщины обрабатываемой заготовки. Для этого открепляют кронштейны подвески прижимной колодки и регулируют их по высоте. Расстояние прижимной колодки до рабочей поверхности каретки должно быть на 2-3 мм меньше толщины заготовки.

Закончив размерную настройку станка, регулируют величину хода каретки. Если не используют шипорезные фрезы, ход каретки уменьшают, переставив кулачок, действующий на конечный выключатель рабочего хода.

Закончив наладку и осмотрев станок, последовательно включают электродвигатели с режущими инструментами. Если станок работает нормально, приступают к обработке пробных заготовок. Их сравнивают с эталоном и контролируют калибром или шкальным прибором. Разнотолщинность и непараллельность расположения шипа и проушины, фрезеруемых в бруске, по отношению к базовой поверхности бруска должна быть не более 0,1 мм на длине 10 мм.

У станков с конвейерной подачей на левой колонке дисковая и нижняя шипорезная фрезы должны вращаться по часовой стрелке, а пила и верхняя шипорезная фреза – против часовой. У правой колонки двустороннего станка дисковая и нижняя шипорезная фрезы должны вращаться против часовой стрелки, а пила и верхняя фреза – по часовой.

Подвижную колонку устанавливают на заданную длину, включая электродвигатель привода перемещения колонки. Величину перемещения контролируют по шкале на станине. Точную установки колонки завершают маховичком ручной настройки с лимбом.

Прижимные балки регулируют по высоте в зависимости от толщины обрабатываемых заготовок. Расстояние от установочной базы станка до рабочей поверхности ремня должно быть на 2-3 мм меньше толщины заготовки. Чрезмерный прижим вызывает повреждения и износ конвейерных цепей.

Длину шипов устанавливают перемещением пильных и шипорезных суппортов в горизонтальной плоскости. Глубину заплечиков шипа устанавливают перемещением шипорезных суппортов в вертикальной плоскости, а перемещением прорезного суппорта в горизонтальной и вертикальной плоскостях – глубину проушины и ее положение по высоте.

При обработке шипов толщиной менее 15 мм снимают заградительные щитки шипорезных фрез для предотвращения их поломки при настройке.

Если для обработки деталей требуется только пила или пила и дисковая фреза, суппорты с остальными неработающими инструментами перемещают за пределы зоны движения обрабатываемой детали.

Режущие инструменты устанавливают в наклонном положении с помощью механизмов поворота, отсчитывая углы по дуговым шкалам.

Механизм привода прижимных ремней при обработке брусковых деталей должен быть выключен. Включают механизм прижима только при обработке щитовых деталей.

Для ориентирования заготовки при установке ее на конвейерные цели используют упорную линейку. Ее устанавливают так, чтобы левая пила отрезала припуск с торца заготовки длиной не более 5-10 мм, оставшийся припуск удаляется правой пилой.

Односторонние шипорезные станки обслуживает один рабочий. Станочник укладывает на каретку заготовку, базируя ее по направляющей линейке или подкладному бруску и торцовому упору. Если заготовки небольшой длины, их обрабатывают одновременно по несколько штук, используя всю ширину стола каретки. Выровняв торец, станочник нажимает на кнопку подачи каретки, при этом заготовки автоматически зажимаются гидроприжимами, каретка совершает рабочий к режущим инструментам и возвращается в исходное положение. Заготовки открепляются.

Для обработки шипов с другой стороны используют второй откидной упор, который каждый раз поворачивают в рабочее положение. Заготовки базируют по откидному упору обработанными заплечиками и включают подачу.

Двусторонние станки используются при обработке больших партий деталей. Их обслуживают двое рабочих. Первый станочник укладывает на конвейерные цепи заготовку, базируя ее торцом по боковой упорной линейке и прижимая к упорам цепи. (При укладке необходимо следить за положением движущихся упоров и правильно ориентировать заготовку до входа ее под прижимные устройства. Если скорость не позволяет обеспечить правильную установку заготовок, ее уменьшают.)

Второй рабочий принимает обработанные детали и складирует. Он должен также следить за качеством обработки и при необходимости проверять толщину шипов, ширину проушин и размер между заплечиками, пользуясь при этом калибрами или шкальными измерительными инструментами.

Двусторонние шипорезные станки оснащают автоматическими питателями и разгрузочными манипуляторами, которые освобождают рабочих от монотонных загрузочно-разгрузочных операций.

Основной дефект обработки на шипорезных станках – сколы. Причиной их появления могут быть: затупление режущих инструментов, износ подкладного бруска или деревянных вкладышей, прикрепляемых к упорам цепей.

Ящичные шипорезные станки. Ящичные шипорезные станки бывают двух видов: для выработки прямых или клиновых шипов и шипов «ласточкин хвост».

Станок шипорезный односторонний для выработки прямого и клинового шипов ШПК-40 предназначен для обработки шипов на одном конце заготовки. Станок позволяет обрабатывать заготовки шириной до 400 мм при формировании прямых ящичных шипов и до 110 мм – клиновых шипов. Конструкция предусматривает обработку одновременно нескольких заготовок общей толщиной не более 100 мм. Длина заготовок должна быть не менее 250 мм. Наибольшая длина вырабатываемых шипов прямых – 50 мм, клиновых – 10 мм.

Фрезерный вал станка выполнен в виде шпинделя с укрепленными на нем сменными комплектами фрез. Шпиндель смонтирован на двух опорах. Правой опорой служат два радиально-упорных подшипника. Левая съемная опора представляет собой радиально-сферический шариковый подшипник со ступицей, в которую входит конец шпинделя. Кронштейн съемной опоры может откидываться на 90° для возможности замены инструмента.

Рабочий стол перемещается по направляющим станины в вертикальном направлении.

Рис. Ящичный шипорезный станок с автоматической подачей ШПА40:

1 –пульт управления, 2 – электродвигатель, 3 – органы управления гидроприводом, 4 – подшипники рабочего вала, 5 – гидрозажимы, 6 – ременная передача, 7 – заготовки, 8 – стол, 9 – гидрошланги, 10 – гидроцилиндр подъема стола