Раскрой материалов в производстве мебели. Припуски Для получения деталей заданной формы и качества осуществляется комплекс технологических операций, каждая из которых в установленной последовательности формирует деталь.
При этом форма и размеры заготовки последовательно приближаются к форме и размерам готовой детали. На последнем переходе технологического процесса получается действительный размер и требуемое качество детали. Технологические операции механической обработки заготовок характеризуются изменениями размеров благодаря силовому воздействию на заготовку путём удаления слоя или упрессовки материала. Величина этого слоя даёт возможность установить необходимые потери материала и затраты энергии на осуществление технологической операции.
Промежуточные размеры заготовки на всех перехода технологического процесса изготовления детали связаны между собой, образуя технологические цепи. Для определения межпереходных размеров необходимо знать величину изменения размера при переходе от одной операции к другой. Разница в размерах заготовки между смежными переходами, определяемая снятием слоя, называется операционным припуском. При этом разность размеров определяется по нормали к поверхности обработки.
Если не предусмотреть операционный припуск, то невозможно практически выполнить эту технологическую операцию. Слой материала, удаляемый с заготовки в результате всех переходов технологического процесса, называется общим, суммарным припуском. Общий припуск определяется как разность заготовки и детали, измеренных по нормали от одной базы. Припуски могут быть односторонними, удаляемыми с одной стороны заготовки, и двусторонними, удаляемые обработкой с двух сторон.
Двусторонние припуски могут быть симметричными одинаковыми и разными по величине, ассиметричными. Припуски могут быть определены расчётами - расчётные и действительные, определённые в реальных условиях производства. Необходимость припусков вызвана следующими причинами современной технологии - компенсацией погрешности установки заготовки на станке - компенсацией погрешностей формы установки, если эти погрешности выходят за пределы допуска детали или проявляются из-за изменения влажности - необходимостью удаления дефектного слоя или шероховатости заготовки, образующейся на её поверхности на предыдущей операции.
Каждая из перечисленных причин является независимой, а обусловленные ими величины припусков могут взаимно компенсироваться. Например, погрешность установки может быть уменьшена, если на смежных переходах обработки используют одни и те же базовые поверхности заготовок. При сушке заготовок их размеры уменьшаются в зависимости от изменения влажности, размера и коэффициента усушки.
При сушке неизбежно некоторое коробление заготовок, которое необходимо удалить при обработке заготовки для получения правильной геометрической формы детали. При сушке заготовок возможно образование трещин, которые недопустимы в деталях их удаляют опиливанием торцов. Для этого необходим соответствующий припуск по длине. При изготовлении сборочных единиц из нескольких деталей иногда происходит смещение этих деталей относительно друг друга.
Для устранения этого смещения и получения сборочной единицы заданных размеров и формы её приходится обрабатывать снятием слоя, перекрывающего выступающие места деталей. Размеры деталей до сборки должны иметь припуск на обработку их в сборочной единице. Таким образом, видно, что величина припуска является функцией многих факторов. Припуск зависит от размера детали, свойств древесины, включая влажность, точности оборудования, характера и условий обработки и т.д. Поскольку размеры заготовок изменяются на каждой в пределах поля рассеивания, то величина припуска будет также меняться в определённых пределах.
В производстве мебели на припуски расходуется до 12 объёма использованных пиломатериалов. Стоимость древесных пиломатериалов составляет в среднем около 50 себестоимости изделия. При этом расход древесины на припуски составляет 5-6 себестоимости изделия. Поэтому необходимо изыскивать возможности для снижения. припусков. Это является важно технологической задачей, решение которой имеет большое значение в повышении эффективности производства.
Поскольку припуск на обработку детали является функцией многих переменных, величина его имеет оптимальные значения для конкретных условий производства. Очевидно, оптимальные значения припуска изменяются в предельных значениях. При механической обработке брусковых заготовок общий припуск можно в общем виде представить как сумму припусков необходимых для осуществления сушки, первичной обработки, повторной обработки и окончательной обработки. Припуск на сушку определяется по формуле 1.1 где - коэффициент усушки - начальная влажность - конечная влажность - размер заготовки.
При этом начальную влажность древесины для определения усушки заготовок свыше 35 для лиственных пород принимают равной 35 , для хвойных - 30 , при более низкой влажности принимают фактическое значение. Величины припусков на усушку пиломатериалов хвойных пород приведены в ГОСТ 6782-80, для лиственных - в ГОСТ 6782.2-72. Припуски на первичную и повторную обработку слагаются из операционных припусков, величина которых определяется методом обработки и особенностями свойств заготовок размерами, формой, шероховатостью. Погрешности формы и размеров заготовок при обработке подчиняются закону нормального распределения случайных величин.
При арифметическом суммировании операционных припусков общий припуск обычно получается завышенным, так как отдельные составляющие его при определённых условиях могут компенсировать друг друга полностью или частично.
Погрешность формы заготовок оценивается стрелой прогиба f, которая зависит от породы древесины и направления по отношению размеров заготовки. Различают прогиб по кромке и по пласти заготовки. Величина прогиба в основном зависит от длины заготовки для хвойных пород мм, мм, 1.2 для лиственных пород мм, мм, 1.3 где - стрела прогиба заготовки по пласти - стрела прогиба по кромке - длина заготовки С вероятностью 0,95 доверительные интервалы прогибов, вычисленных по этим формулам, лежат в пределах. Для стабильного протекания процесса обработки заготовки на каждой операции необходимо обеспечить снятие определённого минимального слоя по всей обрабатываемой поверхности.
Величина этого слоя зависит от метода обработки и обусловленных им деформаций заготовки. Допуск заготовки и допуски прогиба и шероховатости в формировании припуска являются случайными величинами. С учётом правила суммирования систематических и случайных погрешностей, можно определить операционный припуск по формуле , 1.4 где - операционный припуск - стрела прогиба заготовки - наибольшая высота неровностей - коэффициенты, учитывающие законы распределения случайных величин для закона нормального распределения - допуск заготовки - допуск шероховатости - допуск прогиба - погрешность установки.
Поскольку погрешность установки практически компенсируется погрешностью формы, её при расчёте припуска можно не учитывать. Критерием оптимальности припуска является коэффициент использования материала, определяемый по формуле , 1.5 где - масса заготовок до обработки - масса заготовок после обработки. Припуски на механическую обработку заготовок и сборочных единиц регламентируется ГОСТ 7307-75. Припуски на продольный раскрой вычисляют в миллиметрах по формуле , 1.6 где - кратность заготовки по ширине - ширина пропила, мм. Припуски на поперечный раскрой вычисляют в миллиметрах по формуле , 1.7 где - кратность заготовки по длине - ширина пропила, мм. 1.3.2 Раскрой пиломатериалов В современном производстве мебели широко используются плитные, листовые и рулонные полуфабрикаты, изготавливаемые из древесных материалов в соответствии с требованиями стандартов на них. Получаемые предприятиями по производству мебели стандартные форматы этих материалов раскраивают на заготовки нужных размеров.
Процесс раскроя плитных, листовых и рулонных материалов проще, чем досок, поскольку при их раскрое нет ограничений по качеству, цвету, дефектам и др. Они стабильны по качеству и формату.
В производстве изделий из древесины широко используются древесностружечные и древесноволокнистые плиты.
Организация их рационального раскроя является важнейшей задачей современного производства. Основными ограничениями при раскрое плитных и листовых материалов являются количество и размеры заготовок. Количество типоразмеров заготовок должно соответствовать их комплектности на выпуск изделий, предусмотренных программой предприятия. Раскрой плитных и листовых материалов организуют в зависимости от назначения получаемых заготовок их принято делить на - индивидуальный - комбинированный - смешанный.
При индивидуальном раскрое каждый формат полуфабриката раскраивается на один типоразмер заготовок. При комбинированном виде раскроя из одного формата можно выкраивать по нескольку различных типоразмеров заготовок. При смешанном раскрое возможно использование вариантов индивидуального и комбинированного раскроя для различных случаев. Эффективность раскроя по рациональности использования материалов оценивается коэффициентом выхода заготовок.
Коэффициент выхода заготовок определяется из соотношения суммарных площадей полученных заготовок к суммарной площади раскроенных плитных или листовых материалов и определяется по формуле , 1.8 где - площадь i заготовки - число полученных i-х заготовок - количество типоразмеров заготовок, полученных при раскрое - площадь t-го формата - количество раскроенных листов t-го формата - количество форматов, раскраиваемых на заготовки. Эффективность раскроя зависит от применяемого оборудования и организации процесса раскроя плитных и листовых материалов По технологическим особенностям применяемое при раскрое оборудование можно разделить на три группы.
К первой группе относятся станки, имеющие несколько суппортов продольного пиления и один поперечного. Раскраиваемый материал укладывают на стол-каретку. При движении стола в прямом направлении суппорты продольного пиления раскраивают материал на продольные полосы.
На каретке имеются переставные упоры, воздействие которых на конечный выключатель вызывает автоматическую остановку каретки и привод в движение суппорта поперечного пиления. Ко второй группе относятся станки, имеющие также несколько суппортов продольного пиления и один поперечного, но стол каретки состоит из двух частей. При продольном пилении обе части стола составляют одно целое, а при обратном движении каждая часть движется отдельно до стопорной позиции, определяющей положение поперечного реза. Таким образом достигается совмещение поперечных резов отдельных полос.
К третьей группе относятся станки, имеющие один суппорт продольного пиления и несколько суппортов - поперечного. После каждого хода суппорта продольного пиления полоса на подвижной каретке подаётся для поперечного раскроя. При этом срабатывают те суппорты, которые настроены на раскрой данной полосы. Суппорт продольного пиления может выполнять несквозной рез подрезание. Кроме того, имеются однопильные форматно-раскроечные станки автоматы с ЧПУ. Третья группа оборудования позволяет выполнить раскрой по сложным схемам с высокой разнотипностью полос, поэтому она является наиболее перспективной и чаще всего используется на мебельных предприятиях.
Современное оборудование обеспечивает высокую точность заготовок при раскрое плитных материалов - отклонения от перпендикулярности сторон менее 0,5 на 1000 мм - отклонения от прямолинейности менее 0,3 на 1000 мм - шероховатость не более 200 мкм. 1.3.3 Раскройные карты Для организации рационального раскроя плитных и листовых материалов разрабатываются карты раскроя.
Карты раскроя представляют собой графическое представление расположения заготовок на стандартном формате раскраиваемого материала. Для составления карт раскроя необходимо знать размеры заготовок, форматы подлежащего раскрою материала, ширину пропилов и возможности оборудования. Поступающие на предприятие древесностружечные плиты обычно имеют повреждённые кромки, поэтому при составлении карт раскроя необходимо предусмотреть предварительную опиловку плит для получения базовой поверхности по кромке.
Если выкраивают заготовки с припуском, предусматривающим их дальнейшее опиливание по периметру на дальнейших операциях, то такое опиливание можно исключить. При разработке карт раскроя необходимо учесть конкретно все особенности поступающих материалов. В масштабе на формате раскраиваемого материала располагают все выкраиваемые из него заготовки.
Составление карт раскроя для крупного предприятия является важной, сложной и трудоёмкой задачей. Оптимальный план раскроя - это совокупность различных схем раскроя и интенсивность их применения с обеспечением комплектности и минимума потерь на определённый период работы предприятия. 1.4