Для деревообрабатывающего предприятия один из важнейших аспектов рентабельности — качество обработки деталей. Если удается избежать процессов дополнительной обработки для того, чтобы получить требуемый уровень качества, и снизить процент брака, то повышение рентабельности производства гарантировано. Второе необходимое условие — повышение производительности.
Рассмотрим конкретный пример — производство погонажных изделий, которое представляется, на наш взгляд, одним из наиболее перспективных вариантов организации бизнеса в деревообработке. Несмотря на то, что в рыночную нишу, некогда занятую исключительно изделиями из натуральной древесины, вторглись пластик и МДФ, спрос на стеновые панели (вагонку), доску пола, наличники, плинтус и т.д., изготовленные из хвойных и, тем более, из твердолиственных пород древесины, остается высоким.
При этом успех предприятия во многом зависит от качества обработки поверхностей перечисленных выше изделий.
Зачастую начинающий предприниматель из осторожности или из-за недостатка средств приобретает оборудование б/у или дешевое, произведенное в КНР. Впрочем, дешевым китайское (из КНР) оборудование можно назвать только условно. Часто приобретаемое оборудование оценивают по продажной цене, а не по его стоимости на протяжении всего жизненного цикла, включая установку, наладку, эксплуатацию, обслуживание и утилизацию.
Дешевое оборудование, как правило, менее качественное и, в конечном счете, обходится организации достаточно дорого из-за проблем в эксплуатации и обслуживании, высокого энергопотребления и т. д. И все же большинство начинающих предпринимателей, которые не решаются купить новое оборудование, предпочитают покупать подержанных «немцев». Добиться приемлемого уровня качества можно постепенно и на этом оборудовании. Особенно при наличии хорошего инструмента и умелого ухода за ним.
Спрос на погонаж носит ярко выраженный сезонный характер, и в скором времени такой предприниматель убеждается, что обеспечить необходимым количеством изделий покупателей в период резкого увеличения спроса с его оборудованием невозможно. Он замечает, что крупные заказчики, даже если при этом возрастают их издержки, предпочитают покупать товар у тех, кто обеспечивает своевременные поставки в необходимом объеме. Он пытается повысить производительность, но сталкивается при этом с резким снижением качества.
В чем причина? Как добиться высокого качества поверхности и обеспечить при этом необходимую произ-водительность фрезерования? В чем причина неудач?
Даже если в паспорте четырехстороннего станка (основного оборудования в производстве погонажных изделий) указана достаточно высокая скорость подачи, попытки ее увеличить (выше 12 м/мин) приводят к ухудшению качества обработки поверхностей. Рассматривая причины, начнем, прежде всего, с состояния станка. При достаточно длительной эксплуатации, естественно, изнашиваются подшипники шпинделей и снижается жесткость его системы подачи. Поэтому при увеличении нагрузки происходит резкий рост вибраций, что, конечно, ни к чему хорошему привести не может.
Далее следует сказать об инструменте. Рассмотрим случай, когда фрезы (в подавляющем большинстве случаев — ножевые головки) своевременно перетачиваются на хороших заточных станках и квалификация заточника не вызывает сомнений. Но при увеличении скорости подачи все равно появляются более заметные неровности разрушения в виде отщепов, заколов и вырывов частиц древесины на участках заготовки, где имеются сучки или косослой. А на «благополучных» участках становятся заметными кинематические волны.
Некоторые «специалисты» советуют увеличить число ножей в головке, но и это не приводит к нужному результату. Увеличить частоту вращения шпинделей невозможно потому, что для этого надо менять конструкцию станка. Для того, чтобы разобраться с этими явлениями, придется напомнить некоторые положения из теории резания древесины, в частности механизм образования стружки при цилиндрическом фрезеровании.
Как уже отмечалось, неровности разрушения проявляются на обработанной поверхности в виде отщепов, заколов и вырывов частиц древесины. Основная причина этих разрушений при обработке заготовок на продольно-фрезерных четырехсторонних станках - наличие сучков, косослоя,свилеватости, из-за которых направление волокон древесины не совпадает с направлением подачи. При продольном фрезеровании идеально прямослойной древесины и при небольшой глубине фрезерования неровности разрушения пренебрежимо малы.
Своим появлением эти неровности обязаны опережающей трещине, возникающей в процессе стружкообразования. Опережающая трещина образуется уже в начальный период работы резца. При внедрении резца в древесину после некоторого уплотнения стружки его передней гранью начинается оттягивание стружки резцом от остальной массы древесины. Одновременно стружка изгибается. Когда связь между волокнами достигнет предела прочности древесины на разрыв поперек волокон, начинается отслоение стружки и образование опережающей трещины. Скорость распространения опережающей трещины всегда выше скорости резания. Поэтому после образования опережающей трещины режущая кромка не работает. В этот период поверхность резания образуется путем отрыва стружки от обрабатываемой детали; режущая кромка только сглаживает образованную в результате этого поверхность. Поскольку стружка образуется отрывом, а не срезается непосредственно лезвием, качество поверхности обработки получается невысоким; Кроме того, при резании против волокон опережающая трещина, расположенная в плоскости волокон, может стать причиной отщепа или вырыва волокон древесины.
Длина опережающей трещины возрастает с увеличением толщины стружки. А толщина стружки (толщина срезаемого слоя) напрямую зависит от подачи на резец, т.е. от скорости подачи, скорости резания (частоты вращения шпинделя) и количества резцов (ножей) фрезы. Как уже отмечалось выше, увеличить скорость резания в рассматриваемом случае невозможно, а увеличение числа ножей положительного результата не дает. Почему?
Дело в том, что основную работу резания выполняет только один нож. Основные причины этого две. Первая состоит в том, что даже при использовании достаточно точных приспособлений установить все ножи так, чтобы их радиусы резания совпадали практически невозможно. Эти радиусы всегда будут отличаться друг от друга. В лучшем случае удается уменьшить эту разницу до 0,02 мм. Однако, этого недостаточно, чтобы все ножи включились в процесс образования поверхности. В реальности же она находится в пределах от 0,05 до 0,1 мм.
Вторая причина состоит в том, что фреза устанавливается на вал шпинделя с гарантированным зазором по вполне понятным причинам. Если учесть, что станок старый и вал шпинделя изношен, то этот зазор может достигать 0,05 мм. При установке фрезы на вал заточного станка скажется разница в зазорах и обеспечить необходимую точность радиусов резания всех ножей не удается. Иначе говоря, сколько бы ни было ножей в головке, работать в полную силу будет только один и подача на резец останется прежней и для фрезы с двумя ножами, и с шестью.
Теперь о кинематических волнах. Нетрудно представить какой след оставляет на плоской поверхности заготовки цилиндрическая фреза. Этот след представляет собой сегмент окружности, радиус которой равен радиусу резания, а длина — подаче на резец. И поскольку в формообразовании участвует только один резец, то длина волны будет равна подаче на один оборот фрезы. Увеличиваем скорость подачи, увеличивается длина и глубина волны.
Практика работы нескольких сотенроссийских предприятий убедительно доказывает, что оптимальный выбор - станки Leadermac.
Что в итоге? Выход только один. Если вы хотите увеличить производительность труда на вашем предприятии и при этом обеспечить высокое качество продукции необходимо произвести техническое перевооружение.
Основное оборудование
В нашем случае основным оборудованием является четырехсторонний продольно-фрезерный станок. Его производительность собственно и определяет возможности вашего предприятия. Т.е. менять необходимо, в первую очередь именно этот станок. Что выбрать?
Практика работы нескольких сотен российских предприятий, различных по масштабу производства и по ассортименту выпускаемой продукции, убедительно доказывает, что оптимальный выбор — станки Leadermac. Конструкция этих станков включает все наиболее существенные достижения в области станкостроения для деревообрабатывающей промышленности. Т.е., как говорится, станки «на уровне». Качество и точность изготовления, надежность этих станков соответствует самым высоким мировым стандартам. При этом, они стоят, естественно, дороже «китайцев», но заметно дешевле популярных у нас «немцев».
Модельный ряд этих станков достаточно широк, поэтому при выборе возникает ряд вопросов. Первый вопрос, чаще всего, касается количества шпинделей. Чем больше шпинделей, тем шире возможности станка. Конечно, крупные детали с глубоким профилем (например, вагонку «блокхаус») можно выпускать и на станке с 5-6 шпинделями, но вопрос с производительностью станка снова даст о себе знать. И дело здесь не только в мощности привода шпинделей, но и в качестве обработки поверхностей. Чем больше глубина фрезерования, тем больше вероятность образования неровностей разрушения. На станках с числом шпинделей более 6 есть возможность распределить глубину фрезерования и заметно снизить количество брака или деталей, требующих дополнительной обработки. Кроме того, можно использовать оптимизированные для определенной цели (черновая или чистовая обработка) инструменты, что положительно сказывается на качестве продукта и на сокращении дополнительных расходов. Установка дополнительного универсального шпинделя позволяет выполнять операции фрезерования под углом к столу или упору, а также для деления заготовки по толщине или по ширине (при установке на этот шпиндель пилы). Все зависит от ваших планов дальнейшего развития производства.
Скорость подачи
Теперь, конечно, о скорости подачи. Если вы заглянули в каталог «Глобал Эдж», то обнаружили, что скорость подачи у ряда моделей станков Leadermac превышает 40, 80 и даже 100 м/мин. А как же те ограничения, о которых речь шла выше? Дело в том, что в современных станках, в том числе в станках Leadermac, предприняты специальные меры, обеспечивающие высокое качество обработки при повышенных скоростях подачи.
Первое: для снижения влияния опережающих трещин на шероховатость поверхности изделий при глубине фрезерования более 0,5 мм предусмотрено наличие специальных устройств (стружколомателей) на всех шпинделях станков. Эти устройства обеспечивают подпор стружки сверху, препятствуя развитию опережающих трещин. Благодаря подпору стружка надламывается раньше, чем начинает распространяться трещина.
Реализовать преимущества многолезвийного инструмента можно двумя способами. Первый сводит к минимуму погрешности, связанные с наличием зазора в посадке инструмента на вал шпинделя. Он заключается в применении ножевых головок с гидрозажимом (гидроголовок). Принцип работы их состоит в следующем. Установочная поверхность тонкостенной втулки, запрессованной в корпусе фрезы, является одновременно и зажимающей. Плунжером, либо специальным насосом, подающим гидропластмассу через штуцер, повышают давление в полости между втулкой и корпусом фрезы. Тонкая стенка втулки равномерно упруго деформируется и плотно охватывает вал, надежно фиксируя фрезу. При выворачивании специального винта давление в полости падает и фреза освобождается.
Применение гидрозажима позволяет обеспечить точность центрирования фрезы, относительно оси вращения в пределах точности изготовления вала (1-5 мкм). Если говорить о заточке, то на шпинделе заточного станка положение гидроголовки оказываются такими же, как и на самом фрезерно- калёвочном станке, т.е. благодаря гидравлическому зажиму становится возможной передача точности заточки инструмента на заточном станке на фрезерно-калёвочный станок.
Для обработки древесины со скоростью подачи свыше 20 м/ мин обязательна динамическая (при вращении инструмента с нормальной рабочей скоростью) фуговка ножей с целью выравнивания их радиусов резания. Для этой цели в конструкции станков Leadermac предусмотрены специальные устройства — джойнтеры, предназначенные для прифуговки прямых и профильных ножей в автоматическом режиме.
Фугование
Фуговать ножи нужно специальным абразивным бруском, характеристики которого зависят от материала ножей. Для ножей, выполненных из быстрорежущей стали различных марок обычно используются бруски на керамической связке из белого электрокорунда WA (25А) зернистостью F400 (М28 — по старому ГОСТу), F500 (М20) и F600 (М14) и средней твердостью М (С1). В основном они имеют цилиндрическую форму. Чем меньше резцов в ножевой головке, тем более твердый брусок рекомендуется вставлять в джойнтер.
В ручном режиме прямые ножи прифуговывают следующим образом. Суппорт с абразивным бруском осторожно подводят к окружности резания ножей. При появлении искр выполняют продольную подачу со скоростью 1- 2 м/мин. Поперечную подачу (0,005 мм на двойной ход) осуществляют, надвигая брусок на ножи, когда он находится за пределами ножа. Фугование проводят до тех пор, пока не появятся фаски на всех ножах. Ширина фуговочной фаски не должна превышать 0,15- 0,20 мм, что требует достаточно точной предварительной установки всех ножей на один номинальный радиус резания или применения гидроголовок.
Бруски для прифуговки профильных ножей имеют те же характеристики, но они призматической формы и ширина их должна быть несколько больше, чем ширина ножа. Профильную поверхность таким брускам придают на тех же станках, на которых изготавливают сами ножи или на заточных станках, выполняющих заточку по задней поверхности ножа.
Следует напомнить, что станки Leadermac оснащаются джойнтерами, выполняющими прифуговку лезвий в автоматическом режиме.
Прифуговка выполняет и другую функцию — подтачивает затупившиеся ножи. Прифуговку в ряде случаев можно применять до 30 раз без снятия фрезы со шпинделя станка. Выгода очевидна.
Вспомогательное оборудование
На старом оборудовании скорость подачи при условии приемлемого качества поверхности составляла не более 8-12 м/мин. Поэтому можно было обходиться ручной загрузкой заготовок в станок. При скоростях выше 20 м/мин подача должна быть механизирована, иначе возможности станка останутся нереализованными. По-настоящему высокоэффективной работы современного высокоскоростного станка можно добиться при условии оснащения производства средствами механизации, обеспечивающими:
• Разборку транспортных и сушильных пакетов пиломатериалов
• Отбраковку сильно покороб¬ленных или деформированных досок
• Ориентацию всех досок внутренней пластью (пласть, обращенная к сердцевине) в сторону лицевой поверхности строганной доски
• Подачу досок в станок без межторцовых разрывов
Применение этого оборудования, помимо всего прочего, позволит сократить численность работающих в цеху людей и соответствующие издержки. Окупается оно в течение одного-двух лет.
