Джоинтер, прифуговка

Итак, рассмотрим со всех сторон инструмент, который все  деревообработчики сегодня применяют на современных четырёхсторонних станках для производства погонажных изделий, а именно на производстве погонажных изделий я и собираюсь, как вы конечно поняли, остановиться в моей статье.

Возьмём так называемую ножевую головку, в которую устанавливают сменные ножи или бланкеты из быстрорежущей стали. Для простоты разделим эти головки на головки для строгания плоских поверхностей и головки, для строгания поверхностей профильных. А также каждую из этих групп, в свою очередь, разделим на гидроголовки или головки с  гидравлическим креплением и головки обыкновенные или головки с механическим креплением.

Рассмотрим сначала головки для прямой строжки. Обычно, эти головки имеют четыре паза для закрепления ножей. Скажу сразу, что для меня является тайной причина, по которой производители делают на обычных головках для прямой строжки пазы под установку четырёх ножей. По-моему, это преступный сговор! Ведь как рассуждают люди у станка, которым в руки попадает такая головка? (Особенно, если головка эта  сделана в Германии) «Раз есть куда поставить четыре ножа, надо поставить четыре ножа!» Стойте, граждане, подумайте пять минут, прочитайте мою статью и, как можно энергичнее выньте два ножа из головки, а также все винтики и губки, удерживающие ножи в головке и спрячьте их на склад как можно аккуратнее! Этим Вы убьёте несколько зайцев: Заяц первый – вы сэкономите два ножа и сможете их использовать в той же головке, когда предыдущая пара будет источена до конца; заяц второй – у вас образуется запас запчастей к головке, что само по себе никогда не повредит. Заяц третий – вы будете быстрее перетачивать головку. Эти три зайца не вызовут вопросов ни у кого, тут всё очевидно, а вот теперь пойдут зайцы, существование которых мне, как не прискорбно, придётся доказать почтеннейшей публике. Заяц четвёртый – качество поверхности обработанного изделия не изменится, либо улучшиться.  Заяц пятый – два ножа в головке «простоят» дольше, чем четыре, а в случае если вы «загоняете» ножи до их полной гибели прежде чем переточить, (чему я лично являюсь закоренелым противником), ворс на изделии будет подниматься меньше.

Если говорить совсем корректно, то винты и губки вынуть из головки можно не всегда. Особенно это касается головок с посадочным диаметром 50 мм. Производители инструмента сейчас хонингуют посадочное отверстие уже после того, как вставили в головку ножи и закрутили зажимные винты. Этим они добиваются максимально возможной точности по диаметру посадочного отверстия; поэтому, если из головки убрать два ножа и, главное, убрать деформацию, которую создают зажимные винты, головка может просто не насадиться на шпиндель или, что ещё неприятнее засесть на нём намертво. Если Ваш инструмент имеет класс точности, который не позволяет Вам вынуть из головки ножи и зажимные губки, просто удалите ножи, а губки закрепите зажимными винтами так, как будто ножи в головке всё ещё стоят.

Ниже, я постараюсь убедить Вас в том, что зайцы №№ 4 и 5 будут убиты Вами посредством вынимания двух ножей из головки и положения оных на склад:

Итак! Заяц четвёртый: качество поверхности обработанного изделия не изменится или улучшится!

Это произойдёт по тому, что поверхность изделия в любом случае формируется одним ножом, либо одной частью одного ножа и другой частью другого ножа (напоминаю, что мы говорим о головках для прямой строжки, в которые ножи чаще  всего устанавливают после переточки, а не точат прямо в головке), в том случае, если ножи установлены в головке не ровно См рис ???, то есть с одной стороны дальше выступает один нож, а с другой стороны дальше выступает другой нож. На глаз этого может быть не видно, но по факту, поверхность изделия будет сформирована двумя ножами, и, строго говоря, не будет плоской, но это, по большому счёту, обычно, ни как не влияет на качество изделия.

Почему поверхность изделия формируется одним ножом довольно подробно описано в статье Антона Смирнова, о которой я уже упоминал, однако, если исходить просто из здравого смысла, то становится очевидным, что ножи просто не могут пролетать по одной и той же траектории,  поскольку и шпиндель и головка сделаны людьми, а это значит, они не совершенны. Значит, один нож будет всегда выступать немного больше, чем другие.

Как понять, что поверхность изделия сформирована одним ножом? Тут, во-первых, придётся поверить собственным глазам, а, во вторых, к сожалению, без математики не обойтись. Проведя простейший подсчёт, получим, что при 6000 оборотов шпинделя и подаче 10 метровв минуту =10’000 миллиметров в минуту, если бы в головке был один нож, он бы встречается с заготовкой через каждые 1,6 мм (10 делим на 6);  а при подаче 12 метровв минуту через каждые 2 мм (12 делим на 6). То есть, если в головке 4 ножа, то они должны оставлять на заготовки отметины через 0,4 или 0,5 ммсоответственно.  Возьмите заготовку, вышедшую из Вашего станка, и посмотрите её поверхность на свет вдоль поверхности под острым углом, если ничего не заметите, проведите по ней грязной рукой, Вы увидите полосочки, так называемые отметки ножа.

Они будут идти именно через полтора- два миллиметра, в зависимости от подачи, на которой Вы работаете. То есть поверхность изделия, таки, формирует один нож! Надеюсь, с этим теперь никто не будет спорить. А если это так, то зачем ещё три? Ну, один нож необходим для баланса головки. Тут я должен позволить себе лирическое отступление:  Инструмент должен быть отбалансирован, ну хотя бы статически, то есть ножи, зажимные губки и винтики на одной стороне головки должны весить абсолютно столько же,  сколько и на другой. Я настоятельно порекомендую любому человеку, который сомневается в том, что это истина в последней инстанции, не тратить в пустую время на споры со мной, а просто купить аптечные весы и просто отбалансировать инструмент; поскольку, если этого не делать, то  и четырёхсторонний станок можно просто сдать в металлолом. Получить изделие хоть какого-то приличного качества неотбалансированным инструментом просто невозможно, не говоря уже о том, что неотбалансированный инструмент убивает шпинделя. Если человек не считает целесообразным балансировать инструмент, используемый на четырёхстороннем станке, то этот человек, скорее всего не должен к этому станку подходить, не говоря уже о том, чтобы приобретать его в собственность.

Итак, как практически отбалансировать инструмент? Очень просто. Для начала, мы предположим, что производитель инструмента динамически отбалансировал головку, прежде чем её продать. Это значит - установил головку на специальную дорогостоящую машину, раскрутил и убедился в том, что всё в порядке, дисбаланса нет; а если таковой имеется, то привёл всё в порядок посредством съёма метала с той стороны головки, с которой  её вес был излишним. Прямо как в случае балансировки автомобильных колёс, только точность балансировки раз в 100 выше и металл удаляют, а не навешивают грузики.  Если производитель  этого не делает, то инструмент данного производителя лучше не покупать.

Разберём головку и разложим зажимы для ножей и зажимные винты по кучкам напротив прорезей в головке, из которых их извлекли; ещё лучше, прорези в головках и зажимные губки промаркировать, дабы, в дальнейшем, не перепутать какая губка стояла в каком пазу. Положим кучки, находящиеся друг напротив друга на разные чашки весов, в идеале, их вес должен совпасть. Если этого не произошло, это может означать, что, либо производитель динамически балансировал инструмент вместе с крепежом, который имел разновесицу, либо балансировал головку без крепежа и потом установил в неё крепёж, который имел разновесицу. Как это узнать? Понятия не имею. Однако, в первом случае, необходимо не путать крепёж местами, а во втором, привести веса крепежа в соответствие попарно. Возможно, производитель (поставщик) инструмента сможет дать ответ на данный вопрос, тогда всё само собой встанет на свои места. Обычно, если производитель балансировал инструмент после того, как в него были установлены зажимные губки, и губки и прорези должны быть промаркированы прямо на заводе.

После того, как с головкой вы разобрались, необходимо взять ножи, которые вы планируете установить друг напротив друга и положить их на разные чашки весов. В идеале их вес должен совпасть, если этого не произошло, надо просто сточить немного металла об наждак с боковины более тяжелого ножа.

Вообще говоря, если делать всё совсем правильно, особенно в случае применения бланкет под профильные ножи, необходимо сначала установить ножи в головку, пройти их по прямой на заточном станке, для того, чтобы действительно их выровнить по вылету, и, уже только после этого, вывешивать. То же самое справедливо и для ножей прямой строжки, которые изгибаются при зажатии их губками, но это заметно в меньшей степени.

При некотором опыте этот процесс не займёт больше 20 секунд на пару ножей. Когда мы дойдём до головок для профильной строжки, нам придётся вернуться к проблеме балансировки ещё раз. Там всё будет обстоять несколько сложнее, но тоже вполне решаемо.

КОНЕЦ ЛИРИЧЕСКОГО ОТСТУПЛЕНИЯ

Заяц пятый – два ножа в головке «простоят» дольше, чем четыре.

Это на первый взгляд, совершенно не очевидное заявление имеет под собой самую, что ни на есть простейшую, физическую основу.

Как вы видите, остриё ножа, в реальной жизни, не является остриём, а имеет некоторое притупление (закругление). Следствием этого является то, что нож с определённым уровнем затупления просто не может срезать стружку тоньше какой-то определённой толщины. Дерево – материал пластичный и просто будет подминаться, а не срезаться, а нож будет по нему проскальзывать вместо того, чтобы срезать. Во время проскальзывания ножа по древесине нож будет нагреваться за счёт трения. Как вы знаете, чем выше температура металла, тем ниже его твёрдость и выше пластичность. В связи с вышеизложенным,  притупление ножа будет возрастать. Более того, древесина, также будет нагреваться, и как следствие, становиться ещё пластичнее, то есть срезать её притупленным ножом станет ещё труднее, а нож, вступая в контакт с нагретой древесиной, будет нагреваться ещё больше. В случае с режущей головкой, в которую закреплены несколько ножей, все ножи будут нагреваться сильнее за счёт того, что им придётся резать нагретую древесину, то есть все будут притупляться больше, чем могли бы.

Что происходит на практике:

Для того чтобы получить хорошее качество поверхности при четырёхсторонней обработке на станке имеющем шпинделя, вращающиеся на скорости 6000 оборотов в минуту необходимо подавать заготовку со скоростью 6-12 метровв минуту в этом случае, нож, формирующий поверхность изделия  будет оставлять на ней след через 1-2 мм. Если в головке установлено 4 ножа, то каждому из них придётся срезать стружку толщиной 0,25-0,5 мм, а если ножей будет 2, то 0,5-1 мм. То есть в тот момент, когда 4 ножа, включая тот, который формирует поверхность изделия, будут древесину мять, рвать и нагревать, два ножа будут древесину всё ещё резать. Как следствие, поверхность изделия, получаемого головкой в которой установлено 2 ножа, будет иметь приемлемое качество дольше, чем в случае, когда в той же головке установлено 4 ножа. Ворс же на поверхности этого изделия будет подниматься меньше именно потому, что эту поверхность меньше нагревали и сминали в процессе обработки, раз больше ворсинок срезано, значит и подниматься есть меньше чему. Если же инструмент перетачивать своевременно, то на поверхности изделия вообще не поднимется ни одной ворсинки, даже после окраски этого изделия красками на водной основе. Собственно именно к этому я и призываю. Лучше иметь два комплекта инструмента и работать только инструментом острым, как бритва, поправляя второй комплект, пока первый находится в работе, чем выяснять, почему на ваших изделиях ворс стоит дыбом и пытаться бороться с этим явлением посредством шлифования. И это не говоря о том, что поправить инструмент проще, чем переточить. При  и этом нож, который регулярно поправляли, проживёт дольше, чем нож, который загоняли в хлам и перетачивали. И это не говоря о том, что продукцию, полученную из под острого ножа будет проще продать и покупатель будет готов отдать за неё больше денег.

Теперь поговорим о головках для обработки профильных поверхностей.

Во всех головках для обработки профильных поверхностей имеется минимум по 4 паза для установки ножей. И вот догадаться, для чего их четыре, из всех заказчиков, с которыми мне довелось беседовать на эту тему на смог ни кто. Все они считали, что в эту головку необходимо вставлять четыре ножа с одинаковым профилем!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Ну вот что с Вами, мои дорогие заказчики делать?!!! При этом, некоторые из них сталкивались с необходимостью получить на поверхности изделия острую внешнюю грань, или обработать изделие в форме круга. Они шли на немыслимые ухищрения в плане заправки заточного круга как можно острее; или устанавливали на заточной станок эльборовый круг с треугольной, в плане,  поверхностью. Изготавливали новые комплекты ножей для изготовления круглой палки, каждый раз, когда ножи затуплялись или шли на увеличение её диаметра. Но ни кто не догадался  просто разбить нож на две половинки, вставить половину в один паз на головке, а вторую половину во второй паз на головке  и получить острую внешнюю грань на изделии путём пересечения поверхности, обработанной одним ножом и поверхности обработанной вторым ножом. А уж о том чтобы разбить окружность на две половинки и просто подбивать их одну к другой перед переточкой вообще и речи быть не могло.  Немного поясню, что я имею в виду. Заточка профиля происходит по одному шаблону, просто в разных прорезях головки стоят ножи, изготавливающие только часть профиля.

На фото Вы можете видеть стол с подготовленным к работе инструментом на фабрике Лопинский Молдинг в Сан Франциско. Как вы видите ни в одной головке не стоит больше одного ножа. Фабрика занимается выпуском погонажа по индивидуальным заказам. Исключение составляют головки для производства круглой палки. В ней установлены два ножа. Как Вы несомненно догадались, перед переточкой ножи «подбивают» друг на встречу другу и, уже после этого перетачивают.

Теперь придётся вернуться на минуточку к балансировке инструмента.

В случае, когда мы разбиваем профиль, нам придётся что-то делать с зажимными губками, если их разрезать, то головку может перекосить и она просто не насадится на шпиндель. Поэтому в этом случае придётся при балансировании ножей учитывать и вес зажимных губок и фальшь ножей, которые вставляются под ту часть губки, которая не держит непосредственно нож. То есть на чашку весов надо будет класть и нож и зажимную губку и фальшь нож. При этом путать, какая губка и фальшь нож идёт в комплекте с  каким ножу и в какой паз вставляется, будет просто нельзя.

Следующим как говориться пунктом нашей программы будут головки с годрозажимом, или, так называемые гидроголовки. Так для чего же они нужны? А нужны гидроголовки только для того, чтобы обрабатывать заготовку на высоких скоростях подачи. Больше они не нужны ни для чего! Ставить годроголовку на станок и проводить обработку на скорости 10 метров в минуту, совершенно бессмысленно. Однако и думать, что поставив гидроголовку на станок, вы сможете просто увеличить скорость подачи, и у Вас, вдруг, по щучьему веленью, начнёт получаться погонаж исключительного качества, по меньшей мере – наивно.

В чём практическая ценность знания о том, для чего нужна гидроголовка?

Зададим себе вопрос: «За счёт чего можно добиться увеличения производительности четырёхстороннего станка?» На мой взгляд, ответ очевиден: За счёт увеличения скорости подачи, сокращения времени на его переналадку и сокращения его простоев.Однако, при превышении порога в 12 метровв минуту на мягких породах дерева, даже в случае, если инструмент острый как бритва вы увидите ухудшение качества обработки.

Связано это с тем, что нож, который в одиночку формирует поверхность изделия, начнёт встречаться с заготовкой слишком редко и оставлять на её поверхности слишком длинные отметины. Как же это побороть? Есть всего один способ, заставить все ножи, вставленные в головку, оставлять отметины на заготовке. Именно для этого и был изобретен метод динамического выравнивания  ножей или прифуговка. Этот метод позволяет добиться того, чтобы все острия ножей оказывались на одной траектории или на одном и том же удалении от рабочего стола станка. При этом точность этого выравнивания доходит до половины микрона. Именно так, до 0,0005мм. Как этого добиваются? Острия ножей притупляют, используя для этого абразивный столбик или брусок. Устройство, которое удерживает абразивный столбик или брусок и осуществляет его сближение с ножами называют «джойнтером» от английского слова Jointer, так называют это устройство во всём мире. Как происходит процесс прифуговки?

Свеже поточенную головку устанавливают на шпиндель. В случае, если в головке установлены прямые ножи, подводят абразивный столбик  к головке и, проворачивая головку рукой подводят столбик к ножам до тех пор, пока он не коснётся самого далеко выступающего ножа (обратите внимание, именно коснётся!)( обычно, если головка и шпиндель хорошего качества все ножи касаются столбика)  После этого камень выводят из зоны контакта с ножами и производят пуск шпинделя. После того как шпиндель наберёт номинальные обороты, камень продвигают вдоль ножей, притупляя самый далеко выступающий нож (или все ножи сразу). После этого продвигают камень на ножи и повторяют операцию. Операцию повторяют до тех пор, пока все ножи не коснуться камня. Когда это произойдет, операцию прекращают, камень уводят из зоны контакта с ножами; выставляют головку на необходимую для обработки позицию и начинают обработку.

После этого все ножи, установленные в головке, начинают оставлять отметины на заготовке, то есть скорость обработки головкой с четырьмя ножами должна составлять на мягких породах древесины не менее40 метровв минуту. Если скорость подачи уменьшить, ножи просто «сгорят». Притуплять ножи следует незначительно, дорожка от прифуговки не должна превышать 0,5мм, для мягких пород и 0,7мм для твёрдых пород; если она будет больше, Вы заметите ухудшение качества обработанной поверхности. Если же дорожка после прифуговки мала, то операцию можно повторить несколько раз. Построгали, заметили, что качество снижается, прифуговали ножи, можно даже на ходу, (правда размер немного уйдёт, но иногда этим можно пренебречь) и строгаем дальше. Сколько раз можно прифуговать, зависит от четырёх  основных факторов: самой древесины, качества заточки инструмента, точности головки и биения шпинделя, чем лучше (точнее) заточен инструмент, чем с меньшим зазором  инструмент насажен на шпиндель и чем меньшее биение имеет сам шпиндель, тем больше раз вам удастся прифуговать ножи, естественно, если Ваша квалификация позволит это сделать. Именно для того, чтобы повысить точность насадки головки на шпиндель и была изобретена гидропосадка. В случае применения качественного гидроинструмента, точность насадки головки на шпиндель может доходить до одного микрона, против 10-50 микрон в случае применения обычного инструмента. Если всё сделано идеально, то инструмент можно прифуговать раз двадцать. Представляете, сколько времени на перенастройку станка Вы сэкономите.

Несколько лет назад компания Leadermac представила на рынке специальную приставку для прифуговки ножей. То есть Вы можете сначала прифуговать головку, использовав эту приставку, а потом установить головку на станок. Теоретически, эта идея должна была потерпеть полное фиаско, однако, на практике оказалось, что идея вполне рабочая. Единственный её минус в том, что вы не можете прифуговать ножи несколько раз, головку придётся сначала поправить на заточном станке, а уже только потом устанавливать её на устройство для прифуговки и только после этого на станок. Мне кажется, что это достаточно небольшая плата за увеличение производительности вашего станка, или даже станков, в несколько раз. Это стало возможным благодаря тому, что компания Leadermac добилась запредельных точностей своих шпинделей, не говоря уже о том, что для устройства для прифуговки шпиндель отбирают специально.

Тут мне показалось логичным проиллюстрировать это своё высказывание, и я провёл небольшую лабораторную работу, результатами которой я и намерен с Вами поделиться ниже.Я взял индикатор с ценой деления 1 микрон и решил промерить головку на шпинделе станка Ледермак (Leadermac) . Для  начала, промерил сам шпиндель, он показал биение 0 микрон, чем привёл меня в некоторое замешательство.

Установить шкалу индикатора с ценой деления один микрон на ноль практически невозможно, поэтому я остановился на близком к нулю значении.После этого я установил на него гидроголовку, которой мы работали на домашней выставке, и, просто насадив её на вал, прокрутил и замерил биение по ножам. Все они уложились в 8 микрон; при этом ножи с 1, 2 и 6 стояли в ноль, а 3, 4 и 5 оказались немного выше.

Перевернув головку на валу на 180 градусов и проведя все те же измерения, мы получили ещё меньший разброс значений, все они уложились в 5 микрон.

Такой результат меня тоже довольно сильно удивил, я ожидал расхождения ну, хотя бы, микрон в 20-50! Тут надо ещё раз заметить, что именно этой головкой мы работали на выставке, то есть она была переточена и, более того, прифугована. Тем не менее, точность изготовления самой посадки оказалась просто запредельной.После этого мы накачали голову и провели всё те же измерения; все ножи уложились в 3 микрона, однако саму головку «распёрло» почти на 0,02 милиметра (20 микрон).

Прифуговав головку, мы провели те же измерения ещё раз. Как это не смешно, все ножи снова уложились в 3 микрона то есть при нулевом биении самого шпинделя, в динамике, с установленной на него головкой он приобретает биение в 3 микрона. По всей видимости, это связано с некоторым динамическим дисбалансом системы головка/шпиндель; либо какую-то вибрацию привносит система - приводной ремень/электродвигатель. В любом случае, в динамике, все ножи занимают своё положение на совершенно равном удалении от центра шпинделя.

Здесь, наверное, будет логично немного пояснить, как прифуговывать профильные головки.Здесь всё обстоит несколько менее тривиально, чем с головками для прямой строжки и именно этим объясняется тот факт, что профильные головки прифуговывают неохотно. Итак:

Для начала возьмём абразивный брусок, не любой абразивный брусок, а специальный абразивный брусок и нанесём на него профиль ножа, который он будет в дальнейшем прифуговывать. Чаще всего это делают посредством баллончика с аэрозольной краской. То есть приставляют камень к ножу и пшикают из баллончика, нож протирают ацетоном, пока не краска засохла. Либо, просто проводят линию карандашом (линию, обычно, видно гораздо хуже) после чего стачивают лишний абразив на обычном наждаке, установив на него достаточно узкий круг. Мелкие детали допиливают надфилями. После этого брусок подтачивают в виде трапеции (в плане), чтобы поверхность контакта ножа с бруском была поменьше (чтобы ножи не подгорали). После этого камень устанавливают в приспособление, на вал надевают головку и допиливают (достругивают) камень уже, непосредственно ножом, который он будет прифуговывать. Можно, конечно установить камень сразу на станок и дострогать камень прямо на месте, однако сделать это на приспособлении гораздо удобнее.

Это же приспособление позволяет измерять диаметр резания головки после переточки, что даёт возможность свести время на перенастройку станка после переточке инструмента к минимуму. Произвести данные измерения можно и другим приспособлением, которое гораздо дешевле и даёт тот же самый результат.