Лущильный станок своими руками

Пиломатериалы для строительства←В начало раздела

Пиломатериалы для строительства: делаем ДСП, изготовление ДВП, как сделать столярные плиты, фанера, шпон)

Оборудование, применяемое для лущения шпона, и его кинематика

Устройство лущильного станка. Лущение представляет собой процесс поперечного резания древесины. Обрабатываемый материал в этом случае совершает вращательное, а режущий инструмент — поступательное движение в направлении оси вращения материала. В результате этого цилиндрический отрезок древесины превращается в тонкий слой определенных размеров. При этом скорость резания оказывается величиной переменной, так как число оборотов шпинделей станка постоянно, а диаметр чурака в процессе лущения уменьшается. Данная операция выполняется с помощью

Рис. 85. Кинематическая схема лущильного станка ЛУ-17: 1 — главный электродвигатель; 2 — клииоремеииая передача; 3 — фрикционная муфта; 4 — тормоз; 5 — электродвигатель осевого перемещения шпинделя; 6 — клииоремеииая передача; 7 — гайка; S — блок звездочек; 9 — муфга сцепления; 10 — суппортные винты; 11 — суппорт; 12 — электродвигатель ускоренного хода суппорта; 13 — клииоремеииая передача; 14 — левый шпиндель; 15 — правый шпиндель; 16 — рукоятка включения фрикционной муфты; 17 — рукоятка для включения обдирочной подачи; 18 — рукоятка тормоза; 19 — рукоятка для изменения передаточного числа коробки скоростей

лущильного станка, основными частями которого являются станина, две шпиндельные бабки, суппорт, передаточные механизмы и система управления. Для более детального ознакомления с устройством лущильного станка и взаимодействием его частей, рассмотрим кинематическую схему отечественного станка завода «Пролетарская свобода» (рис. 85). Подлежащий обработке чурак, будучи установленным между шпинделями 14 и 15, зажимается путем осевого перемещения шпинделя 15. Достигается это передачей вращательного движения от электродвигателя 5 через клиноременную передачу 6 к гайке 7, сидящей на нарезной части шпинделя 15 и жестко связанной со шкивом d_t. Возможность осевого перемещения шпинделя обеспечивается наличием шлицевого соединения его со шпиндельной гайкой.

Вращательное движение шпиндели станка получают от главного электродвигателя l, через клиноременную передачу 2, муфту сцепления 3 и две цилиндрические косозубые передачи, имеющие колеса z₁ и z₂. Для быстрого подведения-суппорта 11 к укрепленному между шпинделями чураку в станке предусмотрен специальный механизм ускоренной подачи, состоящий из электродвигателя 12 и клиноременной передачи 13. Передавая вращение суппортным винтам 10 через передачу 13 и две пары конических зубчатых колес z₈—z₉ и z₁₀—z₁₁, он заставляет двигаться суппорт 11.

Дальнейшее перемещение суппорта выполняется с помощью механизма рабочей подачи, связывающего правый шпиндель 15 и суппортные винты 10. В указанный механизм входит цепная передача со звездочками z₁₂—z₁₃, цилиндрическая зубчатая передача z₃—z₄, коробка Нортона с z_K—z₅, пара цилиндрических зубчатых колес z₆—z₇ и две пары конических зубчатых колес z₈—z₉ и z₁₀ z_n.

Для ускоренного выполнения оцилиндровки чураков в станке предусмотрена возможность передачи движения от шпинделя 15 к суппортным винтам 10 с помощью самостоятельной кинематической цепи, включающей цепную передачу со звездочками z_l4 — z₁₅, блок 8 звездочек, свободно сидящий навалу III, и цепную передачу со звездочками z_l6 — z₁₇.

Управление станком содержит систему рычагов для включения и выключения фрикционной муфты 3 (рукоятка 16), ручного тормоза для дожима чурака (рукоятка 18), систему управления муфтой 9 (рукоятка 17) для включения рабочей или обдирочной подачи, а также кнопочного управления электродвигателями 1,5 и 12. При этом для электродвигателей 5 и 12 предусматриваются кнопки как прямого, так и обратного хода. Имеется также рукоятка 19 для перестановки зубчатого колеса z₅ в коробке Нортона с целью изменения ее передаточного числа, а следовательно, и толщины шпона.

Устройство наиболее сложной и ответственной части станка — суппорта показано на рис. 86.

Основными частями суппорта являются ножевая траверса э и траверса 6 прижимной линейки, сидящие на одном валу 15.

На траверсе 1 с помощью болтов 3 и накладки 4 крепится нож 5. Изменение его положения по высоте достигается вращением винта 2. Установка ножа под требуемым углом наклона осуществляется съемной рукояткой 14, при вращении которой изменяется положение задней части ножевой траверсы.

Прижимная линейка 10 (о роли которой подробней будет сказано далее) крепится на траверсе 6. Положение ее по отношению к ножу регулируется маховичком 11 и специальными винтами, не показанными на рисунке. При вращении маховичка происходит поворот зубчатого сектора 13 и вала 15. Но, поскольку последний имеет эксцентричные шейки, свободно сидящая на нем траверса прижимной линейки при его вращении будет перемещаться в горизонтальном направлении, что позволит изменять зазор между ножом и линейкой.

Перемещение всего суппорта по горизонтальным направляющим 16 осуществляется с помощью винтов 17.

Рис. 86. Суппорт лущильного станка ЛУ-17: 1 — «ожевая траверса; 2 — установочный виит; 3 – зажимной болт; 4 — накладка; 5 — нож; 6 — траверса прижимной линейки; 7 — установочный виит линейке; 8 — ззжимной болт линейки; 9— иакладка; 10 — прижимная лннейка; 11 — маховик; 12 — червяк; 13 — зубчзтый сектор; 14 — рукоятка; 15 — вал с эксцентричными гайками; 16 — горизонтальные направляющие; 17 — ходовые вннты; 18 — наклонные направляющие

Рабочие скорости лущильного станка и их определение. Основным показателем работы лущильного станка является его производительность, в значительной степени зависящая от рабочих скоростей станка, величина которых устанавливается на основании кинематических связей станка.

На основании использования кинематической схемы станка завода «Пролетарская свобода» (рис. 85), нами составлены выражения для определения его рабочих скоростей, представленные в табл. 41.

Таблица 41. Формулы для определения рабочих скоростей станка завода «Пролетарская свобода»

Формулы для определения значения параметров

Фактические значения данных

параметров в станке завода .Пролетарская свобода”

Бесшпиндельное лущение. Что нового?

Лущильный станок был изобретен еще в конце XIX века. Без этого оборудования сегодня просто невозможно представить производство фанеры и изготовление спичек. За прошедшие сто с лишним лет было создано немало конструкций и модификаций станков, но принцип остался прежним: срезание с коротких бревен-чураков тонкой ленты древесины.

Но при многих достоинствах у традиционных лущильных станков есть и серьезные недостатки конструкции, связанные с необходимостью использования кулачков, которые вонзаются в торцы чураков и заставляют их вращаться. Нередко чурак проворачивается в кулачках и дальнейшее лущение становится невозможным. Как правило, это происходит из-за сердцевинной гнили, особенно часто встречающейся в осиновых чураках. В результате получаются так называемые провертыши – чураки большого диаметра, непригодные для дальнейшей обработки на лущильном станке.

Еще один недостаток традиционной техники лущения – потери древесины в виде остатков от лущения, так называемых карандашей. Диаметр «карандаша» зависит от диаметра внутренних кулачков станка и длины чурака. При длине чурака 1,6 м диаметр «карандаша» обычно 75 мм, а при длине 2,5 м – до 100 мм. Потери древесины составляют 10–12% объема чурака.

Желание избавиться от этих недостатков привело конструкторов оборудования к идее бесшпиндельного лущильного станка. Впервые, вероятно, эта идея была реализована фирмой Raute (Финляндия) еще в 1990-е годы (рис. 1) в станках для лущения чураков максимальным диаметром 400 мм и длиной 1,7 и 2,8 м.

Вращение чураков в станке осуществлялось за счет приводных рифленых роликов, расположенных под углом 120° друг к другу. Верхний валец служил одновременно прижимной линейкой, а нижние перемещались прямолинейно по мере уменьшения диаметра чурака. Каждый валец оснащен индивидуальным гидроприводом. В процессе лущения ножевой суппорт немного поворачивался относительно чурака, что обеспечивало оптимальные параметры лущения чурака до диаметра карандаша 50 мм. Положение валов, толщина шпона и угол резания регулировались микро-ЭВМ. Диаметр чурака измерялся до его подачи в станок для определения просвета между валами.

Технология бесшпиндельного лущения шпона в Европе по какой-то причине не получила развития, но широко распространилась в азиатских странах. В Юго-Восточной Азии на многих предприятиях применяют бесшпиндельное лущение тонкомерного сырья и долущивание карандашей. Обычно лущильная линия состоит из окорочно-оцилиндровочного станка, бесшпиндельного лущильного станка с роторными ножницами.

В окорочно-оцилиндровочном станке чурак зажимается тремя приводными зубчатыми роликами и приводится во вращение. Нож, аналогичный лущильному, удаляет кору и неровности, придает чураку цилиндрическую форму. Начальный диаметр чурака – до 500 мм, после оцилиндровки – не более 360 мм.

Передающий конвейер выравнивает чураки и подает их на бесшпиндельный лущильный станок, оснащенный тремя приводными роликами с мелкой насечкой и лущильным ножом. Максимальный диаметр чурака – 360 мм. Диаметр карандаша – 30–40 мм в зависимости от модели станка. Толщина получаемого шпона – от 1,0 до 3,0 мм. Линейная скорость лущения – 40 м/мин. После лущения шпон поступает на роторные ножницы, где в автоматическом режиме рубится на форматные листы.

Технология лущения тонкомерных чураков будет интересна российским предприятиям, которым приходится работать в наших непростых условиях. Китайские лущильные станки работают и в России, например на фанерном заводе «ИнвестФорэст» в пгт Суслонгер в Республике Марий Эл, на Уфимском фанерно-плитном комбинате, на заводе «Сатис-Мебель» под Нижним Новгородом.

Последнее предложение фирмы Weihai Hanvy из Китая – линия HVPL1326 с окорочно-оцилиндровочным станком и бесшпиндельным лущильным станком с ЧПУ Siemens HXQ2700 и электроникой от фирмы Scheider. Новый станок для бесшпиндельного лущения предназначен для обработки чураков длиной 2,6 м и максимальным диаметром 500 мм. Диаметр карандаша – 40 мм, скорость лущения – 40–100 м/мин. В станке предусмотрено изменение угла наклона ножа в ходе лущения, пневматическое крепление инструмента и автоматическое регулирование толщины шпона.

Фирма Raute не оставила идею создания бесшпиндельного лущильного станка и разработала линии RD1400, RD1700 (рис. 3) и RD2800, в составе каждой из которых четыре агрегата с необходимыми транспортным связями: окорочно-оцилиндровочный станок, лущильный станок, роторные ножницы и вакуумный укладчик шпона (рис. 2).

Сырье (чураки заданной длины) подается на поперечный конвейер с дозирующими упорами. В процессе окорки и оцилиндровки чураки приобретают необходимую для лущения цилиндрическую форму и передаются на лущильный станок при помощи еще одного поперечного конвейера.

Кинематическая схема станка претерпела принципиальные изменения в сравнении с предыдущими моделями. Чурак подается в станок сверху, затем поджимается к двум приводным роликам с мелкой насечкой, которые установлены на едином суппорте. В окорочно-оцилиндровочном станке подача роликового суппорта гидравлическая, а в лущильном станке – электромеханическая. Третий ролик находится на неподвижном суппорте с лущильным ножом и играет роль прижимной линейки (рис. 4).

Чурак в станке самоцентрируется по трем точкам. При подаче роликового суппорта вперед чурак поджимается к ножевому суппорту, и выполняется лущение шпона. Толщина шпона задается с пульта управления установкой зазора между ножом и прижимным роликом, в ходе лущения угол резания автоматически меняется для обеспечения оптимальных параметров лущения (рис. 5).

В цепочке за лущильным станком установлены роторные ножницы для рубки шпона. Они подрубают передний край ленты шпона, разделяя форматный шпон и отходы. Передняя кромка листа шпона распознается при помощи фотоэлементов. Далее прохождение шпона по цепочке контролируется с помощью импульсного кодирующего устройства. Рубка выполняется при вращении ножа, расположенного над нижним резиновым роликом. На ножевом вале установлены три ножа. Автономный датчик системы распознавания контролирует пуск и остановку рубки шпона.

За ножницами расположен выходной конвейер с типпельным устройством для отсекания от потока кусков и неформатного шпона. Распознавание осуществляется при помощи фотоэлементов. Далее прохождение шпона по линии контролируется с помощью импульсного кодирующего устройства.

На ножевом валу установлены три ножа. Рубка шпона выполняется при вращении ножа, расположенного над нижним резиновым роликом. Автономный датчик системы распознавания контролирует пуск и остановку процесса рубки шпона.

После ножниц расположен выходной конвейер с типпельным устройством для отсекания кусков и неформатного шпона от потока. Распознавание осуществляется при помощи фотоэлементов, установленных перед типпелем. Форматные листы шпона укладываются стопоукладчиком на подъемник (в базовой модели могут быть один или два подъемника). Управление высотой укладки контролируется фотоэлементом. Полная стопа шпона выкатывается из стопоукладчика при помощи неприводного рольганга. Под линией находится поперечный конвейер необходимой длины для удаления отходов.

Линия RauteLite предназначена для лущения чураков из мягких и твердых пород древесины длиной 3/4/5/6/8 футов (0,9–2,4 м) и диаметром 120–350 мм. После оцилиндровки диаметр чурака может быть 80–300 мм, диаметр карандаша – 30–35 мм. На линии можно получать качественный шпон толщиной 1,2–2,2 мм c разнотолщинностью ±0,1 миллиметра.

Особо следует отметить, что в состав линии лущения входит система OPG (Optimum Peeling Geometry), с помощью которой посредством сервоконтроля достигается синхронизация скорости подачи роликов, изменение величины зазора между ножом и прижимным роликом, изменение заднего угла ножа в процессе лущения. Эта система осуществляет тотальный контроль всех параметров процесса – с момента начала лущения до удаления карандаша, что позволяет обеспечить высокую стабильность толщины шпона.

Подобные линии вряд ли полностью заменят традиционные лущильные станки, но могут занять свою нишу в линейке оборудования для производства лущеного шпона из маломерного сырья и долущивания карандашей. По расчетам автора, уменьшение диаметра карандаша с 75 до 35 мм позволяет увеличить выход шпона на 7,6% (при среднем диаметре чурака 240 мм), поэтому у подобной техники хорошие перспективы при долущивании карандашей и провертышей.

При выполнении этой задачи в линию уже не нужно включать окорочно-лущильный станок. Именно такую укороченную линию фирма Raute поставила на комбинат «СВЕЗА Кострома», в конце 2017 года линия была пущена.

Лущильный станок

Фанера на первый взгляд кажется одним из первых кандидатов на производство попаданцу. Ведь всем известно, как делать фанеру! Вот цилиндр дерева (чурак), к нему подведен нож, чурак крутится и с него аккуратно сходят листы шпона, из которого можно выклеить массу полезных вещей, от римских щитов до корпусов аэропланов (в первую мировую некоторые самолеты так и выклеивали из шпона в бетонных формах-половинках, проклеивая листы банальным животным клеем и прижимая мешками с песком).

И возникает закономерный вопрос: почему тогда настоящая фанера появилась только в конце 19 века?!

Мои любимые воспоминания детства — визиты к деду в столярную мастерскую. Горы безумно вкусно пахнущей стружки, выше крыши зданий. Я брал и любовался здоровыми витками деревянных спиралек, покрытых снаружи зазубринками…

Проблема в том, что когда нож свободно срезает стружку, она тут же ломается. Если строгать дерево вдоль волокон, то при определенных углах можно отщеплять без повреждений пластины шпона, потому что дерево вдоль волокон достаточно прочно и может выдержать изгиб, чтобы пропустить нож между основной массой заготовки и листом шпона. Однако лущильный станок должен резать поперек волокон.

Увы, при поперечном срезании снимаемое полотно шпона будет тут же ломаться, не отходя от кассы. Наверное, самым ярким примером этого явления будет заточка карандаша в точилке — выходящие из нее завитки дерева рассыпаются в порошок, и не только потому, что срез идет не параллельно волокнам.

При срезании с поверхности вращающегося цилиндрического тела слоя древесины и выпрямлении последнего в нем возникают внутренние напряжения: сжатия — на лицевой стороне и растяжения — на оборотной стороне. Так как прочность древесины на растяжение поперек волокон относительно невелика, при свободном резании перед режущей кромкой ножа образуется опережающая трещина, направление распространения которой произвольно, на поверхности шпона неизбежно появятся еще и большие микронеровности (выступы на оборотной стороне, углубления — на лицевой).

Таким образом, если лущить только с применением ножа, получить качественный шпон невозможно.

Выходом из положения является сжатие древесины в зоне внедрения в нее ножа, что достигается специальным прижимным органом, устанавливаемым около ножа на расстоянии меньшем, чем толщина шпона (т. е. подача суппорта на один оборот чурака). Он создает зону сжатия, простирающуюся по радиусу в глубь чурака. Уплотнение древесины в непосредственной близости от прижимного органа достигает 30—40 %. При срезании ножом слоя древесины и прохождении его между передней гранью ножа и прижимным органом происходит сжатие слоя в радиальном направлении.

Дальше начинается весьма непростая задача — обеспечить точную подачу прижимного органа (это может быть или клиновидная пластина металла или цилиндр, причем цилиндр, несмотря на трение качения, требует больших усилий на прижим). И точное расположение прижимного органа относительно ножа. Все эти параметры надо или считать по давно выведенным формулам, или самому исследовать вовсе с нуля.

Другой проблемой является точный выбор угла резания. А он меняется, зараза, с уменьшением диаметра чурака. Для компенсации чего у лущильных станков имеется не только горизонтальная подача, но и механизм изменения наклона ножа.

А теперь задумайтесь, смогли ли бы вы разобраться в физике данного явления без интернета, в деревенской мастерской и до того, как инвестор вас на конюшне запорет за невыполненные обещания?

Лущеный шпон – отличительные характеристики и особенности производства

Лущение шпона – это технологический процесс обработки древесины, заключающийся в срезании верхнего слоя древесных волокон с вращающейся вокруг своей оси деревянной заготовки.

Лущеный шпон – что это такое?

Шпон – это строительный материал, представляющий из себя плоские тонкие листы дерева, разной толщины.

В зависимости от используемого оборудования и технологии производства, шпон производится толщиной 0,1 – 10,0 мм, а в соответствии со способом производства, он классифицируется как: пиленый, строганый и лущеный.

Лущеный шпон производится на специальном оборудовании, лущильных станках, принцип работы которых основан на срезании пластов древесины заданной толщины с вращающейся вокруг своей оси цилиндрической заготовки.

Для производства лущеного шпона используются различные породы деревьев, это: береза, осина, ольха, бук, клен, липа, тополь, ель, сосна, лиственница, пихта и кедр. Его используют для производства фанеры и иных плитных строительных материалов (столярные, фанерные плиты и т.д.), для изготовления и облицовки мебели.

В зависимости от качества используемой древесины, ее породы, а также качества обработки, зависящей от типа используемого оборудования, лущеный шпон подразделяется на пять сортов, это:

• Е (элита), I, II, III, IV – для лиственных пород древесины;
• Ех (элита), Iх, IIх, IIIx, IVx – для хвойных пород деревьев.

Документом, регламентирующим производство лущеного шпона, является ГОСТ 99-96 «Шпон лущеный. Технические условия».

В настоящее время разработан новый документ, в соответствии с которым будет производится этот строительный материал в ближайшее время, это Межгосударственный стандарт «ГОСТ 99-2016 Шпон лущеный. Технические условия», находящийся сейчас на согласовании в контролирующих организациях.

Отличительные характеристики

Специалисты считают, что лущеный шпон не является лучшим вариантом при использовании его для отделки помещений или конструктивных элементов мебели, а также прочих конструкций. Это обусловлено низкими декоративными показателями этого материала.

1. В текстуре шпона видны большие промежутки между ранними и поздними слоями древесины.
2. Лущеный – это наиболее тонкий вид шпона.
3. При лущении свилеватой древесины – данный вид шпона демонстрирует высокие декоративные качества.

Свилеватая древесина – это древесина с естественным пороком, выражающемся в извилистом или беспорядочном расположении волокон дерева.

Сравнительные характеристики

Разные виды шпона используются для различных целей, что обусловлено толщиной этого материала, вариантами использования и его стоимостью.

Если сравнивать по толщине, то этот показатель выглядит следующим образом:

• лущёный шпон производится толщиной – от 0,1 до 10,0 мм;
• строганый шпон, толщиной – от 0,2 до 5,0 мм;
• пиленый шпон, толщиной – от 1,0 до 10,0 мм.

Пиленый шпон изготавливается из хвойных пород деревьев, при этом заготовками служат бруски больших размеров, которые распиливаются в заданном направлении. Это наиболее дорогой вид шпона, который используется для различного вида отделки и даже при изготовлении музыкальных инструментов.

Строганый шпон изготавливается из ценных пород деревьев и используется для отделки мебели и внутреннего декорирования помещений. Это достаточно дорогой вид шпона, цену которого определяет стоимость используемой древесины.

Лущеный шпон изготавливается из наиболее «простых» пород деревьев (береза, дуб, сосна, ольха), что определяет его использование при производстве фанеры и прочих листовых отделочных материалов. Как уже было написано выше, это наиболее дешевый вид шпона.

Особенности производства

Технология изготовления лущеного шпона известна с начала XIX века, и за эти годы оборудование, используемое для производства шпона, претерпело много конструкторских преобразований и технических изменений. Однако основные принципы остались неизменны.

Чурак, или другими словами заготовка, предварительно прошедшая сушку, подается на специальный, лущильный станок. Размер чурака, длина и диаметр, зависят от модели станка и его технических характеристик.

Когда заготовка подана на станок, она фиксируется в шпинделях, устройствах, устанавливаемых с торцов чурака.

Важным моментом при установке заготовки, является правильная центровка, потому как в противном случае при выполнении следующей операции, оцилиндровки, будет большой процент отходов древесины.

Оцилиндровка – это технологическая операция, когда при вращении чурака, с его поверхности удаляются участки древесины, ее неровности. Удаление выполняется до момента придания заготовке вида правильного цилиндра.

После того, как цилиндр сформирован, начинается процесс лущения.

В этом режиме одновременно с вращением чурака, осуществляется движение режущего ножа в направлении центра вращения, что приводит к срезанию слоя древесины требуемой толщины.

Срезаемое древесное полотно (шпон), наматывается на специальное устройство (мотовило), располагаемое рядом с лущильным станком, или нарезается требуемого размера.

Отличительными особенностями производства лущеного шпона в промышленных масштабах, являются:

• необходимость подготовки заготовок, идущих на изготовление шпона (гидротермическая обработка, термическая обработка);
• сортировка заготовок по диаметру и длине (раскряжевка);
• сортировка сортиментов по видам сырья и качеству.

Недостатки

На выбор того или иного вида шпона оказывает влияние наличие недостатков, свойственных каждому из сравниваемых материалов.

Так для лущеного шпона свойственны следующие недостатки, это:

• большие потери древесины, связанные с подготовкой (оцилиндровкой) заготовок;
• текстура шпона имеет не равномерную и не повторяющуюся структуру с широкими прожилками;
• правая сторона шпона получается не ровной, рваной, что обусловлено технологией производства.

Лущение шпона – это технология, позволяющая изготавливать различные виды строительных материалов с низкой себестоимостью для различных видов строительно-монтажных работ.