Технология строгания Rotoles
В настоящей статье сравнивается традиционный метод обработки поверхностей с новым методом, известным как система Rotoles. Это новое решение обладает определенными преимуществами при обработке поверхности низкосортного материала, а также клееных брусьев.
Исследование образцов, подвергавшихся испытаниям, показало, что по сравнению с традиционной системой страгания, образцы, которые были изготовлены системой Rotoles, имели более качественную поверхность и, следовательно, более высокую прочность клеевого соединения.
Главный принцип системы Rotoles
Система Rotoles − технологическое нововведение, разработанное компанией Ledinek из г. Носе, Словения. Конструкция машины запатентована повсюду в мире. По существу, главный принцип системы Rololes − это модификация фрезеровки лицевых поверхностей, примененная для широких плоских поверхностей из дерева, из пластмассы и из легких сплавов.
Своеобразие системы заключается в увеличенном размере рабочей головки. Главной особенностью является специальная направляющая плита, расположенная над ротором, которая обеспечивает точное ведение заготовки через центр ротора и, таким образом, через всю машину. Набор рабочих инструментов перемещается в узком пазе, который незначительно шире размера резаков. Такая конструкция направляющей платы полностью перекрывает ротор и позволяет обрабатывать даже малоразмерные заготовки, несмотря на большой диаметр рабочей головки.
Ось ротора перпендикулярна обрабатывающей поверхности. В ходе обработки оба конца режущей кромки резца контактируют с обрабатываемой деталью.
Съем стружки для предварительно хорошо обработанной поверхности составляет от 0,1 до 0,5 мм; для более неровной поверхности − съем более 0,5 мм. Поскольку на ободе ротора размещено несколько режущих ножей, то даже при относительно большой скорости подачи (заготовки) каждый из них снимает стружку малой толщины. В результате давление на деталь во время обработки и силы резания снижаются, что особенно заметно при обработке новых заготовок. В этом случае резание плоской поверхности происходит практически поперек направлению подачи.
Режущие ножи машин Rotorles − промышленно изготовленные инструменты с наконечниками из спекаемого карбида. Резцы снабжены четырехсторонней режущей пластинкой, которую можно еще 3 раза развернуть после того, как износилась первая режущая кромка. Высокая прочность инструмента из карбида металла и низкий износ режущих кромок − дополнительные преимущества системы по сравнению с обычным строганием, где использование такого типа режущего материала ограничивается формой рабочей головки.
На ободе ротора расположено много резцов с режущими пластинками. А поскольку резание осуществляется одновременно всеми режущими кромками и толщина стружки весьма мала, то локальное усилие резания относительно невелико. Благодаря этому достигается более высокое качество резания в тех местах обрабатываемых поверхностей, где попадаются локальные включения или где встречаются неровности поверхности. Такие места обычно бывают вокруг свилей и сучков, а также при перемежающемся характере древесной структуры.
Специальный цепной конвейер с подпружиненными штырями перемещает заготовку через ту секцию машины, где производится обработка плоскости. Другой специальный конвейер с ремнем − через секцию, где выдерживается необходимая толщина детали и производится обработка боковых сторон. Так как давление резания и силы резания равномерно распределены по всей ширине заготовки, ориентация и перемещение заготовки происходит точнее.
Случайная поломка или износ режущей кромки одного из ножей не оказывает влияния на качество поверхности, так как следующий нож исправит возникшее отклонение поверхности, что показано на рис. 2.
Преимущество использования системы Rotates по сравнению с традиционным строганием
Главное преимущество системы Rotoles − это высокое качество поверхности, получаемое после обработки. Это преимущество проявляется особенно заметно при обработке древесины с нерегулярной структурой. При традиционном строгании дерева со свилями и уплотненной структурой вокруг них часто происходит выкрашивание материала и, следовательно, повреждение обрабатываемой поверхности. Такое выкрашивание часто возникает при обработке молодой древесины, взятой от поврежденного дерева.
Все эти проблемы полностью преодолеваются при использовании описываемой системы, поскольку обработка поверхности фактически не зависит от направления роста древесного волокна и от направления годовых колец. Очень хорошие результаты получаются при обработке сучков, свилей и областей вокруг них (рис. 3).
Специальная конструкция системы Rotoles позволяет обрабатывать очень короткие детали (200 мм), а также тонкостенные элементы. Это преимущество эффективно при обработке комбинированного паркета, клееных панелей, древесностружечных плит, распиленной фанеры из шпона и т.п. Еще одно преимущество системы − возможность обработки смолистой древесины, поскольку резание происходит поперек направления роста дерева.
Склеиваемые образцы должны иметь температуру 18°С. Мы использовали клей MEKQL–VO3, его положено оставить открытым на 2 минуты (до склеивания).
Сравнение обработки традиционным строганием и с помощью новой системы
Неровная поверхность дерева, получаемая после обычного строгания, снижает качество клееных брусьев из-за недостаточного прилипания составных частей, что снижает прочность клееного соединения. Обычное строгание образовывает волны на обрабатываемой поверхности в виде поверхностных циклоид, что показано на рисунке 4.
Если дерево росло неравномерно, то на тех местах, где годовые кольца не сориентированы по направлению строгания, а также вокруг свилей и сучков, появляется деформация структуры клеток и разрывы дерева. Это весьма негативно сказывается на процессе склеивания, особенно при использовании твердых пород древесины.
Загрязненная поверхность, покрытая смолой и пылью, не может обеспечить высокое качество клееных соединений. Грязь препятствует проникновению клея в клетки дерева, а это необходимо для получения прочного клееного соединения.
Благодаря своим технологическим свойствам система Rotoles увеличивает величину склеиваемых поверхностей. Поверхность дерева получается «открытой», поэтому расход клея уменьшается (до 20%), а прочность соединения становится гораздо выше из-за улучшенной поверхности и равномерной (по всей склеиваемой поверхности) агглютинации клея. Качество таких соединений в значительной мере зависит от степени «открытости» клеток. Чем больше открытых клеток на поверхности − тем лучше механическое скрепление, так как в этом случае силы адгезии выше, а это является основным требованием для получения хорошего качества клеевого соединения.
Практическое исследование образцов показывает, что детали, обработанные по методу Rotoles, имеют лучшее качество склеиваемых поверхностей по сравнению с поверхностями, обработанными обычными строгальными головками.
Подготовка деревянных образцов для испытания силы клеевого соединения с помощью прибора для испытаний на растяжение.
Бук − наиболее подходящая порода дерева для проверки прочности клеевого соединения. В компании Ledinek также испытывались и другие породы древесины: дуб, клен, ясень, груша и хвойные породы.
Согласно стандарту НК8.024 изготавливались две небольших доски, которые склеивались так, чтобы древесные волокна оказались параллельными, как показано на рисунке. Образцы должны быть следующих размеров:
− длина 200 мм, ширина 20 мм, толщина 5 мм. Предварительно в образцах необходимо измерить величину влажности − она должна составлять 10%. Образцы должны подходить друг к другу, их нужно хорошо обработать, а также полностью очистить. Предварительно приготовленный клей наносится на поверхность с помощью «гребенки». Необходимое количество клея: из расчета 200 грамм/м2, прикладываемое давление − 3 бара.
Склеиваемые образцы должны иметь температуру 18°С. Мы использовали клей MEKOL–VO3, его положено оставить открытым на 2 минуты (до склеивания).
Испытуемые образцы могут быть разрезаны до окончательных размеров через 32 часа после склейки. Окончательные размеры должны составлять:
− ширина 20 мм,
− длина 200 мм.
После того, как клееное соединение стало достаточно прочным, с обеих сторон склеенного образца наносятся вертикальные по отношению к линии склеивания метки-линии, расстояние между ними должно составлять 10 мм. Их наносят аккуратно, чтобы не повредить образцы.
В ходе испытаний на растяжение и при измерении усилия сдвига на 10‑ти испытательных машинах мы убедились, что образцы, обработанные системой Rotoles, не разрушились по линии склеивания. Клей, нанесенный на поверхность, из-за открытой структуры клеток не проник глубоко в дерево, тем не менее, усилие, необходимое для разрушения клеевого соединения, оказалось гораздо выше, чем для образцов, обработанных обычными строгальными головками. Такие образцы разрушались в области линии склеивания при значительно меньшей силе сдвига.
Наибольшая разница по величине силы была отмечена при использовании бука (Fagus sylvatica). Согласно стандарту Н. KS. 024, бук является наиболее подходящей древесиной для определения разрушающей силы клееных соединений на машинах для испытаний на растяжение.
Обработка поверхности − технологический процесс, требующий выполнения множества условий. Теория процессов обработки в настоящее время хорошо известна. Однако для одновременного учета и качества, а также экономичности необходимы все новые технологические решения. Новая технология компании Ledinek является уникальным решением в этой области. Машины ряда Rotoles благодаря своей конструкции и широким технологическим приложениям являются новаторским, в высшей степени интересным и перспективным технологическим решением для деревообрабатывающей промышленности. Анализ и сравнение обработки поверхностей традиционным строганием и системой Rotoles показали, что последняя дает лучшее качество поверхности и потребляет значительно меньше энергии. Это может явиться хорошим основанием для использования таких машин в современной деревообрабатывающей промышленности. Здесь надо особо отметить высокую эффективность процесса и возможность обработки плоских поверхностей большего размера. К преимуществам также следует отнести экономию древесины и бережное отношение к природе и окружающей среде.
Anna RIFTTAR,
LEDINEK Slovenia
