Русский Английский Немецкий Итальянский Финский Испанский Французский Польский Японский Китайский (упрощенный)

Партнеры журнала:

Производство плит

Производство шпона и фанеры. Часть 2

Лущение шпона

Производство шпона и фанеры. Часть 1. Подготовка сырья к лущению
Производство шпона и фанеры. Часть 3. Сушка шпона
Производство шпона и фанеры. Часть 4. Сортирование и обработка сухого шпона
Производство шпона и фанеры. Часть 5. Технологии склеивания фанеры
Производство шпона и фанеры. Часть 6. Прессование и послепрессовая обработка фанеры

В предыдущей публикации (см. ЛПИ № 3, 2014 год) мы рассмотрели технологию и оборудование для подготовки сырья к лущению. На очереди современное оборудование для лущения и обработки сырого шпона.

Головным оборудованием лущильных цехов фанерных предприятий являются линии лущения - рубки - укладки шпона. На рис. 1 представлена схема линии лущения Raute.

Рис. 1. Линия лущения шпона Raute для производства фанеры
Рис. 1. Линия лущения шпона Raute для производства фанеры

Прогретые чураки, подаваемые по конвейеру, сталкиваются сбрасывателями на накопитель. Отсюда они поштучно подаются в центровочно­-загрузочное устройство для ориентированной подачи в лущильный станок. Шпон­-рванина, получаемый на стадии оцилиндровки чурака, падает на ленточный конвейер и удаляется на измельчение в рубительную машину (на схеме не показана). Деловой шпон направляется на конвейер, где он притормаживается и укладывается петлями. Это позволяет уменьшить длину конвейера и экономно использовать производственную площадь. На последнем участке конвейера смонтирована ускоряющая ветвь, с помощью которой лента шпона выпрямляется и подается на пневматические ножницы для получения форматных листов шпона, которые накапливаются на подъемном столе стопоукладчика. После полного формирования стопы она вилочным погрузчиком доставляется к сушилкам или на участок промежуточного хранения. Время хранения плотной стопы сырого шпона не должно превышать четыре часа.

Кусковой и неформатный шпон, неизбежно образующиеся при рубке ленты шпона, нижней ветвью конвейера возвращаются к конвейеру удаления отходов и вручную раскладываются на подстопные места. Карандаш (остаток от лущения) падает на продольный конвейер и направляется на измельчение или на переработку с получением попутной продукции.

Такова типичная организация труда в лущильном цехе фанерного предприятия. Изменения могут касаться в основном переработки кускового шпона, для чего могут быть предусмотрены ножницы. Не исключена также последующая сушка шпона в ленте; в этом случае оборудование для рубки шпона переносится на участок за ленточной сушилкой.

В основу работы современного центровочно­-загрузочного устройства положен принцип электронного сканирования формы чурака. Чурак в центровочном приспособлении Raute CPL при его проворачивании измеряется лазерными сканерами (от 3 до 7 шт.) со скоростью 16 тыс. точек в секунду (до 112 тыс. замеров на один чурак). После компьютерной обработки для окончательного расчета берутся 100-250 результатов замеров, на основании которых определяется ось цилиндра, вписанного в чурак. Компьютер посылает команду на гидравлические сервоцилиндры, которые корректируют положение торцов чурака в двух координатах (X, Y). Чурак захватывается в его оптимальном положении передаточными рычагами и подается на лущильный станок, где останавливается в позиции ожидания окончания лущения предыдущего чурака.

Такая система позволяет не только повышать полезный выход шпона из чурака, автоматически переходить от оцилиндровки к лущению чурака, но и до минимума сократить время, затрачиваемое на вспомогательные операции, за счет быстрой смены чурака и отвода суппорта на расстояние, соответствующее диаметру следующего чурака. Фирма выпускает ЦЗУ широкой гаммы типоразмеров для чураков диаметром до 1850 мм и длиной до 3300 мм.

Дальнейшим шагом в усовершенствовании системы центрирования чураков стала система Smart Scan, в которой используется лазерная завеса. Она позволяет делать с шагом 25 мм до 72 замеров в каждом сечении чурака и построить его трехмерное изображение. Помимо того, система позволяет выполнять центрирование по годовым кольцам путем их сканирования с торцов чурака. Все эти новшества обеспечивают увеличение полезного выхода шпона на 5-10% за счет увеличения примерно на 1 см диаметра чурака после оцилиндровки.

Лущильные станки в зависимости от размеров перерабатываемого сырья подразделяются на легкие (длина чурака - до 900 мм), средние (длина чурака - до 1900 мм) и тяжелые (длина чурака - больше 2000 мм).

На российских фанерных заводах есть лущильные станки ярославского завода «Пролетарская свобода» марок ЛУ­-17 с длиной ножа 1700 мм и ЛУ­-9 с длиной ножа 900 мм для получения спичечной соломки из коротких осиновых чураков, а также станки фирмы Raute с длиной ножа 2000 и 2650 мм.

Вращение чурака в этих станках обеспечивается за счет вращения кулачков, вонзающихся в торцы чурака. Внутри больших кулачков диаметром 110 мм находятся малые кулачки (диаметром 65 мм), выдвигаемые при уменьшении текущего диаметра чурака. Такие телескопические шпиндели позволяют уменьшить диаметр карандаша до 70-75 мм.

К основным параметрам режима лущения шпона относятся влажность и температура чурака, угловые показатели лущильного ножа и прижимной линейки, степень обжима шпона. Влажность древесины в период ее тепловой обработки почти не изменяется и в значительной мере зависит от породы древесины и способа доставки сырья. Наименьшей влажностью характеризуется ядровая зона сосны (минимальная 40% при железнодорожной поставке), наибольшей - береза с ложным ядром (до 160%). Оптимальная температура чураков на момент лущения зависит от породы древесины и заданной толщины шпона. Считается, что температура на поверхности карандаша должна быть не ниже 20°С.

Чтобы избежать нежелательной разнотолщинности шпона (допускается ±0,05 мм для шпона толщиной до 1,15 мм и ±0,10 мм - для более толстого шпона), следует тщательно соблюдать все угловые параметры, характеризующие установку ножа и прижимной линейки. Главными параметрами являются задний угол α и угол заточки β, которые в сумме образуют угол резания (δ = α + β).

Выбор начального значения угла α зависит от диаметра чурака: чем он больше, тем больше задний угол. В противном случае может возникнуть контактная площадка между ножом и чураком, что вызовет перегрев ножа. По мере лущения этот угол нужно уменьшать, чтобы усилие на чурак не было очень большим и не возникли вибрации в системе «чурак - нож - станок». Это особенно важно для чураков большого диаметра.

Чем выше плотность древесины, тем больше угол заточки β и толщина шпона. Угол заточки может меняться в пределах 18-22°. Большие углы заточки (24-25°) при обработке еловой древесины связаны с высокой твердостью ее сучков.

Чем меньше задний угол и угол резания, тем выше качество шпона, так как с увеличением этих параметров увеличивается давление ножа на шпон. В результате повышается шероховатость шпона и уменьшается его прочность из­-за углубления трещин, неизбежно образующихся на внутренней стороне ленты шпона (внутренней называют сторону, обращенную к сердцевине чурака).

Слишком малый задний угол опасен тем, что при этом увеличивается площадь поверхности соприкосновения задней грани ножа с чураком. Давление на чурак возрастает, он прогибается, что вызывает неравномерность толщины ленты шпона. В современных лущильных станках предусмотрен механизм автоматического изменения заднего угла по мере уменьшения текущего диаметра чурака. В начальный период лущения он составляет 1-3°, в конце лущения 0-0,5°.

На изменение заднего угла влияет положение лезвия ножа по отношению к оси вращения чурака. У разных моделей станков величина h (см. рис. 2) может колебаться в пределах ± 1,0 мм. Если лезвие ножа установлено выше оси вращения шпинделей, то задний угол в процессе лущения будет уменьшаться, если лезвие будет ниже этой оси - увеличиваться.

Важнейший параметр лущения - величина обжима шпона. Обжим достигается за счет того, что устанавливаемый между ножом и прижимной линейкой зазор меньше толщины шпона (S0 < S). Это позволяет упрочнить древесину в зоне резания и резко уменьшить глубину трещин на внутренней стороне шпона. Оптимальная величина обжима зависит от толщины шпона и составляет 16-20%.

Угол заточки прижимных линеек - 48-63°, радиус закругленной нажимной кромки - 0,2-0,3 мм. При лущении шпона толщиной более 2 мм следует применять прижимную линейку с нажимной микрогранью шириной 3-8 мм и принимать h0 = 0.

Порядок операций на лущильном станке:

●  чурак направляется в загрузочное устройство и устанавливается между шпинделями;

●  чурак зажимается большими кулачками шпиндельных бабок, включается вращательное движение шпинделей;

●  на ускоренной подаче подводится суппорт, захваты центрирующего устройства отводятся;

●  ускоренная передача переключается на обдирочную подачу, при этом прижимная линейка отведена;

●  после оцилиндровки включается рабочая подача, одновременно опускается прижимная линейка;

●  при диаметре чурака 120-130 мм автоматически включается приспособление, предотвращающее изгиб чурака, а большие кулачки заменяются малыми;

●  при подходе к кулачкам суппорт автоматически останавливается и на ускоренной подаче отводится назад, прекращается вращение шпинделей, они разводятся, и карандаш падает вниз.

В модернизированных лущильных станках фирмы Raute применен ряд новшеств, которые позволяют сократить время цикла лущения и повысить качество шпона. Это следующие новшества:

●  цифровая регулировка зазора между ножом и прижимной линейкой;

●  цифровое изменение заднего угла лущильного ножа;

●  гидравлическое крепление ножа, облегчающее его замену;

●  уменьшение диаметра малого кулачка с 65 до 60 мм, что позволяет уменьшить диаметр карандаша и увеличить выход шпона;

●  цифровая подача ножевого суппорта вместо механической коробки передач, что облегчает плавную регулировку толщины шпона;

●  автоматический возврат суппорта в исходное положение.

Наряду с традиционными лущильными станками, предназначенными для получения шпона для фанеры, в последние годы появились лущильные станки для изготовления другой продукции, в частности тарной дощечки (рис. 3).

Лущильный станок СЛ-800 от НПО «Группа компаний МАГР» одновременно с лущением выполняет раскрой ленты шпона подвижными ножами на полосы необходимой длины. Станки оснащены гидравлическим подъемником­-центроискателем для подачи чураков и их центрирования в телескопических кулачках. Необходимая толщина шпона в диапазоне от 0,5 до 5 мм задается на пульте станка и поддерживается в течение всего цикла лущения при помощи электронной системы с точностью до 0,1 мм. За лущильным станком устанавливаются ножницы для рубки шпона на дощечки заданной ширины.

Заслуживает внимание бесшпиндельный лущильный станок, впервые представленный фирмой Raute еще в 1990-е годы.

Вращение чураков осуществляется за счет приводных рифленых роликов, расположенных под углом 120° друг к другу. Верхний валец служит прижимной линейкой, а нижние перемещаются прямолинейно по мере уменьшения текущего диаметра чурака. Каждый валец оснащен индивидуальным гидроприводом. В процессе лущения ножевой суппорт немного поворачивается относительно чурака, что обеспечивает оптимальные параметры лущения от исходного диаметра до диаметра карандаша 50 мм. Положение валов, толщина шпона и угол резания регулируются компьютером. Диаметр чурака измеряется до его подачи в станок для определения просвета между валами.

Идея бесшпиндельного лущения в Европе не получила развития, но эта технология широко распространилась в азиатских и южноамериканских странах. В качестве примеров производителей бесшпиндельных станков можно привести бразильскую компанию Omeco и тайваньскую «Чан Тай».

В Юго-Восточной Азии и Южной Америке на многих предприятиях применяют бесшпиндельное лущение тонкомерного сырья и долущивание карандашей. Обычно лущильная линия состоит из окорочно-оцилиндровочного станка, бесшпиндельного лущильного станка, роторных ножниц и стопоукладчика.

В окорочно­-оцилиндровочном станке чурак получает вращение от трех приводных зубчатых роликов. 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 шпона - от 1,0 до 3,0 мм. Линейная скорость лущения - 40 м/мин. После лущения лента шпона поступает на роторные ножницы, которые в автоматическом режиме рубят ее на форматные листы.

Технология лущения тонкомерных чураков может быть интересна и российским производителям шпона. Минимальный диаметр чурака на загрузке определяется тем фактом, что диаметр карандаша может не превышать 30 мм. Китайские лущильные станки работают и в России, например на фанерном заводе «Инвестфорест» в пос. Суслонгер (Республика Марий Эл), на Уфимском фанерно­-плитном комбинате, на заводе «Сатис­-Мебель» под Нижним Новгородом.

Фирма Weihai Hanvy Plywood Machinery Manufacturing Co. выпускает станки серии SL для чураков длиной 1350, 2000 и 2600 мм. Толщина шпона - от 0,8 до 3 мм, диаметр карандаша - 40 мм, скорость движения шпона - 42 м/мин.

По мнению ряда специалистов, имеющих опыт эксплуатации оборудования для лущения, наиболее удачными следует считать тайваньские линии, которые комплектуются японскими подшипниками, сервоприводами, а также контроллерами и другой электроникой.

Рубка шпона выполняется на ножницах разной конструкции с целью получения форматных листов шпона и заготовок кускового шпона. До недавнего времени были широко распространены пневматические ножницы с возвратно­-поступательным движением ножа в вертикальной плоскости. Схема работы этого оборудования была такова: передняя кромка ленты шпона касалась конечного выключателя, который включал электромагнит, приводящий в действие золотниковую коробку, которая открывала доступ воздуху в пневмоцилиндр, шток которого через систему рычагов приводил в движение ножевую траверсу. Продолжительность одного двойного хода составляла всего 0,15 с.

Рис. 4. Ножницы эллипсного хода
Рис. 4. Ножницы эллипсного хода

Компанией Plytec (Финляндия) были выпущены также ножницы эллипсного хода (рис. 4), в которых - в отличие от классических гильотинных - нож совершает не просто прямое возвратно­-поступательное движение, но и двигается по ходу движения шпона, таким образом совершая при рубке эллипсоидное движение.

Сегодня почти повсеместно эксплуатируются роторные ножницы, например, марки НР 18­-3. В них нож совершает вращательное движение, что позволяет уменьшить массу станка, упростить конструкцию и повысить точность рубки листов. Нож в этом станке установлен между двумя обрезиненными валами (толщина оболочки - 20 мм) и расположен горизонтально. По команде датчика длины, настроенного на заданный размер листа шпона, нож занимает вертикальное положение и синхронно с движением ленты шпона очень точно отделяет от нее лист нужной ширины.

Аналогичной конструкции ножницы представляют фирмы Raute и Plytec. В этом станке приводом вращающегося ножа управляет микропроцессор, связанный со сканирующим устройством. Система сканирования управляет также сбрасывателем кускового шпона и отходов после их отделения от ленты шпона.

Ножницы с автоматической вырезкой дефектных участков выпускают фирма Colombo Cremona (Италия) и Plytec. В качестве устройства, определяющего дефекты, применяется датчик - планка с инфракрасными фотосчетчиками. Ножницы работают по программам, в которые включены следующие операции: обрезка кускового шпона и вырезка дефектов, деление шпона на листы по заданному размеру, автоматическая рубка на форматные листы. Продолжительность реза составляет 0,05 с при скорости движения ленты шпона от 3,5 до 30 м/мин. Изменена по сравнению с прежней конструкцией и механика работы ножниц: движение ножа осуществляется через коленчатый валик от пневмоцилиндра, которым управляют быстродействующие магнитные вентили. Вместо обрезиненного ролика под ножом находится ролик из синтетического материала.

После рубки форматные листы укладываются в плотные стопы с помощью специального механизма - стопоукладчика. Сегодня на наших заводах распространены механические стопоукладчики. Лист шпона подается на гидравлический стол, который постепенно опускается и в крайнем нижнем положении вручную выкатывается для передачи стопы сырого шпона на промежуточное хранение.

Рис. 5. Вакуумный стопоукладчик
Рис. 5. Вакуумный стопоукладчик

На рис. 5 представлен вакуумный стопоукладчик. Здесь листы шпона за счет отсоса воздуха из верхней части станка поджимаются к подающим ремням, которые передают их на приемный стол. Может быть одно или два подстопных места, в зависимости от используемого сырья и производительности лущильного станка.

В результате совершенствования линии лущения - рубки шпона заводом «Пролетарская свобода» с учетом опыта эксплуатации лучших образцов аналогичного оборудования отечественных и зарубежных производителей разработан комплекс лущильный КЛ 13­-17. В комплект поставки входят транспортер­-накопитель чураков, центровочно­-загрузочное устройство (с центровкой чурака при помощи ультразвуковых датчиков), лущильный станок, а также линия рубки и укладки шпона мод. ЛРУШ 13-17. Работа всех механизмов синхронизирована и автоматизирована. Лущильный станок оснащен трехкулачковыми шпинделями, что позволило добиться при лущении чураков уменьшения диаметра карандаша до 55 мм. Производительность комплекса (по сырью) - 10-11 м3/ч.

Владимир ВОЛЫНСКИЙ

 

Продолжение