Склеивание пиломатериалов издавна использовалось при изготовлении мебели, музыкальных инструментов, столярных изделий и предметов быта для соединения между собой отдельных деталей в изделие. В последние десятилетия был разработан эффективный способ соединения пиломатериалов, позволяющий технически и экономически выгодно склеивать торцами короткие отрезки досок и получать заготовки требуемой длины. Кроме того, можно вырезать из низкокачественных досок пороки и дефекты древесины, и, скле ив торцами оставшиеся отрезки, получить полномерные заготовки оптимального качества.
Первые попытки сращивать древесину на зубчатый шип были уже в начале 20 века. Прототипом современного зубчатого сращивания является древний способ склеивания древесины на ус. Развитие промышленных способов обработки древесины требовало нара щивания темпов технологических операций, а склеивание на ус уже не удовлетворяло производителей, т.к. слишком трудоемким был процесс подготовки поверхностей и последующего их склеивания а так же большой расход древесины. Практически во всех передовых странах в той или иной степени шло изучение этой проблемы и наработка опыта. Фундаментальные и самые доскональные исследования в этой области были проведены Всесоюзным ЦНИИМОД г. Архангельск в 60-х годах .
Базовые понятия процесса уже давно известны и используются во всем мире. Рассмотрим способы соединения древесины. Если с торцов двух заготовок нарезать одинаковые шипы и попробовать сдавить их, то после снятия давления заготовки практически без тру да снова разойдутся, а при увеличении давление сжатия – получали раскол во впадинах зубьев шипа. Применяя клей для такого соеди нения - получаем значительный его расход и продолжительное время выдержки, пока клей наберет свою прочность, для клеев типа ПВА это несколько десятков минут в нормальных условиях.
Зная опыт склеивания древесины на гладкую фугу, было предложено использовать свойство сминания древесины в боковых по-
верхностях зуба шипа и т.о. достичь «притирки» поверхностей, и как следствие, повысить качество склеивания. Результат превзошел все ожидания! Такое соединение имело начальную прочность даже после кратковременного сжатия, и получило название самозажим ного зубчатого соединения.
Как изготовить правильный зубчатый шип для такого соединения, и какой для этого нужен инструмент? Реально требуется учитывать показатели стойкости инструмента, т.к. затупление режущих кромок будет приводить к изменению геометрии резания, следова тельно, зубья будут иметь отклонения от первоначальных размеров. Поэтому была разработана система фрез, а от нее и названа систе ма сращивания по типу применяемых зубьев.
Например,10/11, 15/16,5 или 20/22. Это следует понимать так, что в системе 10/11 зуб имеет геометрию трапециевидного 10 мм шипа, а реальная длина будет 11 мм. Если такой фрезой обработать деталь, то получатся остроконечные зубья. Необходимо предварительно отторцевать пакет и обеспечить усечение вершины зуба на величину немного более 1 мм. Именно эта разница в «немного более 1 мм» дает укороченный зуб (менее 10 мм), что и обуславливает «самозажим» соединения.
Фрезерный модуль совместно с прессующим устройством для производства надежного самозажимного зубчатого соединения является линией сращивания (склеивания) пиломатериалов.
Зубья системы 10/11 без усечения и с ним. Точное значение высоты зуба подбирается экспериментально для каждого типа древесины. В Германии первые линии продольного сращивания появились в середине 60-х годов. Мы обратились к одному из опытнейших специалистов в области производства линий сращивания и инженеру-конструктору фирмы Scharpf&Kogel, с вопросом о том, что собой представляет технология продольного сращивания древесины и каким образом современным оборудованием выполняется этот техно логический процесс.
Начиная с 1974 года, господин Kogel, осуществлял ввод в эксплуатацию линий продольного сращивания по всему миру, получил богатый опыт и как ни кто другой очень хорошо знает тонкости процесса обработки и склеивания древесины, а также факторы, влияющие на качество получаемого соединения. Компания Scharpf&Kogel, основана в 1980 году господином Scharpf и гос подином Kogel. Знания, накопленные на протяжении жизни, воплощены в конструкторских решениях современного оборудования немецкой фирмы.
«Главным моментом в линиях сращивания SK является принцип пакетной обработки заготовок. Неоспоримым фактом является то, что именно такой способ дает самую надежную фиксацию детали, т.о. достигается точная геометрия резания и как следствие качест венная обработка – необходимый шип для самозажимного зубчатого соединения.
Сердцем любой линии сращивания является фрезерный модуль. Для получения открытого шипа достаточно наличие двух обрабаты вающих узлов и устройства для нанесения клея.
Таким образом, цикл обработки состоит из следующих технологических операций: загрузка, автоматическое позиционирование пакета, обработка 1-й стороны пакета, возврат и разворот пакета, позиционирование пакета (выравнивание торцов деталей), обработка 2- й стороны, нанесение клея, выгрузка пакета.
Схема шипорезного модуля
Обработка деталей осуществляется двумя рабочими узлами (концеравнительным и шипорезным) последовательно.
Важно заметить, что именно взаимной настройкой этих узлов удается достичь требуемого значения усечения вершины зуба, которое является основным для получения оптимального самозажимного соединения, и напрямую зависит от свойств обрабатываемой древесины, мягче древесина – тупее вершина зуба.
Заготовка 1 позиционируется на рабочем столе 2 и по упору 3. Далее осуществляется подача, пила 4 торцует пакет и фреза 5 выполняет нарезку зубьев.
В целях экономии древесины применяется сдвиг фрезы на пол зуба при обработке второй стороны пакета. Это дало возможность достаточно точно соединять заготовки в прессе и уменьшить припуск для следующей технологической операции.
При изготовлении мебели применяют закрытый шип. Для получения такого шипа требуется два различных шипорезных инструмента. Существует вариант, когда шип нарезают одним профилем, однако следует иметь в виду, что в этом случае приходится переворачивать каждую вторую заготовку перед подачей в пресс. Это приводит к тому, что лицевая сторона деталей (если это важно для конечного изделия) находится внизу.
При пакетной обработке проблему «правильного шипа» решают за счет добавления еще одного фрезерного модуля оппозитно пер вому. В этом случае, конечно, увеличивается и производительность линии сращивания, но и увеличивается сумма капвложений.
Компании Scharpf&Kogel удалось решить проблему получения правильного мебельного шипа на линии сращивания с одним фрезерным модулем, за счет применения передвижных подрезных пил в сочетании с увеличенным осевым перемещением шпинделя фрезы.
Подрезные верхняя и нижняя пилы смещаются по оси на 10 мм…
В такой компоновке линия становится универсальным устройством для изготовления бруса и щита.
Пресс имеет несколько рабочих зон для выполнения следующих технологических операций: последовательная подача заготовок из пакета в зону предварительного соединения, ввод бесконечной рейки в зону торцевания, торцовка по заданной длине, подача в зону окончательного прессования, прессование и выталкивание рейки из пресса. Независимые зоны ввода и прессования рейки увеличивают темп подачи деталей из пакета, а следовательно, и производительность пресса. Необходимо около двух секунд для того, чтобы произвести самозажим деталей в прессе. Полный цикл обработки одной рейки займет не более 6..8 секунд.
Несколько слов о подготовке деталей к сращиванию. Важно понимать, что линия не может устранять недостатки подаваемого материала, такие как покоробленность, непрямоугольность сечения. Рекомендуется производить калибровку деталей перед склейкой. Особенно это касается сращивания деталей с малым сечением и при обработке в «мебельный» шип.
Опыт показал, что правильно выполненные клеевые соединения не ухудшают качество изделий, а во многих случаях клееные изделия обладают лучшими свойствами, чем изделия из массивной древесины. Например, щиты, склеенные из узких досок, меньше коробятся, чем такие же щиты из цельных широких досок. Брусья, склеенные из тонких пиломатериалов, прочнее, чем цельные того же сечения, потому что пороки древесины, ослабляющие ее прочность, в многослойном брусе распределяются по всей его массе. Детали, склеенные по длине из коротких отрезков, меньше подвержены продольному короблению, чем цельные.
В скором будущем практически на каждом среднем и крупном деревообрабатывающем производстве линии сращивания станут неотъемлемой частью технологического процесса. В этом вопросе фирма Scharpf&Kogel - Ваш опытный консультант и надежный поставщик первоклассного оборудования.»