Немного о строгании
Подавляющее большинство станков осуществляет строгание вращающимся инструментом с несколькими ножами. При этом на заготовке образуется волнистая поверхность. Расстояние между гребнями волн соответствует дистанции между входом и выходом отдельного ножа в древесину. Это расстояние называют шагом резания. Его называют также шагом строгания, подачей на нож и т. д. Чем длиннее шаг резания, тем заметнее и отчётливее он становится, тем более "волнистой" становится обрабатываемая поверхность. Или наоборот: чем короче шаг резания, тем более гладкой и чистой будет поверхность обрабатываемой заготовки.
Длина шага резания (Sz) зависит от скорости подачи (v), с которой происходит обработка заготовки, числа оборотов шпинделя (n) и количества ножей в ножевой головке (z).
В виде формулы это выглядит таким образом:
Какой шаг резания в каждом отдельном случае будет верным, зависит от запросов к качеству обрабатываемой поверхности. Если нужна очень гладкая поверхность, например для мебельных заготовок, шаг резания должен быть небольшим. И наоборот, если не требуется высокого качества обрабатываемой поверхности, как, например, при изготовлении строительных материалов, можно говорить и о большем шаге резания.
Мировой опыт показывает, что качественной можно назвать поверхность с шагом резания 1,5 - 1,7 мм. При меньшем шаге резания качество поверхности ещё улучшается, однако резко уменьшается стойкость ножей. Стойкость - это время между перезаточками инструмента.
Другим показателем качества обрабатываемой поверхности является шероховатость (t). Она определяется глубиной входа ножей в древесину. Шероховатость (t) зависит от длины шага резания (sz) и диаметра инструмента (D).
Она в упрощённой форме выглядит таким образом:
Чем меньше шероховатость, тем лучше качество обрабатываемой поверхности. Но, как мы видим, у лезвийной обработки есть свои пределы. Таким образом, мы подходим к разговору о материалах, необходимых каждому современному производству, которое стремится изготавливать детали с высоким качеством поверхности. Это - абразивные материалы, необходимые для шлифования.
Немного о шлифовании
Поверхностная обработка древесных материалов представляет собой, с одной стороны, сглаживание поверхности, а с другой - подготовку заготовки под облицовку различными материалами. Сглаживание можно достигнуть путём шлифовки. На производствах шлифовальные материалы могут использоваться в различных вариациях: роли, полосы, листы, круги, губки, диски, ленты бесконечные. Несомненное преимущество принадлежит автоматической обработке (против ручной и полуавтоматической) на специальных станках (подробней о станках см. GE-News №44). Что касается применения в том или ином виде, то львиная доля (примерно 95%) материалов, потребляемых современными производствами, принадлежит лентам, склеенным в кольцо и вращающимся при работе по замкнутому контуру. Они обрабатывают деталь по прямолинейной траектории с высокой скоростью резания, что, как следствие, даёт большую чистоту поверхности. Успех применения шлифовальной ленты зависит от многих факторов. В первую очередь, это - факторы её строения: вид абразивного зерна, тип насыпки, вид основы. Важны также соответствие типа ленты области ее применения, соблюдение рекомендуемых режимов шлифования. Нельзя также забывать о правильной упаковке и соблюдении режима хранения.
При правильном подборе зернистости шлифовальных лент для шлифовальных станков так же следует учитывать ряд факторов. Вот некоторые из них: обрабатываемый материал; станок (оборудование), на котором будут использоваться шлифовальные ленты; шероховатость поверхности изделия до шлифовки и желаемое качество поверхности после; глубина шлифования. В зависимости от обрабатываемого материала выбирают вид абразивного зерна. Шлифзерна из оксида алюминия используются для обработки материалов с высоким пределом прочности на разрыв и применяются для шлифовки металла, дерева и т. д., т. е. более вязких материалов. Шлифматериалы из карбида кремния используются для обработки материалов с низким пределом прочности на разрыв и применяются для шлифовки стекла, мрамора, лака, бронзового литья, твёрдых сплавов и т. д., т. е. более хрупких материалов. В зависимости от обрабатываемого материала и стадии шлифовки выбирается шлифовальная шкурка с определённым видом насыпки зерна (разреженная, полузакрытая, закрытая) и вид абразивного материала (карбид кремния, оксид алюминия, цирконий). При шлифовке мягких пород древесины, например, сосны, рекомендуется применять шлифовальную ленту с разреженной насыпкой зерна (50 - 70%) оксида алюминия. Это связано с тем, что при шлифовке сосны из-за мягкости древесины нагрузка на абразивное зерно невысокая. Удаляемый материал размещается между относительно редко расположенными зёрнами абразива в момент шлифовки и с последующим выносом из зоны обработки для дальнейшего удаления в систему аспирации. При шлифовке сосны следует применять ленту с разреженной насыпкой зерна от самого крупного зерна (насколько это необходимо для получения нужной шероховатости поверхности или толщины удаляемого слоя материала) до зерна со значениями Р180 - Р200. При шлифовке более мелким зерном целесообразнее применять шлифленту с полузакрытой насыпкой зерна, поскольку количество удаляемого материала незначительно, а разреженная насып-ка зерна может оставлять царапины, ухудшающие товарный вид изделия. Кроме того, некоторые производители шлифовальной ленты производят специальную обработку ее поверхности для того, чтобы смолянистые волокна древесины не прилипали и не забивались между абразивными зёрнами.
При шлифовке твёрдых пород дерева (дуб, бук, ясень и др.) следует применять шлифовальную шкурку с плотной насыпкой зерна (90 - 95%) оксида алюминия. Из-за того, что дерево твёрдое, порой даже твёрже металла, нагрузка на абразивное зерно большая. Соответственно, чем больше абразивных зёрен работает одновременно, тем меньше нагрузка на абразивное зерно. Количество удаляемого материала из-за твёрдости древесины невелико и преимущественно состоит из мелких сухих частиц, в отличии от сосны, где удаляются смолянистые волокна.
А что будет, если сосну шлифовать шлифлентой с закрытой насыпкой зерна, а твёрдые породы дерева с разреженной?
В первую очередь, уменьшится ресурс шлифовальной ленты и ухудшится качество шлифуемой поверхности. При шлифовке сосны шлиф-лентой с плотной насыпкой зерна шлиф-материал очень быстро забьётся отходами шлифовки, т. к. при плотной насыпке абразивные частицы очень близко расположены друг к другу. При шлифовке твёрдых пород дерева шлифовальными лентами с разреженной насыпкой зерна обеспечивается более глубокое проникновение в структуру древесины из-за большего давления на каждую абразивную частицу, вследствие чего абразивное напыление быстро изнашивается, а на поверхности изделия остаются царапины.
Для шлифовки МДФ, лака следует применять шлифовальную шкурку с полуоткрытой насыпкой зерна карбид кремния, т. к. по своей структуре МДФ и лак имеют низкий предел прочности на разрыв. Более того, шлифовальная шкурка с карбидом кремния имеет свойство "самозатачиваться" в процессе работы.
При умелом подборе глубины шлифовки, осуществляемой каждой лентой, можно добиться оптимального режима шлифования, при котором все ленты будут служить одинаково и максимально долго. Создавая оптимальный режим работы для шлиф-лент можно существенно продлить срок их службы, и тем самым добиться не только эффективной шлифовки, но максимального экономического эффекта. Если неправильно подобрана зернистость шлифовальных лент и глубина шлифовки, шлиф-ленты будут вырабатываться не одновременно, и периодически в процессе работы придется менять какую-нибудь ленту, что приведёт к простою станка и уменьшению ресурса лент.
Шлифовальные ленты, на которые даются большие нагрузки, нагреваются, вследствие чего абразивное зерно быстрее затупляется. Особенно это опасно при использовании шлиф лент на текстильной основе, поскольку при сильном нагреве и большой нагрузке они имеют свойство вытягиваться до 3 - 5% по длине и могут порваться, нанеся тем самым вред дорогостоящему оборудованию. Для сравнения: шлифовальные ленты на бумажной основе вытягиваются не более чем на 1 - 3%.
На практике зачастую пытаются добиться высокой производительности шлифовальных лент, увеличивая нагрузку на них. Такой подход не всегда является экономически оправданным, т. к. он ускоряет износ шлиф-лент, в первую очередь, вследствие несоблюдения температурного режима. Отметим, что для снижения трения и уменьшения нагрева шлиф-лент на станках с прижимной контактной балкой целесообразно применять графитовую (антифрикционную) ленту.
Теперь о том, что касается основы шлифовальной ленты: какую лучше применять - ткань или бумагу? Если у вас есть возможность использовать шлиф-ленту на бумажной основе, то это будет самый оптимальный вариант, т. к. на бумажной и на текстильной основе применяются одинаковые зерна и их связующие, а шлиф-лента на бумажной основе в 1,5 - 2,5 раза дешевле, чем на текстильной основе. При этом дополнительный «балл» принадлежит бумаге, т.к. против текстиля или синтетики при равном номере зернистости бумажная основа выдаёт более высокое качество шлифованной поверхности.
