Полная версия

Главная arrow Агропромышленность arrow Деревообработка: технологии и оборудование

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Одним из способов обработки древесных материалов является деление древесины лазерным лучом. При обработке древесины лазерный луч оказывает на нее световое давление и вследствие образующегося температурного воздействия превращает все ее элементы в нагретые газы.

Газы, обладая большой кинетической энергией, расширяясь, дополнительно действуют на древесину, разрушают ее и вызывают горение. Интенсивность горения древесины снижается при воздействии на древесину лучом в инертном газе (углеродной среде).

Динамическое действие расширяющихся газов локализуется при заполнении клеток древесины водой или другим веществом, что сказывается на качестве обрабатываемой поверхности.

Удельная работа деления древесины лазером значительно выше удельной работы резания. Поэтому технологическое качество лазерного луча позволяет его использовать как делитель древесины.

Древесина хорошо режется лазером на скорости 5—15 мм/с в зависимости от породы и толщины листа. У древесины из некоторых лиственных пород дерева возможно обугливание края при резке, поэтому материал перед обработкой стоит протестировать, чтобы подобрать наиболее выгодный режим. Также для получения качественного изделия необходимо учитывать размер и направление древесных волокон.

Для лазерной резки характерны: высокая степень точности, возможность изготовления мельчайших деталей, следование макету реза.

Точность лазерной резки зависит от характеристик лазерного станка и качества материала. Средняя точность реза составляет не менее 0,1 мм. Ширина реза составляет 0,2—0,4 мм (зависит от характеристик конкретного лазерного луча; можно уменьшить ширину реза на выходе луча до меньших значений, но при этом пострадает качество самого реза).

Скорость лазерной резки определяется качеством оборудования и материала, поэтому ее необходимо определять отдельно для каждого случая.

Наибольшее распространение технологии обработки древесины с применением лазерного луча получили в лазерно-копировальных станках.

Они предназначены для лазерной резки древесины бесконтактным способом. Резка осуществляется высокоточным инструментом (лазерной головкой). Станки позволяют получать детали любой сложности.

Лазерно-копировальные станки осуществляют не только сквозное резание, но и поверхностную обработку, сверление, перфорирование, гравирование.

На таких станках возможно получение объемной ЗЭ-модели, которая получается путем сканирования лазерным лучом по прототипу изделия.

Принцип действия лазерно-копировальных станков основан на считывании цифровой матрицей отраженного лазерного луча от поверхности изделия и преобразовании его в цифровой код.

После получения кода программное обеспечение станка создает объемную ЗО-модель или растровый рисунок с полутенями.

В состав лазерно-копировальных станков входит рабочий стол, изготовленный из термостойкого материала, который обеспечивает долговечность в эксплуатации и повышенную устойчивость к деформации.

Конструкция стола позволяет регулировать толщину обрабатываемого материала в автоматическом или ручном режиме. Возможность протяжки заготовки сквозь станок позволяет обрабатывать крупные заготовки. Лазерная головка представляет собой колбу с жидкостным охлаждением, заполненную С02. Разреженность газа обеспечивает оптическую однородность среды с низким коэффициентом преломления.

Лазерная головка позволяет добиться необходимой плотности луча для выполнения различных операций. Позиционирование луча контролируется при помощи ЧПУ, что обеспечивает высокое качество обработки материала. Точность перемещения лазерной головки осуществляется при помощи прецизионных шаговых двигателей увеличенной мощности.

Для обеспечения необходимого температурного режима лазерной головки, в станках установлена система водяного охлаждения. Система поддерживает нужную температуру работы лазера вследствие действия в системе термостата и радиатора с принудительным охлаждением.

Процесс резания с вынужденными колебаниями инструмента или обрабатываемого объекта называется вибрационным резанием. Одним из способов вибрационного резания является применение тонких полосовых пластинок. При этом способе нож-пластинка, раздвигая частицы древесины, внедряется по заданному направлению. При этом резец боковыми поверхностями деформирует древесину.

Резанием ножом-пластинкой без зубьев удается получить направленный рез в заготовке толщиной до 20 мм при резании вдоль волокон прямослойной древесины. При поперечном и продольном делении в случае непрямослойной древесины возможно раскалывание по волокнам.

Другим способом вибрационного резания является процесс вибрационного пиления тонкой полосовой пластинкой с зубчатой режущей кромкой. При этом способе возможно пиление поставом пил. При вибрационном делении материала и вибропилении уменьшается трение между инструментом и древесиной. Пиление без развода и плющения позволяет уменьшить пропил. Вибрационное пиление может быть применено при распиловке заготовок на паркетные, карандашные и тарные дощечки.

В ближайшее время вибрационное резание древесины может найти применение для получения высококачественной поверхности путем вибрострогания, виброшлифования, вибролущения, вибродолбления и вибросверления.

Одним из перспективных направлений технологий деревообработки является деление древесины гидравлической струей. Гидравлическая струя, вытекающая из генератора с большой скоростью (1000—3000 м/с и выше), обладает большим запасом кинетической энергии. При такой скорости струя способна резать древесину подобно твердым инструментам.

Исследования гидравлического способа окорки, резания и измельчения при помощи тонких водяных струй высоких и сверхвысоких давлений проведены у нас и за рубежом. Измельчение древесины струями является комплексным процессом, зависящим от динамических качеств струи, физико-механических свойств древесины и условий взаимодействия струи с древесиной.

Процесс измельчения древесины происходит тогда, когда критическое давление струи приближается к твердости древесины в направлении действия струи. Дальнейшее увеличение давления струи обеспечивает рост глубины внедрения струи в древесину и производительность измельчения без существенного изменения качества. По удельному расходу воды, а также по производительности, наиболее эффективными являются удельные давления гидравлических струй от 80 МПа и выше.

Диаметр струи 1,2 мм является оптимальным как по производительности, так и по энергоемкости. Наблюдения за характером разрушения и степенью измельчения древесины показали, что на минимальных расстояниях от насадки происходит процесс резания древесины.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>