Деревообрабатывающий четырехсторонний фрезерно-строгальный станок

 

Использование: в деревообработке, в частности в четырехсторонних фрезерно-строгальных станках. Сущность изобретения: станок содержит последовательно установленные по ходу подачи заготовки вальцовый механизм 1 подачи с двумя парами верхних 2 и нижних 3 вальцов, нижний 4, боковые 5 и верхние рабочие органы 6. Отношение расстояния между осью симметрии механизма подачи составляет от 1 : 1 до 1 : 4. Это позволяет существенно уменьшить деформацию заготовки в процессе обработки. 2 ил.

Изобретение относится к деревообырабатывающему машиностроению и касается многосторонних станков для четырехсторонней строгальной или профильной обработки заготовок брусковых и погонажных деталей, в частности для изготовления профилей типа вагонки, паркета.

При эксплуатации деревообрабатывающих станков, предназначенных для четырехсторонней обработки заготовок, необходимо исключить деформацию заготовки при ее подаче к рабочим органам, поскольку даже незначительные ее искривления резко снижают качество и точность обработки. Деформация заготовки в течение процесса резания возникает от различных факторов, в частности имеет место при взаимодействии элементов сложной системы - станок-инструмент-приспособление-деталь - друг с другом.

Известен деревообрабатывающий станок, в котором механизм подачи выполнен с двумя подающими вальцами, расположенными по одну сторону от верхней поверхности заготовки, и с двумя пассивными роликами, расположенными со стороны нижней поверхности заготовки. При подаче заготовки приводными вальцами, расположенными по одну сторону от поверхностей заготовки, на заготовку действуют изгибающие усилия, приводящие к ее деформации. Несмотря на то, что тяговое усилие в данном случае рассчитывается таким образом, чтобы деформация заготовки была упругой, величина деформации оказывает значительное влияние на условия резания, особенно на процесс обработки заготовки первым после вальцов рабочим органом.

Известно также использование двухвальцевого механизма подачи, в котором вальцы расположены по обе стороны от заготовки. В данном станке приводные вальцы располагаются друг против друга по одной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости, что снижает величину деформации, т.к. тяговое усилие, воздействующее на заготовку, создается двумя симметрично расположенными подающими вальцами. Однако пара приводных вальцов не исключает полностью деформации заготовки из-за необходимости создания тягового усилия значительной величины и наличия лишь одной точки опоры, лежащей на линии, соединяющей вертикальные оси вальцов [1].

Наиболее близким к предлагаемому устройству является деревообрабатывающий четырехсторонний фрезерно-строгальный станок, содержащий последовательно установленные механизм подачи с двумя парами верхних и нижних вальцов, нижний, боковые и верхний вращающиеся рабочие органы [2].

В данном изобретении наличие двух верхних и двух нижних, симметрично расположенных подающих вальцов снижает деформацию заготовки за счет образования двух опор, проходящих через оси вальцов, расположенных по вертикали. Однако в известном устройстве не предусмотрено уменьшение величины деформации заготовки за счет взаимного расположения вальцов друг относительно друга во взаимосвязи с расположением механизма подачи относительно оси первого по ходу подачи заготовки рабочего органа - нижнего. Выбор указанных расстояний в известных решениях осуществляется с учетом рекомендаций, предусматривающих расположение вальцов в механизме подаче и механизма подачи относительно нижнего рабочего органа лишь с точки зрения создания необходимого тягового усилия и обеспечения минимальных габаритов с учетом расположения узлов станка и необходимого технологического пространства. Поэтому в описанных выше решениях невозможно снизить величину деформации заготовки, обусловленную расположением элементов системы станок-инструмент-приспособление-деталь. Особенно важно исключить деформацию заготовки до ее подачи к рабочим органам, т.к. деформируемая во время подачи заготовка еще более будет деформирована собственно во время процесса резания.

Задачей изобретения является создание устройства, в котором учитывается взаимное расположение первого по ходу подачи заготовки рабочего органа - нижнего и механизма подачи в зависимости от расположения вальцов друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Выбор расположения механизма подачи относительно именно нижнего рабочего органа обусловлен тем, что этот рабочий орган первым начинает взаимодействовать с заготовкой в процессе резания и оказывает определяющее влияние совместно с механизмом подачи на деформацию заготовки во время ее подачи к зоне резания.

Известные вышеописанные решения предполагают, как было показано, предполагают исключение деформации за счет наличия различных узлов и механизмов подачи, но не предполагают взаимного расположения элементов механизма подачи друг относительно друга и относительно нижнего рабочего органа. Поэтому настоящее изобретение решает проблему увязки сложной системы - станок-инструмент-приспособление-деталь в части взаимодействия нижнего рабочего органа и механизма подачи.

В результате достигается новый технический результат - снижение деформации заготовки.

Данный результат достигается тем, что в деревообрабатывающем четырехстороннем фрезерно-строгальном станке, содержащем последовательно установленные механизм подачи с двумя парами верхних и нижних вальцов, нижний, боковые и верхний вращающиеcя рабочие органы, отношение расстояния в плане между вертикальными осями вальцов к расстоянию в плане между осью симметрии механизма подачи и осью нижнего рабочего органа составляет от 1,1 до 1,4. Выбор указанного диапазона обусловлен следующим. Для получения максимального тягового усилия при заданном нормальном давлении на валец диаметp вальца должен иметь некоторую величину, определяемую допустимым удельным давлением на материал заготовки. Поэтому наименьшее значение расстояния между вертикальными осями вальцов определяется минимально возможной величиной диаметра вальцов. С другой стороны, расстояние в плане от оси симметрии механизма подачи до оси нижнего рабочего органа, т.е. в данном случае до первого рабочего органа после механизма подачи, должно быть минимальным для исключения продольного изгиба заготовки. Это особенно существенно для заготовок малого сечения. Уменьшение величины приведенного отношение возможно при уменьшении расстояния между вертикальными осями вальцов или при увеличении расстояния в плане от оси симметрии механизма подачи до оси нижнего рабочего органа. Если уменьшить расстояние между вертикальными осями вальцов, что из приведенных выше соображений повлечет уменьшение их диаметров, то резко снизится тяговое усилие механизма подачи и возрастет удельное давление на заготовку. В результате этого должен быть увеличен припуск на обработку, т.к. материал заготовки подвергнется значительным структурным деформациям. Кроме того, в данном случае имеет место деформация заготовки за счет изгиба, т.к. получаемое тяговое усилие не может компенсировать составляющие сил резания в различных плоскостях. Действительно, уменьшив величину вектора тягового усилия, результирующий вектор силы, равный, например, сумме векторов поперечной составляющей силы резания и тягового усилия, будет направлен под гораздо значительным углом к продольной оси станка, что однозначно приведет к большему изгибающему моменту, деформирующему заготовку. При увеличении расстояния в плане от оси механизма подачи до оси нижнего рабочего органа возникает деформация за счет продольного изгиба (особенно для заготовок малого сечения) от тягового усилия, развиваемого вальцами.

Экспериментально установлено, что при величине отношения расстояния в плане между вертикальными осями вальцов к расстоянию в плане между осью симметрии механизма подачи и осью нижнего рабочего органа меньше чем 1,1 резко увеличивается деформация заготовки по перечисленным причинам, что снижает точность и качество обработки и увеличивает потерю древесины.

Увеличение величины рассматриваемого отношения возможно при увеличении расстояния между вертикальными осями вальцов или при уменьшении расстояния в плане от оси симметрии механизма подачи до оси нижнего рабочего органа. Увеличение расстояния между вертикальными осями вальцов, как правило, ограничивается стремлением уменьшить габариты и массу механизма подачи, что практически однозначно определяется диаметром вальцов. При относительно большом значении данной величины одна пара вальцов, оси которых расположены в одной вертикальной плоскости, функционирует без положительного влияния другой аналогичной пары, в предельном случае если расстояние между вальцами больше длины заготовки. При увеличении межвальцового расстояния увеличивается амплитуда и интенсивность упругой волны, образующейся в процессе подачи заготовки и резания ее первым по ходу рабочим органом - нижним. Упругая волна большой амплитуды приводит к деформации заготовки. При значительном уменьшении расстояния в плане от оси нижнего рабочего органа до оси симметрии механизма подачи упругая волна, распространяясь по материалу заготовки, достигает оси нижнего рабочего органа и приводит к усилению вибраций заготовки в районе нижнего рабочего органа. В свою очередь усилие вибраций заготовки над нижним рабочим органом вызывает ответную реакцию собственно нижнего рабочего органа и увеличение негативных составляющих силы резания, существенно деформирующих заготовку на участке от механизма подачи до нижнего рабочего органа. Экспериментами установлено, что описанные отрицательные явления практически не имеют места при величине рассматриваемого отношения меньшей чем 1,4.

На фиг. 1 показана общая схема деревообрабатывающего четырехстороннего фрезерно-строгального станка; на фиг.2 - вид по стрелке на фиг.1.

Станок содержит последовательно установленные по ходу движения заготовки механизм 1 подачи с двумя парами симметрично расположенных верхних 2 и нижних 3 вальцов, нижний 4, боковые 5 и верхний 6 рабочие органы, которые могут быть выполнены в виде фрез различного профиля. Целесообразно располагать боковые рабочие органы в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси станка. Обрабатываемая заготовка поступает в механизм 1 и подается в зону резания вальцами, кинематически соединенными с приводами (не показано) и установленными на расстоянии В между их вертикальными осями. Ось нижнего рабочего органа 4 расположена от оси симметрии механизма 1 подачи на расстоянии С. Отношение данных расстояний, т.е. В/С составляет от 1,1 до 1,4, что позволяет существенно уменьшить деформацию заготовки.

При выполнении станка с возможностью переналадки в части смещения оси нижнего рабочего органа и установки вальцов различного диаметра на различном расстоянии между их вертикальными осями, что зачастую диктуется необходимостью обработки заготовок с существенно отличающимся сечением, следует устанавливать данные узлы станка так, чтобы выполнялось указанное соотношение. Естественно, что при проектировании новых станков, различающихся, например, мощностью или другими параметрами, необходимо также следовать вышеприведенной рекомендации, что повысит точность и качество обработки, снизит потери древесины и энергопотребление, а также повысит ресурс и надежность станка.

Формула изобретения

ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЧЕТЫРЕХСТОРОННИЙ ФРЕЗЕРНО-СТРОГАЛЬНЫЙ СТАНОК, содержащий последовательно установленные механизм подачи заготовок с двумя парами верхних и нижних вальцов, нижний, боковые и верхний вращающиеся рабочие органы, отличающийся тем, что отношение расстояния в плане между вертикальными осями вальцов к расстоянию в плане между осью симметрии механизма подачи и осью нижнего органа составляет от 0,1 до 1,4.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2