Способ поперечной распиловки заготовок и станок для его осуществления

 

Использование: изобретение предназначено преимущественно для распиловки мерных деревянных заготовок, например, с образованием шестигранной паркетной плитки. Сущность изобретения: с целью автоматизации распиловки и обеспечения ее безопасности заготовка совместно с зонами загрузки - выгрузки, закрепления и обработки размещена под углом α относительно горизонтали и перемещается под действием собственного веса на величину L. Величины a и L определяются предварительно согласно приведенных в формуле зависимостей. Основная часть заготовки прикрепляется к базирующей плоскости в зоне загрузки - выгрузки, а отрезаемая часть заготовки прикрепляется к той же плоскости в зоне закрепления, что исключает попадание маломерных заготовок в зону обработки. Использование предлагаемого способа и станка позволяет повысить производительность и безопасность обработки. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке резанием заготовок из не твердых материалов дисковыми отрезными пилами (фрезами). Преимущественно изобретение может найти применение в области поперечного распиливания деревянных заготовок, заготовок из пластмасс и других не твердых материалов.

Известен способ поперечного распиливания (торцовки) деревянных заготовок и станок для его осуществления. Сущность этого способа и станка, взятых за прототип заключается в том, что заготовки базируют на двух балках, прижимают прижимом и подают на пилы. Первоначальное осевое ориентирование одного из торцов заготовки производят каждый раз вручную по упору, а настройку на заданную общую длину торцовки выполняют путем перемещения подвижной плиты посредством суппорта, направляющих, винта, маховика. Причем загрузку плоских заготовок (досок) 3 производят посредством загрузочного бункера, выполненного в виде вертикальных стоек, а рабочая подача заготовок в зону резания осуществляется либо посредством двух конвейерных цепей с жесткими толкателями, либо с помощью профильных подающих дисков.

Недостатки известного способа и устройства, взятых за прототип, заключаются в низкой автоматизации процесса торцового распиливания заготовок, необходимости каждый раз вручную перемещать заготовки в осевом направлении до упора, а также в том, что в процессе резания закрепляется только основная часть заготовки, а отрезаемые части заготовки остаются не закрепленные, что нарушает условия безопасности распиловки.

Сущность изобретения заключается в том, что до начала распиловки сначала определяют α-угол расположения заготовки относительно горизонтали, при котором обеспечивается ее движение вниз под действием собственного веса, затем определяют L величину осевого перемещения заготовки, как расстояние между предварительным и обрабатываемым торцами заготовки, после чего размещают зону загрузки, подачи, обработки и выгрузки заготовок с возможностью вращения под углом α к горизонтали, а упорную плоскость размещают относительно режущей на расстояние L, закрепляют заготовку после выполнения ею осевого перемещения под действием собственного веса на расстояние L, а непосредственно перед зоной резания закрепляют и отрезаемую часть заготовки, после чего производят распиловку заготовки.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого способа; на фиг.2 расчетная схема для определения угла наклона заготовки к горизонтали; на фиг. 3 поперечное сечение заготовки, изображенной на фиг.2; на фиг.4 станок для осуществления предлагаемого способа распиловки заготовок; на фиг.5 разрез А-А на фиг.4.

Предлагаемый "Способ поперечной распиловки заготовок." осуществляют следующим образом.

Сначала (фиг.1-3) определяют параметры α и L. Для этого приняты следующие обозначения: сила скольжения; сила трения; m масса заготовки; g ускорение свободного падения; f₀ коэффициент трения скольжения; N реакция, нормальная к базовой плоскости; α угол наклона зон загрузки, рабочей подачи, осевого перемещения, обработки, выгрузки заготовок с возможностью вращения, относительно горизонтали; β угол призмы, в виде которой выполнена, например, базовая плоскость.

В состоянии равновесия и покоя заготовки (фиг.2) имеем: = (1)
Записав согласно (фиг.2), что
= mg·sinα (2) определим из условия равновесия заготовки (фиг.3).

mg˙cos α N_A^y + N_B^y. (3)
Так как
N_A^y N_B^y, N_A^y N_A˙sin β/2,
N_A= (4) Тогда = f_o·N_A; = f_o·N_В
= 2·f_o·N_A= 2·f_o· f_o· (5)
Возвращаясь к исходному уравнению (1) имеем
mg·sinα f_o·
Разделив обе части уравнения на cos получим
tgα , откуда
α ≥ arctg· (6)
Таким образом, для вспомогательного перемещения S_B заготовки 1 до упорной плоскости 2 (фиг.1) под действием собственного веса угол α следует определить с учетом конфигурации базовой плоскости 3 в соответствии с зависимостью (6). Установив заготовку 1 на базовую плоскость 3 с упором торца заготовки в упорную плоскость 2 и закрепив на базовой поверхности всю заготовку зажимом 4, а отрезаемую часть заготовки в непосредственной близости от зоны резания зажимом 5, осуществляют поворот заготовки с рабочей подачей S_B вокруг оси 6 вращения, предварительно расположенной относительно горизонтали под углом α. При этом заготовка 1 распиливается режущей плоскостью 7. При дальнейшем повороте заготовки 1 зажимы 4 и 5 освобождают ее и она совершает вспомогательное перемещение SB в осевом направлении под действием собственного веса на величину.

Величина L при этом предварительно определяется в соответствии с зависимостью
L l_дет. + h_инстр. + P_р.п., (7) где L величина вспомогательного осевого перемещения заготовки под действием собственного веса;
_lдет. длина отрезаемой части заготовки (длина детали);
h_инстр. ширина режущей части инструмента;
P_р.п. разбивка паза инструментом, ее величина зависит от разводки зубьев инструмента, биения инструмента при его вращении, свойств материала заготовки; первоначально принимают Р_р.п. ≈ 0,2-0,3˙h_инстр., а затем эту величину уточняют экспериментально после отрезки пробных заготовок.

После отрезки от заготовки первой детали, цикл повторяется.

Станок, предназначенный для реализации предложенного способа распиловки заготовок устроен следующим образом (фиг.4).

Сначала размещают раму 1 с жестко закрепленной в ней осью 2, на которой с возможностью вращения установлен барабан 3, выполненный в виде трех дисков 4, к которым закреплены две или более базирующие призмы 5, под углом α к горизонтально размещенной станине 26. Отметим, что величины α и L предварительно определяются по зависимостям (6) и (7). Заданный угол α устанавливается посредством вращения резьбовой штанги 23; после установки заданной величины угла оси 22, 24 и 25 жестко стопорятся. В барабане 3 жестко закреплены оси рычаги 6 и 7, с одной стороны которых закреплены соответственно прижимные планки 8 и 9, с другой ролики 10 и 11. Рычаги подпружинены относительно осей пружинами 27. На неподвижной оси 2 жестко закреплены управляющие кулачки 12 и 13. На раме 1 установлен мотор-редуктор 14, который через зубчатые колеса 15 и 16 приводит во вращение барабан 3, а также двигатель 17 привода "режущей плоскости" пильного диска 18. Двигатель 17 жестко закреплен на раме 1. Кроме того, на раме 1 установлена с возможностью регулировочных перемещений по высоте "упорная плоскость" упор 19. Расстояние L между предварительно обработанным и обрабатываемым торцам заготовки 20, т.е. между упором 19 и пильным диском 18, рассчитанное предварительно, настраивается путем перемещения упора 19 таким образом, чтобы с учетом ширины режущей части инструмента h_инстр. и разбивки паза Р_р.п. обеспечить заданную длину l_дет., отрезаемой детали 21.

Описанный станок работает следующим образом.

После установки рамы 1 относительно станины 26 под углом посредством штанги 23 и осей 22, 24 и 25 и расстояния L мотор-редуктором 14 и зубчатыми колесами 15 и 16 приводится во вращение, относительно неподвижной оси 2 с жестко закрепленными на ней управляющими кулачками 12 и 13 барабан 3 с дисками 4 и базирующими призмами 5.

В зоне загрузки, в зазор между призмами 5 и прижимными планками 8 рычага 6 устанавливается заготовка 20, которая под действием своего веса соприкасается с упором 19. При дальнейшем вращении барабана 3 по часовой стрелке (фиг. 5) затылок управляющего кулачка 12 падает, ролик 10 приближается к оси 2 и пружина 27 через рычаг 6 и прижимную планку 8 зажимает заготовку 20 в призме 5. Закрепление заготовки планкой 8 происходит в начале зоны закрепления до момента выхода призмы 5 из зоны упора 19. При дальнейшем вращении барабана 3 падает затылок управляющего кулачка 13, ролик 11 приближается к оси 2 и вторая пружина 27 через рычаг 7 и прижимную планку 9 зажимает отрезаемую часть заготовки 20 в зоне расположения отрезаемой от нее детали 21. Зажим этой части происходит вне зоны упора 19, что достигается смещением профиля управляющего кулачка 13 в направлении вращения барабана 3 относительно профиля управляющего кулачка 12. Таким образом, при подходе заготовки к зоне обработки она закреплена двумя прижимными планками 8 и 9. После этого заготовка проходит над пильным диском 18, который приводит во вращение двигатель 17 и выступающая ее часть отпиливается, образуя деталь 21.

При последующем подходе этой же заготовки к упору 19 рычаги 6 и 7 поднимают прижимные планки 8 и 9 и заготовка открепляется и под действием собственного веса опускается до упора 19, цикл обработки повторяется. Распиловка заготовок происходит согласно цели изобретения непрерывно, автоматически и чем больше конструктивно можно разместить базирующих призм 5 в барабане 3, тем производительнее процесс распиловки. По мере уменьшения длины заготовки 20 возникает опасность ее вырыва из базирующей призмы 5 во время распиловки. Для исключения этого и введена система нижних рычагов 7 с прижимной планкой 9, роликом 11 и управляющим кулачком 13.

Если длина заготовки будет мала и ее не зажмет прижимная планка 8, то распиловки заготовки происходить не будет, поскольку она просто выпадает из базирующей призмы 5, пройдя над упором 19, поскольку рычаг 7 зажимает заготовку вне зоны упора 19.

Использование предлагаемого способа и устройства позволяет значительно повысить производительность обработки, автоматизировать ее и обеспечить безопасные условия распиловки.

Формула изобретения

1. Способ поперечной распиловки заготовок, включающий последовательное перемещение заготовок в зоны загрузки-выгрузки, закрепления и обработку с рабочими и вспомогательными взаимными перемещениями ее относительно вращающегося режущего инструмента, отличающийся тем, что вспомогательное осевое перемещение заготовки относительно режущего инструмента осуществляют до упорной плоскости под действием собственного веса заготовки, для чего ось заготовки совместно с зонами загрузки-выгрузки, закрепления, обработки и осью вращающегося инструмента размещают предварительно под углом α к горизонтали, определяемым из соотношения

где f коэффициент трения скольжения заготовки по базирующей плоскости;
β угол раскрытия призмы базирующей плоскости,
а величину этого перемещения L определяют по соотношению
L l_дет + h_инстр + P_р.п.,
где l_дет длина отрезаемой части заготовки (детали);
h_инстр ширина режущей части инструмента;
P_р.п. величина разбивки паза при распиловке заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основную часть заготовки прижимают к базирующей плоскости в зоне загрузки-выгрузки заготовок, осуществляя ее закрепление, после чего в зоне закрепления дополнительно прижимают к базирующей плоскости отрезаемую часть заготовки, исключая поступления заготовки в зону обработки, если длина ее меньше или равна (1,5 - 2,0) L.

3. Станок для поперечной распиловки заготовок, включающий горизонтально расположенную станину, раму с закрепленным на ней вращающимся барабаном с подающими дисками, снабженными базирующими призмами, осевым упором, прижимом, приводами вращения барабана и пильного диска, зонами загрузки-выгрузки, закрепления и обработки заготовки, жестко закрепленной в базирующих призмах, отличающийся тем, что рама соединена со станиной с возможностью углового поворота шарнирно посредством трех осей, резьбовых рычагов и резьбовой штанги, а на оси вращения барабана жестко размещены два управляющих кулачка, причем профиль нижнего из них смещен в направлении вращения относительно верхнего управляющего кулачка с обеспечением силового замыкания кинематической цепи: падающая часть верхнего управляющего кулачка ролик верхнего двуплечего рычага, установленного на оси и подпружиненного относительно подающего диска верхняя прижимная планка, закрепленная на другом конце двуплечего рычага основная часть заготовки базирующая призма в зоне загрузки-выгрузки заготовок, и силового замыкания кинематической цепи: падающая часть нижнего управляющего кулачка ролик нижнего двуплечего рычага нижняя прижимная планка отрезаемая часть заготовки базирующая призма в зоне закрепления заготовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5