Способ раскроя бруса на доски

 

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, применительно к области лесопиления при раскрое брусьев на пиломатериалы на круглопильных и ленточнопильных станках и лесопильных рамах. Цель изобретения - повышение выхода пиломатериалов и его качества. Поставленная цель достигается тем, что в способе раскроя бруса на пиломатериалы, включающий назначение схемы раскроя с выбором толщины межпильных шайб в зависимости от породы древесины, установленной начальной и конечной влажности, размеров пиломатериалов, определения припуска на усушку с учетом номинального размера толщины доски, распиловку бруса и сушку досок, измеряют высоту (толщину) распиливаемого бруса и последовательно для каждой доски, начиная с центральной, определяют припуск на усушку в тангенциальном и радиальном направлениях с учетом толщины бруса и среднее квадратическое отклонение разнотолщинности досок и рассчитывают, а затем назначают величину размерной настройки (размер межпильных шайб) для каждой доски в зависимости от ее положения относительно оси бруса в принятой схеме раскроя. 3 табл.

Изобретение относится лесной и деревообрабатывающей промышленности, преимущественно к области лесопиления при раскрое брусьев на пиломатериалы на круглопильных и ленточнопильных станках и лесопильных рамах.

Известен ряд способов раскроя сырья из пиломатериалы, предусматривающий повышение качества продукции лесопиления и максимальное использование сырья за счет рационального подбора номинальных размеров выпиливаемых досок и их расположения в поставе (схема раскроя) в зависимости от диаметра распиливаемого бревна и назначения пилопродукции (Шведский патент N 220580, В27М3/08, Швейцарский патент N 645, В27В 1/00, Французский патент N 8012021, В27 В 1/00, патент ФРГ N 2947611, В27 В3/СО, Ю.Р.Бокшанин "Обработка и применение древесины лиственницы" М. Лесная промышленность, 1973, c.82-102, В.Ф.Ветшева "Раскрой крупномерных бревен на пиломатериалы" М.Лесная промышленность 1976). В известных способах выработки пилопродукции расчет и планирование схемы раскроя производят с учетом припуска на усушку древесины.

Недостатком известных способов при массовом производстве пиломатериалов является те, что припуск на усушку древесины не корректируют в зависимости от положения каждой доски относительно оси бруса, а принимают для всех досок припуск, равный тангенциальной усушки, что приводит к завышенной величине размерной настройки и увеличению величины разнотолщинности досок при конечной влажности во всей партии пиломатериалов Известен развальный и брусоразвальный способ раскроя сырья на пиломатериалы, предусматривающий при планировании и выполнении раскроя с целью обеспечения оптимального объемного выхода пиломатериалов, высокого качества пилопродукции, выработки пиломатериалов в соответствии с заданной спецификацией производить расчет схемы раскроя с учетом номинального размера пиломатериалов, величины припуска на усушку древесины, толщины пил и величины уширения зубьев пил на сторону (Справочник по лесопилению под ред. к.т.н. С.М. Хасдана, М. Лесная промышленность, 1980, c.85-127).

Недостаток известного способа заключается в том, что при расчете схем раскроя, т.е. при выборе величины размерной настройки, величину припуска на усушку по направлению толщины досок принимают для данных условий распиловок постоянной, равной тангенциальной усушки, для соответсвующих номинальных толщин досок независимо от фактического положения выпиливаемой доски относительно оси бруса и толщины распиливаемого бруса, без учета значения среднего квадратического отклонения разнотолщинности каждой доски всего процесса окончательного формирования толщины, допустимого нижнего отклонения доски и фактического уширения зубьев пилы на сторону. Вследствие этого настроечный размер получается завышенным и крайние пилы, выпиливающие доски из сбеговой зоны бруса, удалены от оси на величину превышающей фактически требуемой, что приводит к снижению процента полезного выхода пиломатериалов, и доски одной и той же номинальной толщины, выпиленные из бруса с различным расстоянием от его оси будут иметь при требуемой конечной влажности различную фактическую толщину, несмотря на то, что в процессе распиловки они имели одинаковую толщину.

Целью изобретения является повышение выхода пиломатериалов и его качества путем снижения систематической ошибки в настроечном размере и разнотолщинности досок за счет назначения величины размерной настройки с учетом толщины распиливаемого бруса, положения доски относительно оси бруса, среднего квадратического отклонения разнотолщинности доски, допустимого нижнего отклонения доски фактического уширения зубьев пил на сторону.

Поставленная цель достигается тем, что в способе раскроя бруса на доски, включающий назначение схемы раскроя с выбором толщины шайб в зависимости от породы, установленной начальной и конечной влажности, размеров пиломатериалов, определения припуска на усушку с учетом номинального размера толщины доски и сушки, распиловку бруса, отличающийся уем, что последовательно для каждой доски, начиная с центральной, определяют припуск на усушку в тангенциальном и радиальном направлениях с учетом толщины бруса и среднее квадратическое отклонение разнотолщинности, также определяют допустимое нижнее отклонение толщины доски и фактическое уширение зубьев пилы на сторону, а толщину межпильной шайбы при распиловке бруса определяют по формуле: где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя. Отсчет начинается от оси бруса.

B_i величина размерной настройки i -ой доски (размер межпильной шайбы i-ой доски) в зависимости от ее положения относительно оси бруса, мм; T_i номинальная толщина доски, мм; W_н,W_к- начальная и требуемая конечная влажность древесины, в процентах; У_т, У_р коэффициент усушки в тангенциальном, радиальном направлениях, в процентах на 1% влажности; A_i расстояние от оси бруса до середины толщины доски,мм; A_i= A_i-1+S+2b+0,5(T_i-1+T_i) S толщина пилы, мм;
H высота распиливаемого бруса, мм;
b величина уширения зубьев пил на сторону, мм;
σ_i- среднее квадратическое отклонение разнотолщинности доски, мм;
δ_нi допустимое нижнее отклонение доски данного номинального размера, мм;
γ- квантиль.

Значение среднего квадратического отклонения разнотолщинности доски (s_i), учитывающий весь процесс формирования толщины доски, определяют по формуле:

где σ_p среднее квадратическое отклонение процесса распиловки, принимается в соответствии с экспериментальными данными применительно к конкретным условиям пиления и т.д. мм;
v коэффициент изменчивости процесса сушки, в процентах;
П_i припуск на усушку по толщине для i-ой доски, мм;

Для наглядности в таблице 1 приведен краткий сравнительный анализ известного (прототип) и предлагаемого способов.

Сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что представленный способ отличается тем, что величину размерной настройки (размер межпильных шайб) рассчитывают по выше приведенным формулам и тем самым размерную настройку каждой доски назначают в зависимости от положения доски относительно оси бруса. Таким образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаков, отличающих заявленное решение от прототипа. Исследования и расчеты по предложенным формулам показывают, что размер межпильных шайб по толщине значительно уменьшаются по мере удаления доски от центра к переферии бруса. Следовательно, назначая каждой доске требуемую фактически, размерную настройку, доски во всей партии после их сушки будут иметь меньшую разнотолщинность. Назначение каждой доске рассчитанную величину размерной настройки позволяет увеличить процент полезного выхода пиломатериалов за счет выпиловки доски из периферийной зоны бруса большей длины, т.к. крайние пилы располагаются ближе к оси бруса, кроме того, увеличивается выход пиломатериала за счет снижения технического брака по критерию разнотолщинности. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия", дающий положительный эффект.

Предложенный способ может быть осуществлен за счет использования регулируемых по толщине межпильных шайб (проставок) или комплекта шайб с различными размерами по контролируемом параметру, а в рабочих машинах с программным управлением в систему управления станка закладывается программа, включающая операции, приемы и параметры режима заявляемого способа с вычислением необходимых величин размерной настройки, результаты которых в виде соответсвующих сигналов подаются на исполнительный механизм размерной настройки.

Пример конкретного выполнения.

Брус распиливается на многопильном станке. Операции, приемы и параметры режима, выполняемые по предложенному способу.

Порода распиливаемой древесины лиственница. Начальная влажность выше 35-37% Требуемая конечная влажность досок 15% Высота распиливаемого бруса 180 мм, диаметр бревна 42 см.

Принятая схема раскроя:
Толщине круглых пил 2,5 мм. Уширение зубьев пил на сторону 0,8 мм (после первой заточки) и 0,7 мм в данном упряге.

Коэффициент усушки, применяемый по справочным данным либо экспериментальным в тангенциальном направлении Ут0,34, в радиальном направлении 0,18.

Допустимое нижнее отклонение доски: 60 мм 2 мм; 40 мм 2 мм; 25 мм 1 мм.

Среднее квадратическое отклонение процесса распиловки по экспериментальным данным применительно к условиям распиловки σ_p0,3мм
Коэффициент изменчивости процесса сушки 0,28.

Определяют требуемый размер толщины межпильных шайб (проставок) по выше приведенным формулам.

Результаты расчета применительно к условиям, принятым в примере конкретного выполнения, приведены в табл.2.

Анализ таблицы показывает, что в результате использования предлагаемого способа крайние пилы, выпиливающие доски из сбеговой зоны бруса, приблизятся к оси на величину 3,45 мм. В результате этого длина крайней доски может быть увеличена по сравнению с базовым вариантом на 0,5-0,7 м при сбеге 1 см/м и 0,3-0,5 м при сбеге бревна 2 см/м.

Для оценки качественных показателей процесса выработки пиломатериалов рассчитаны по выше приведенным формулам величина среднеквадратического отклонения разнотолщинности досок, учитывающая и процесс пиления и процесс сушки.

Вероятность появления технического брака при производстве пиломатериалов по ГОСТ 8486 оценивалось по уравнению Лапласа, используемому в теории вероятности. Результаты расчета приведены в таблице 3.

Анализ таблицы 3 показывает, что использование предлагаемого способа позволит значительно повысить качество распиловки. Средневзвешенный процент повышения выхода кондиционных пиломатериале равен 4,5 5% Кроме того, повышается несколько сортность пиломатериалов из-за уменьшения влияния такого показателя как обзол. Снизятся расходы электроэнергии и трудозатраты при последующих технологических операциях обработки досок на продольно-фрезерных станках. ТТТ1 ТТТ2

Формула изобретения

Способ раскроя бруса на доски, включающий назначение схемы раскроя с выбором толщины межпильных шайб в зависимости от породы, установленной начальной и конечной влажности, размеров пиломатериалов, определения припуска на усушку с учетом номинального размера толщины доски и сушки, распиловку бруса, отличающийся тем, что последовательно для каждой доски, начиная с центральной, определяют припуск на усушку в тангенциальном и радиальном направлениях с учетом толщины бруса и среднее квадратическое отклонение разнотолщинности, также определяют допустимое нижнее отклонение толщины доски и фактическое уширение зубьев пилы на сторону, а толщину межпильной шайбы при распиловке бруса определяют по формуле

где i порядковый номер доски в принятой схеме раскроя, отсчет ведется от оси бруса;
В_i толщина межпильной шайбы для i-ой доски в зависимости от ее положения относительно оси бруса, мм;
Т_i номинальная толщина доски, мм; W_н, W_к начальная и требуемая конечная влажность древесины,
У_т, У_р коэффициент усушки в тангенциальном и радиальном направлениях, на один процент влажности;
A_i расстояние от оси бруса до середины доски, мм;
Н высота распиливаемого бруса, мм;
b величина уширения зубьев пил на сторону, мм;
δ_нi-_нi допустимое нижнее отклонение доски, мм;
γ- квантиль (доля среднего квадратического отклонения);
σ_i- среднее квадратическое отклонение разнотолщинности доски, учитывающий весь процесс формирования толщины доски

σ_рр среднее квадратическое отклонение процесса распиловки, мм;
V коэффициент изменчивости процесса сушки,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4