PL242045B1

PL242045B1 - Sposób obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych i stanowisko do realizacji tego sposobu

Info

Publication number: PL242045B1
Application number: PL428090A
Authority: PL
Inventors: Bolesław Danilecki; Tomasz Bosek
Original assignee: Zorka Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2023-01-09
Also published as: PL428090A1; EP3941698A4; WO2020115599A1; EP3941698A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych oraz stanowisko do realizacji tego sposobu. Zgłoszenie dotyczy wykorzystania zmodyfikowanej technologii toczenia do obróbki klejonych formatek (1) drewnopochodnych. Sposób opiera się na sparametryzowaniu warunków toczenia oraz zastosowaniu indywidualnego chłodzenia ostrzy skrawających narzędzia obróbczego a także specyficznego systemu odciągowego zapewniającego skuteczne odsysanie pylastego odpadu. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych sposobem według zgłoszenia charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jedno ostrze skrawające zaopatrzone w utwardzoną krawędź skrawającą. System chłodzenia zawiera indywidualne dysze wylotowe zimnego powietrza w ilości nie mniejszej niż ilość ostrzy skrawających, skierowane na górną część ostrzy skrawających. Element osłonowy składa się z gardzielowej ssawy (13a) okrywającej formatkę (1) w co najmniej w 1/2 jej przekroju poprzecznego, której wylot jest połączony z rurą ssącą (14) a wlot ssawy (13a) jest połączony z obręczową podtrzymką. Podtrzymka z kolei jest zamocowana do przesuwnego wózka prowadnicy (6) osadzonego na szynie prowadnicy (5) umieszczonej równolegle do osi podłużnej tokarki (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych oraz stanowisko do realizacji tego sposobu. Wynalazek jest przeznaczony w szczególności dla przemysłu meblarskiego do wykorzystania w obróbce wiórowej elementów podłużnych zwłaszcza takich jak nogi meblowe oraz inne podpory.

Znane jest toczenie elementów drewnianych jako metoda obróbki wiórowej elementów takich jak nogi od krzeseł, stołów oraz innych mebli. Do niedawna elementy toczne były wykonywane z litego drewna. Obecnie coraz częściej bada się możliwość zastąpienia elementów drewnianych surowcem drewnopochodnym takim jak płyta pilśniowa, HDF (ang. High Density Fibreboard - płyta pilśniowa o dużej gęstości), MDF (ang. Medium-Density Fibreboard - płyta pilśniowa o średniej gęstości), sklejka lub płyta OSB (ang. Oriented Strand Board - płyta o wiórach orientowanych) i inne. Zastąpienie jednego surowca jakim jest drewno innym surowcem o odmiennej specyfice fizykochemicznej wywołuje szereg problemów technicznych związanych z jego obróbką. Ze stanu techniki oraz rynkowego stosowania znane są powszechnie metody obróbki płyt pilśniowych wykorzystywanych jako blaty, ścianki, półki lub inne powierzchnie płaskie. Do tej pory w obróbce płyt pilśniowych stosowano przycinanie, wiercenie lub frezowanie. Nie są natomiast znane metody obróbki podłużnych elementów z pilśni opartych na figurze graniastosłupa lub cylindra jako formatu wyjściowego do obróbki. Tego typu formatki są natomiast wykorzystywane w procesie wytwarzania nóg i podpór meblowych. Przy obróbce toczeniem elementów z płyty pilśniowej występuje kilka problemów technicznych, które nie występują przy obróbce elementów drewnianych. Pierwszym problemem wynikającym z większej gęstości pewnych typów płyt pilśniowych zwłaszcza typu HDF (740-1300 kg/m³) lub MDF (620-740 kg/m³) od drewna (suchego 490-700 kg/m³), jest szybsze ścieranie się narzędzia skrawającego przykładowo ostrzy noża tokarskiego lub wirującej tarczy. Konsekwencją zwiększonej gęstości jest z kolei szybsze nagrzewanie się narzędzia skrawającego. Podwyższona temperatura ostrza skrawającego powoduje z kolei gromadzenie się na ostrzu osadu z resztek kleju i cząstek drewna, które oklejając ostrze uniemożliwia dalsze skrawanie i niszczą obrabianą formatkę poprzez jej rozszarpanie. Jednocześnie z uwagi na budowę płyty pilśniowej w czasie obróbki toczeniem występuje znacznie większe, niż w przypadku drewna zapylenie stanowiska pracy, znacznie drobniejszą pylastą frakcją odpadu niż w przypadku wiórów pochodzących z litego drewna. Innego rodzaju problemem jest specyfika obrabianego elementu. Element wyjściowy tak zwana formatka ma postać graniastosłupa foremnego lub walca, który z kolei zbudowany jest z warstw będących formatkami z płyty pilśniowej. Tego rodzaju konstrukcja warstwowa elementu toczonego powoduje, że zewnętrzne warstwy zwłaszcza w środkowym odcinku mają tendencje do odszczepiania się od rdzenia toczonej bryły zwłaszcza przy zbyt wysokiej prędkości obrotowej lub stępionym narzędziu obróbczym.

Znany jest z opisu patentowego PL 176107 Sposób skrawania drewna i narzędzie do skrawania drewna. Z przedmiotowego wynalazku znany jest zabieg podgrzewania obrabianej warstwy drewna w trakcie toczenia w celu uzyskania większej wytrzymałości.

Celem niniejszego wynalazku jest rozwiązanie problemu obróbki skrawaniem formatek z płyt drewnopochodnych. W konsekwencji bardziej specyficznym celem jest zapobieganie rozszczepianiu brył wiórowych w trakcie obróbki skrawaniem, zachowanie ostrości noża tokarskiego oraz rozwiązanie problemu nadmiernego zapylenia stanowiska pracy.

Istota sposobu obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosowaną metodą jest toczenie formatki wiórowej, która wyjściowo ma formę graniastosłupa foremnego z prędkością obrotową mieszczącą się w zakresie od 1000 obr./min do 6000 obr./min, z wykorzystaniem narzędzia obróbczego korzystnie w formie noża tokarskiego zawierającego co najmniej jedno stałe, pionowe ostrze o klinowym przekroju poprzecznym zaopatrzone w utwardzoną krawędź, skrawającą w warunkach indywidualnego chłodzenia poszczególnych ostrzy noża tokarskiego strumieniem powietrza oraz ciągłego zasysania pyłu i wiórów w czasie toczenia. W trakcie toczenia, każde ostrze skrawające jest chłodzone indywidualnie strumieniem zimnego powietrza o temperaturze nie wyższej niż 15° Celsjusza nadmuchiwanym w kierunku do obrabianej formatki prostopadle względem linii ostrza. Korzystnie strumień powietrza jest kierowany na górną część ostrza w pobliżu promienia, wzdłuż którego pracuje ostrze. Toczona formatka wsunięta jest w podtrzymkę mającą postać obejmy, z którą połączony jest element osłonowy w formie gardzielowej ssawy będącej jednocześnie osłoną zasłaniającą, w trakcie toczenia, wszystkie ostrza skrawające. Podtrzymka wraz z ssawą a także zespołem narzędzia obróbczego przesuwają się wzdłuż obrabianego elementu (formatki), zasłaniając formatkę w co najmniej ½ jej przekroju poprzecznego. W trakcie procesu toczenia działa odpylanie w trakcie którego podciśnienie w przestrzeni między elementem toczonym a osłoną jest nie mniejsze niż 5 m/s i nie większe niż 40 m/s.

Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych sposobem według wynalazku skonfigurowane jest z tokarki zawierającej narzędzie obróbcze; odciągu pyłu; osłony oraz systemu chłodzenia opartego na nadmuchu powietrza. Urządzenie wyróżnia to, że narzędzie obróbcze drewnopochodnej formatki zawiera co najmniej jedno stałe, pionowe ostrze skrawające o klinowym przekroju poprzecznym, zaopatrzone w utwardzoną krawędź skrawającą. Z kolei system chłodzenia zawiera indywidualne dysze wylotowe zimnego powietrza w ilości nie mniejszej niż ilość ostrzy skrawających narzędzia obróbczego. Przy czym, każda z dysz skierowana jest wylotem w kierunku formatki i prostopadle względem linii danego ostrza skrawającego w obszar pierwszego styku krawędzi skrawającej z formatką. Natomiast system odpylania składa się z elementu osłonowego w postaci gardzielowej ssawy okrywającej obrabianą formatkę w co najmniej w % jej przekroju poprzecznego. Ssawa jest tylnym końcem (wylotem) połączona z rurą ssącą. W celu umożliwienia przesuwu ssawy wzdłuż obrabianej formatki, przednia część ssawy jest połączona z obręczową podtrzymką, która z kolei jest zamocowana do przesuwnego wózka prowadnicy, poruszającego się wzdłuż równoległej do osi tokarki prowadnicy ruchem posuwisto-zwrotnym. Na wózku prowadnicy znajduje się ruchomy suport równoległy, do którego umocowane jest, za pośrednictwem suportu prostopadłego, narzędzie obróbcze. Suport lub suporty równoległe przesuwając się po szynie prowadnicy, wzdłuż obrabianej formatki, umożliwiając ruch ostrzy narzędzia obróbczego wzdłuż osi podłużnej formatki. Z kolei suport lub suporty prostopadłe umożliwiają zmianę położenia ostrzy wzdłuż osi poprzecznej obrabianej formatki.

Korzystnie stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według wynalazku charakteryzuje się tym, że narzędzie obróbcze stanowi zespół noży tokarskich składający się z co najmniej jednego ostrza zgrubnego oraz co najmniej jednego ostrza pośredniego i co najmniej jednego ostrza wykańczającego.

W wariancie wykonania stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych zaopatrzone jest w element osłonowy umiejscowiony nad obrabianą formatką składający się z gardzielowej ssawy połączonej z osłonami ostrzy skrawających.

Ostrza skrawające narzędzia obróbczego w wariancie z nożem tokarskim nie są umieszczone równolegle względem osi pionowej formatki, lecz lekko zbieżnie. Górna część ostrza jest bliżej formatki niż część dolna.

Dla znawcy jest oczywistym, że narzędziem obróbczym może być zarówno nóż tokarski zaopatrzony w ostrza stałe jak narzędzie obróbcze może mieć postać elementów wirujących takich jak tarcza skrawająca lub frez piłowy.

Sposób według wynalazku zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładu realizacji przedstawionej na rysunku, na którym:

- fig. 1 przedstawia widok ogólny stanowiska do realizacji sposobu obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych w ujęciu przestrzennym w widoku od strony noży tokarskich,

- fig. 2 przedstawia widok ogólny stanowiska do realizacji sposobu obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych w ujęciu przestrzennym w widoku od strony obrabianego elementu i podtrzymki,

- fig. 3 przedstawia widok stanowiska w widoku z góry,

- fig. 4 przedstawia zbliżenie zespołu ostrzy tokarskich i elementów osłonowych,

- fig. 5 przedstawia zbliżenie zespołu ostrzy tokarskich i dysz wylotowych chłodzenia,

- fig. 6 przedstawia stanowisko w widoku z tyłu z odsłoniętym obszarem podciśnienia.

W przykładzie realizacji sposobu, obrabiana formatka 1 wykonana z warstw klejonych płyt wiórowych, ma wyjściowo bryłę w kształcie graniastosłupa foremnego. Formatka 1 jest mocowana poziomo w uchwycie 2 tokarki 3 i jest wsunięta w podtrzymkę 4 mającą postać okularu. Następnie formatka 1 jest wprawiana w ruch obrotowy do osiągnięcia prędkości obrotowej 5100 obr./min, po czym następuje przyłożenie ruchomego zespołu trójostrzowego noża tokarskiego. Ustalenie pozycji poszczególnych ostrzy noża tokarskiego następuje poprzez przesunięcie po prowadnicy 5 wózka prowadnicy 6 i spozycjonowanie suportów równoległych 7 i prostopadłych 8, na których umocowane są poszczególne ostrza 9a, 9b, 9c. Spozycjonowanie ostrzy 9a, 9b, 9c następuje za pośrednictwem ruchu suportów równoległych 7 oraz umocowanych na nich suportów prostopadłych 8. Sterowanie położeniem stałych, pionowych ostrzy o klinowym przekroju poprzecznym 9a, 9b, 9c może odbywać przy użyciu odpowiedniego programu sterującego do obrabiarek CNC. Poszczególne ostrza 9a, 9b, 9c są zamocowane na oddzielnych trzymadłach 10. Suporty równoległe 7, przemieszczają ostrza 9a, 9b, 9c wzdłuż formatki 1. Z kolei zamocowane na nich suporty prostopadłe 8 odsuwają i dosuwają ostrza 9a, 9b, 9c od i do formatki 1, mając możliwość przesunięcia się prostopadle względem formatki 1 po suportach równoległych 7. Położenie poszczególnych ostrzy 9a, 9b, 9c w trakcie obróbki jest uprzednio zdefiniowane w programie komputerowym sterującym pracą urządzenia. Każde z ostrzy 9a, 9b, 9c jest zaopatrzone w utwardzoną krawędź skrawającą 11 w postaci warstwy diamentu 11. Skrawanie odbywa się w warunkach ciągłego i indywidualnego chłodzenia każdego ze skrawających ostrzy 9a, 9b, 9c poprzez nawiew zimnego powietrza o temperaturze, która na wylocie z poszczególnych dysz 12a nie przekracza 10° Celsjusza. Strumień zimnego powietrza jest nadmuchiwany w kierunku do obrabianej formatki 1 prostopadle względem linii ostrza i jest doprowadzany z kompresora elastycznymi wężami pneumatycznymi 12b. W trakcie skrawania toczona formatka 1 zakryta jest gardzielową osłoną ssawy 13a mającą postać wycinka stożka. Osłona ssawy 13a umocowana jest od wlotu do obręczy podtrzymki 4 a z drugiej strony (tj. od wylotu) do wlotu rury ssącej 14. Osłona ssawy 13a łączy się z indywidulanymi osłonami 13b zakrywającymi wszystkie ostrza 9a, 9b, 9c, przy czym w trakcie toczenia podtrzymka 4 wraz z ssawą 13a przesuwają się wzdłuż skrawanej formatki 1, zasłaniając formatkę przez cały czas trwania obróbki w ½ jej obwodu. Ruch posuwisto-zwrotny ssawy 13a, przemieszczającej się wraz z całym zespołem noża tokarskiego oraz systemem chłodzenia 12a, 12b jest możliwy dzięki umocowaniu w ciągu rury ssącej 14 odcinka elastycznego węża odciągowego 15, który zapewnia kompensację zmiany położenia ssawy 13a. W trakcie czasu trwania obróbki cały czas działa odpylanie w trakcie którego podciśnienie w przestrzeni 16 między toczoną formatką 1 a osłoną ssawy 13a wynosi 19 m/s. Położenie rury ssącej stabilizują dwa wsporniki 17 umocowane do wózka prowadnicy 6.

Wyżej opisany proces obróbki jak również konstrukcja stanowiska do realizacji tego procesu według niniejszego wynalazku nie powinny być interpretowane jako ograniczające ideę wynalazku wyłącznie do opisanego przykładu. W szczególności jest oczywiste dla znawcy, że narzędzie obróbcze może mieć postać zespołu noża tokarskiego zawierającego inną ilość ostrzy niż wskazane w opisanym powyżej przykładzie, inny rodzaj wykończenia noża lub inny typ utwardzonej krawędzi. Substytutem stałego ostrza może być ruchoma piła lub brzeszczot a także możliwe jest zrealizowanie niniejszego wynalazku przy wykorzystaniu jako narzędzia obróbczego, co najmniej jednego agregatu z narzędziem wirującym przykładowo frezem piłowym.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie precyzyjnej obróbki toczeniem elementów drewnopochodnych bez ryzyka ich uszkodzenia lub zniszczenia w trakcie toczenia, wskutek stępienia lub przegrzania ostrzy noża tokarskiego.

Lista elementów:

1. Formatka;

2. Uchwyt tokarki;

3. Tokarka;

4. Podtrzymka (obręcz);

5. Szyna prowadnicy (prowadnica);

6. Wózek prowadnicy;

7. Suport równoległy;

8. Suport prostopadły;

9. Ostrza:

a. Ostrze zgrubne;

b. Ostrze pośrednie;

c. Ostrze wykańczające;

10. Trzymadła;

11. Utwardzona krawędź skrawająca;

12. Chłodzenie:

a. Dysze wylotowe;

b. Węże pneumatyczne;

13. Element osłonowy:

a. Gardziel (ssawa);

b. Osłony ostrzy;

14. Rura ssąca;

15. Elastyczny wąż odciągowy;

16. Obszar podciśnienia;

17. Wsporniki.

Claims

1. Sposób obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych, znamienny tym, że stosowaną metodą jest toczenie formatki drewnopochodnej (1), która wyjściowo ma formę graniastosłupa foremnego, przy prędkości obrotowej nie mniejszej niż 1000 obr./min i nie większej niż 6000 obr./min, z wykorzystaniem narzędzia obróbczego zawierającego co najmniej jedno stałe, pionowe ostrze (9a) o klinowym przekroju poprzecznym, zaopatrzone w utwardzoną krawędź skrawającą (11), przy czym każde ostrze skrawające (9a), (9b), (9c) narzędzia obróbczego w trakcie toczenia jest chłodzone indywidualnie strumieniem zimnego powietrza o temperaturze nie wyższej niż 15° Celsjusza nadmuchiwanym w kierunku do obrabianej formatki (1) prostopadle względem linii ostrza; toczona formatka (1) wsunięta jest w obręczową podtrzymkę (4), z którą połączona jest osłona ssawy (13a) okrywająca od góry formatkę (1) oraz wszystkie ostrza skrawające (9a), (9b), (9c) w trakcie toczenia podtrzymka (4) wraz z ssawą (13a) przesuwają się wzdłuż formatki (1), zasłaniając formatkę (1) obwodowo na co najmniej połowie jej obwodu, jednocześnie w trakcie czasu trwania obróbki działa odpylanie w trakcie którego podciśnienie w przestrzeni między formatką (1) a gardzielą ssawy (13a) mieści się w zakresie 11-35 m/s.

2. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych sposobem według zastrz. 1, skonfigurowane z tokarki zawierającej narzędzie obróbcze; odciągu pyłu; osłony oraz systemu chłodzenia opartego na nadmuchu powietrza, znamienne tym, że narzędzie obróbcze zawiera co najmniej jedno stałe, pionowe ostrze skrawające (9a), (9b), (9c) o klinowym przekroju poprzecznym, zaopatrzone w utwardzoną krawędź skrawającą (11), system chłodzenia zawiera indywidualne dysze wylotowe (12a) zimnego powietrza w ilości nie mniejszej niż ilość ostrzy skrawających (9a), (9b), (9c), skierowane wylotem w kierunku formatki (1) i prostopadle względem linii ostrzy skrawających (9a), (9b), (9c) a element osłonowy składa się z gardzielowej ssawy (13a) okrywającej formatkę (1) w co najmniej w % jej przekroju poprzecznego, której wylot jest połączony z rurą ssącą (14) a wlot ssawy (13a) jest połączony z obręczową podtrzymką (4), która z kolei jest zamocowana do przesuwnego wózka prowadnicy (6) osadzonego na szynie prowadnicy (5) umieszczonej równolegle do osi podłużnej tokarki (3).

3. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według zastrz. 2, znamienne tym, że narzędzie obróbcze stanowi zespół stałych noży tokarskich składający się z co najmniej jednego ostrza zgrubnego (9a) oraz co najmniej jednego ostrza pośredniego (9b) i co najmniej jednego ostrza wykańczającego (9c).

4. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według zastrz. 2, znamienne tym, że ssawa (13a) połączona jest z osłonami (13b) ostrzy skrawających (9a), (9b), (9c).

5. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według zastrz. 2, znamienne tym, że utwardzoną krawędź skrawającą (11) stanowi warstwa diamentu.

6. Stanowisko do obróbki drewnopochodnych elementów podłużnych według zastrz. 2, znamienne tym, że utwardzoną krawędź skrawającą (11) stanowi płytka węglika spiekanego.