Механические способы обработки древесины

Способы обработки древесины должны применяться с учетом дальнейших предназначений этого материала. Так, механические методы работы с будущими заготовками используются до пропитки и представляют собой последовательное снятие верхних слоев древесины для того, чтобы достигнуть нужной формы. Дерево обрабатывается с четырех сторон, пока не получится чистая и ровная поверхность. Все эти операции относятся к механическим.

Механическая обработка древесины

Механическая обработка может быть двух видов. Химический состав древесины в любом случае остаётся прежним. Зато происходят другие изменения.

• Нарушение связи на уровне соединения частиц. Это значит, что дерево проходит стадии, когда его распиливают, строгают, проводят фрезеровочные работы, сверлят, долбят.
• Без нарушения связей между мельчайшими частицами. К таким способам относят прессование и гнутье.

Пиление и распиловка

Это один из самых древних видов работы с деревом. Первоначально в его основе было разрубание. Позднее добавились ещё два способа. Итак, при резании возможно разделить материал на нужные заготовки, а также убрать лишнюю длину, ширину, объем. В результате должна получиться деталь нужного размера.

Особенность процесса в том, что происходит разрыв между элементами структуры клеток и волокон материала. Принципов такой обработки несколько. В зависимости от количества ножей (резцов), принимающих участие в этом процессе, выделяют два вида работы с деревом.

Разрезать заданный материал можно с выделением стружки, а именно путем фрезерования, пиления:

• строгание при помощи резца, движения которого строго по заданным прямым линиям;
• фрезерование, процесс происходит при помощи резца, который непрерывно вращается;
• распиловка древесины;
• дробление, а именно выработка определённых отверстий на заданную глубину;
• сверление – сквозное или частичное;
• точение древесины;
• лущение элементов заготовок;
• шлифование.

И без стружкообразования, в том числе при создании шпона, а затем дальнейшего его раскроя при помощи ножниц:

• раскол как готовых заготовок, так и целых бревен;
• разрезание, процесс происходит при помощи специальных ножниц;
• штампование листовой древесины при помощи высечки.

Согласно техническим условиям механическая обработка древесины разрешает наличие некоторых погрешностей, в том числе, во внешнем виде заготовок. Это могут быть внутренние трещины и свилеватость на месте распила.

Каким образом может быть распилено дерево — показано на схематичном рисунке

Инструмент для обработки древесины

Инструменты для выполнения такой механической обработки древесины следующие:

• Фрезы. Это несколько резцов, которые позволяют проводить распиловку с минимальным количеством шероховатостей. Чем мельче фреза, тем более гладкой получается поверхность. При работе выделяется некоторое количество стружки.
• Множественное количество фрез – это уже пила. Она может снимать определенное количество древесины как сверху, так и по краям заготовки.
• Один резец – нож. Одним ударом он разрезает древесину. В результате стружек нет. В заводских условиях при использовании высокоточных инструментов поверхность получается максимально ровной.

Каждый из резцов имеет лезвие в режущей кромке, а также грани (боковые и задние). Для качественного выполнения работы важно не только подобрать размер резцов, но и точно установить угол заострения и выставить плоскость резания. При хорошо заточенных режущих элементах можно добиться достаточно ровной поверхности даже при работе с маленькими заготовками.

Виды распилов

После механических способов обработки из срубленного бревна получается пиломатериал. От того, какой он формы, фактуры и размера выделяют следующие виды распилов древесины:

• Тангенциальный.
• Радиальный.
• Рустикальный.
• Поперечный.

Каждый из перечисленных видов применяется не только исходя из того, что планируется получить, но и обязательно учитывается вид дерева и его структура.

Схема с изображением некоторых видов распила

Тангенциальный и радиальный

Тангенциальный распил проводится на заданном расстоянии от сердцевины бревна по касательной относительно годичных слоев дерева. После такого распила текстура готовой доски далеко не однородная.

Здесь возможны древесные поры. Учитывая, что волокна древесины не имеют одного направления, тангенциальный распил приводит к созданию на плоскости естественных узоров. Такой метод распила довольно экономичный.

Радиальный распил имеет коэффициент усушки в два раза лучше, чем при распиле тангенциальным способом. При таком способе плоскость распила располагается строго перпендикулярно относительно годовых колец. Расстояние между годовыми слоями получается минимальным.

А структура на месте распила максимально однородной, без даже минимальных щелей. Такой метод распила применяется в технологии изготовления клееного бруса. В этом случае бревно делится на 4 части, с каждой из которых отпиливаются доски по очереди.

Таблица сравнения видов распила

Рустикальный и поперечные виды распила

Эти два способа менее популярны, чем вышеизложенные. Поперечный распил предполагает, что древесина режется поперек, а на его месте будут видны концентрические окружности. Такой метод обработки достаточно дорогой, подходит он только к определенным сортам дерева и используется преимущественно при создании художественного паркета.

Рустикальный способ распила показывает на месте среза продольные полосы. Метод такой работы с древесиной дорогой и довольно редкий. Здесь недопустимо наличие не только трещин и сучков, но шероховатостей и даже незначительных повреждений. Готовый материал обладает не только безупречным внешним видом, но и высокой износоустойчивостью. Используется исключительно для создания паркета высшего сорта.

Виды деревообрабатывающих станков

Без повсеместной механизации технологических процессов сегодня трудно представить не только заготовку, но и обработку древесины. Весь цикл производства, вплоть до вывода на рынок готовой строительной, мебельной или прочей продукции неразрывно связан с использованием деревообрабатывающих станков различных типов, конфигурации и назначения. И невозможно в полной мере понять особенности течения этого цикла, не изучив досконально его техническую базу. Итак, основными видами деревообрабатывающих станков являются.

Пилильные станки

Эта группа объединяет устройства, предназначенные для распиловки бревен и заготовок, придания формы плоским элементам и выполнения других работ, связанных с разделением материала в одной плоскости по заданной траектории. Самыми распространенными представителями пилильных станков являются:

1. Пилорамы — станки, осуществляющие продольную и поперечную распиловку линейными пилами, совершающими возвратно-поступательные движения относительно заготовки. Раньше массово использовались в лесозаготавливающей промышленности, но сегодня уступают эти позиции круглопильным и ленточным станками из-за своей громоздкости, неэкономичности и сложности в обслуживании.
2. Круглопильные — ручные и автоматические станки, осуществляющие продольную и поперечную распиловку круглыми пилами в вертикальной и наклонной плоскостях по прямой траектории. Используются преимущественно для формовки первичных пиломатериалов. Классифицируются по мощности, производительности, числу пил, их диаметру и высоте (максимальной толщине распила).
3. Ленточные — ручные и автоматические станки, рабочим органом которых является вращающаяся режущая лента, движущаяся по траектории, имитирующей бесконечное линейное движение. Применяются как для первичной заготовки материала, так и для дальнейшей его распиловки. Проще и дешевле в обслуживании, чем круглопильные аналоги, однако менее точны и производительны.

Строгальные станки

Строгальные станки предназначены для снятия верхних слоев древесины путем перемещения заглубленного в ней режущего инструмента. Это позволяет регулировать толщину материала и формировать поверхность заготовки в соответствии с ее назначением. К основным видам строгальных станков относятся:

1. Рейсмусовые односторонние — обрабатывают только верхнюю плоскость заготовки, предназначены для работы преимущественно с массивными крупногабаритными элементами. Отличаются простотой конструкции, поэтому больше распространены.
2. Рейсмусовые двухсторонние — обрабатывают верхнюю и нижнюю плоскости заготовки одновременно.
3. Рейсмусовые специальные — могут обрабатывать заготовку одновременно с трех или четырех сторон, следовательно, помимо регулировки толщины, участвуют в придании ей определенной формы.
4. Фуговальные — осуществляют строгание в одной плоскости и снятие фасок под заданными углами.

Токарные станки

Элементы, изготовленные на токарном станке, имеют вид тел вращения и формируются из прямых заготовок методом последовательного кругового снятия слоя материала. Конечный продукт обработки применяется в строительстве и производстве мебели в качестве крепежных, корпусных и декоративных элементов. Токарные деревообрабатывающие станки классифицируют по мощности и максимальным габаритам обрабатываемой заготовки, важным критерием является степень автоматизации производства. В зависимости от нее выделяют:

1. Токарные станки с ручным управлением — установка и регулировка подач, скоростей и других параметров
2. осуществляется непосредственно токарем в каждом конкретном случае, технологический процесс требует его постоянного участия.
3. Автоматизированные токарные станки — оснащены копировальным устройством для работы по шаблонам, могут иметь некоторые автономно рассчитываемые параметры, но обслуживаются человеком.
4. Автоматические токарные станки — не требуют участия человека в производственном процессе, выполняют работу в соответствии с заложенным программным обеспечение, могут вносить гибкие изменения в ход работы в соответствии с логическими алгоритмами. Крайне дорогостоящее оборудование, использующееся на крупных производствах.

Сверлильные станки

Древесина — мягкий материал, не требующий значительных усилий при сверлении. Поэтому большинство работ, связанных с созданием сквозных или глухих отверстий в деревянных заготовках выполняется при помощи ручного электроинструмента. Сверлильные станки применяют для сверления отверстий значительной глубины, при работе с твердыми породами дерева или в случаях, когда требуется особая точность. Помимо стандартной классификации по мощности и допустимым параметрам заготовки, они классифицируются по количеству шпинделей (одно- и многошпинделевые) и по конфигурации:

Станок для сверления отверстий.

1. Вертикально-сверлильные станки — допустимо линейное движение вращающегося шпинделя исключительно в вертикальной плоскости.
2. Горизонтально-сверлильные станки — допустимо линейное движение вращающегося шпинделя исключительно в горизонтальной плоскости.
3. Горизонтально-сверлильные для глубокого сверления — имеют контроль биения и дополнительную осевую стабилизацию, что повышает точность сверления.
4. Радиально-сверлильные — допускают изменение направления сверления на некоторый угол путем наклона шпинделя радиально в плоскости его оси.

Прогресс современного станкостроения существенно снизил потребность в сверлильных станках за счет развития токарных и фрезерных, способных сегодня, помимо основного своего назначения, выполнять ряд точных сверлильных работ.

Фрезерные станки

Фрезерование позволяет создавать у деревянных заготовок элементы сложной формы, предназначенные для формовки деталей, выполнения их соединений, а также несущие декоративную функцию. Работы выполняются при помощи вращающихся фрез. Движение заготовки обеспечивается, как правило, перемещением рабочего стола в трех плоскостях. Фрезерные станки делятся на три больших класса в зависимости от конфигурации:

Фрезер по дереву.

1. Вертикально-фрезерные — имеют вертикально расположенный шпиндель, который, в некоторых моделях, также выполнен подвижным относительно горизонтально оси. В зависимости от особенностей конструкции выделяют консольные и бесконсольные вертикально-фрезерные станки.
2. Горизонтально-фрезерные — шпиндель расположен над столом горизонтально и допускает, в отличие от вертикальной конструкции, двухточечное крепление фрезы.
3. Универсально-фрезерные — повторяю, по сути, горизонтальную конфигурацию, однако имеют поворотное устройство стола, позволяющее изменять расположение заготовки относительно шпинделя без ее снятия.

В последнее время в производство массово внедряются фрезерные станки с копировальными устройствами и ЧПУ. В этой нише такая автоматизация особенно необходима из-за специфики и сложности технологического процесса фрезерования сложных поверхностей.

Шлифовальные станки

Процесс шлифования древесины заключается в снятии верхнего слоя материала при помощи абразива (как правило, на бумажной или тканевой основе) для сглаживания неровностей поверхности и уменьшения шероховатости. Может выполняться при помощи ручного электроинструмента, однако на крупных производствах без шлифовальных станков не обойтись. Самыми распространенными их них являются:

1. Плоскошлифовальные станки — выполняют шлифовальную работу в одной, как правило — верхней горизонтальной, плоскости, применяются для конечной обработки пиломатериалов, а также строительных и мебельных элементов простой формы.
2. Шлифовальные станки для объектов вращения — имеют радиальную траекторию движения рабочего органа, предназначены для конечной обработки элементов, изготовленных методом точения.
3. Кромкошлифовальные станки — имеют сложную траекторию движения рабочего органа, предназначены для конечной обработки фигурных столярных изделий, элементов мебели.
4. Специальные шлифовальные станки — механизмы, выполняющие ряд дополнительных работ помимо основного технологического процесса шлифования (измерение, калибровку и др.)

Гнутарные станки

Необычный вид деревообрабатывающих станков, не предусматривающий снятия слоев материала. Назначение гнутарных станков — придание деревянным элементам особой формы, недостижимой другими методами. Конструктивно они представляют собой гидравлические прессы, оснащенные специализированными зажимами и

формующими головками, а также опционально — средствами подготовки материала к формовке.

Изгиб деревянных заготовок на гнутарных станках позволяет создавать сложные элегантные детали, что широко применяется в производстве эксклюзивной мебели.

Сборочные станки

Сборочные станки представляют собой автоматические устройства, выполняющие объединение отдельных деталей и элементов в готовое изделие или полуфабрикат. Станки могут осуществлять стыковку пазов деталей, склеивание, соединение шурупами и гвоздями, обработку мест стыка, обивочные работы, нанесение покрытий и др. Они используются на крупных мебельных фабриках для ускорения и удешевления сборочных процессов.