2.1 Анализ многопильных деревообрабатывающих станков

Порядка 80% цехов по изготовлению обрезного пиломатериала применяют классическую технологию, где после головного станка ? пилорамы для распиловки бруса используется многопильный станок. Традиционно предпочтение отдается моделям, работающим на дисковых пилах, получившим известность за свою высокую надежность и производительность. Как и в мебельном, столярном производствах, фактором, определяющим эффективность работы этого класса машин, будет оптимальный выбор типа и надлежащее обслуживание станка.

Любая модель прежде всего имеет разрешение по ширине, А и высоте h распиливаемой заготовки. Помимо этого, особо регламентируется максимальное расстояние между крайними пилами B. Это связано с особенностями устройства пильного вала. Оценить размер С ? ширину получаемых деталей ? возможно, учитывая параметры B и предельное число пил Nмакс, которые можно установить на вал. Если таких данных нет, то ориентировочно считается, что одна пила в среднем потребляет мощность Po = 4 ? 8 кВт. Соответственно, N = P/Po. Обычно N=4 ? 10.

Это энергоемкий класс оборудования, внешне ? станины внушительной массы, способные воспринимать и сдерживать нагрузки от работы до двух десятков пильных дисков.

Другие виды многопильной техники: пилорамы с рамными пилами, формально имеющие схожие признаки, опции к четырехсторонним станкам, комбинированные машины на базе ленточнопильных агрегатов, а также станки с горизонтально расположенными пилами ? в рамках данной статьи не рассматриваются.

Если качество работы станка представить как интегральную функцию, то ее аргументами будут: инструмент, геометрия и другие свойства самого станка, совместимость со смежным оборудованием и, безусловно, система управления (настройки) в целом.

В многопильных станках применяются специальные пилы, в полотно которых вмонтированы еще несколько режущих кромок ? плоских ножей. Их задача ? строгание получаемой после распила поверхности и противодействие зажиму инструмента заготовкой. В станках с указанной схемой резания расклинивающих ножей нет. Использование таких пил дает превосходный результат: качество поверхности имеет низкую шероховатость, а скорость подачи допускается до 20 ? 50 м/мин. Иногда, в т. ч. чтобы компенсировать низкое качество инструмента, применяют принудительную подачу агента типа смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания. Эффект от такого приема достаточно спорный, особенно если учитывать, что в низкотемпературных условиях эксплуатации, при использовании как правило обычной воды, эффект может быть самым непредсказуемым, пагубным для оборудования.

Вместе с пилами на вал устанавливаются проставочные втулки. Их высота a вычисляется исходя из размеров инструмента и распиливаемого пиломатериала.

a = C + A_зуба ? A_пилы,

где С ? размер получаемого бруса после распиловки (рис. 1). Для доски ? это ее толщина; А_зуба, А_пилы ? толщина, соответственно, зуба и самой пилы.

Особые требования предъявляются к изготовлению проставок для двухвальных многопильных станков. Разность их высот а11, а12 и т. д., равно как и смещение базовых фланцев валов Дф приводит к суммарной погрешности Д в виде относительного смещения пильных дисков. На практике это приводит к образованию ступенчатого выступа на поверхности получаемого пиломатериала. Во избежание дефекта на стадии изготовления проставок необходимо свести разность высот проставок в группе к 0,1 ? 0,05 мм. Кручение от вала к пилам передается через одну или две призматические шпонки. В процессе пиления происходит увеличение радиуса скругления режущих кромок пилы или, проще говоря, ее затупление. Как следствие, растет энергопотребление привода главного движения станка. В моделях, имеющих датчики мощности, оператор видит эти изменения в режиме реального времени. Другой причиной такого явления может быть переход на более твердые породы древесины.

Так или иначе, первое, что необходимо сделать во избежание остановки заготовки и заклинивания инструмента, ? это снизить скорость подачи. Независимо от типа подающего устройства, выигрышным будет система с плавной регулировкой этого параметра, за ней идет ступенчатая с дистанционным управлением. Изменение скорости за счет смены шкивов наименее предпочтительно.

Геометрия станка применительно к задаче получения высокого качества продукции выражена в относительном положении пильных валов, прижимных и подающих вальцов, а также транспортера в цепных подающих механизмах. Если хотя бы один из приводных вальцов развернут, то неизбежно возникает изменение силы подачи, при котором заготовка может повернуться. Как следствие ? искривление получаемой доски. Причем при длине доски 4 ? 6 м даже незначительное смещение в 1° приводит к отклонению от прямолинейности в 100 мм. Исправить такую ситуацию непросто, поскольку разработчик редко оставляет возможность дополнительной регулировки положения узлов. Верхние вальцы к тому же еще должны перемещаться в вертикальном положении и прижимать заготовку. А несовпадение плоскости инструмента и направления подачи приводит к заклиниванию пилы, трению и все тому же повышенному энергопотреблению станка. Попутно следует отметить, что весьма предпочтительно иметь в станке механизацию вспомогательных движений ? подъема-опускания вальцов. Помимо снижения чисто физических нагрузок, эта опция в виде, например, гидроцилиндра делает станок способным к адаптации в автоматизированную линию с автоматической настройкой «на размер».

Еще один распространенный дефект, но уже связанный с распиливаемой заготовкой. Если верхняя пласть не параллельна нижней ? базовой или имеет волнистость, то вероятнее всего уменьшится и сместится пятно контакта верхнего ролика с древесиной. Вслед за этим возникают неуравновешенные составляющие сил и, соответственно, заготовка так же отклоняется от прямолинейной траектории движения. Если в предыдущем случае достаточно отрегулировать сам станок, то здесь задача шире и распространяется она на выбор смежного оборудования.

Так, использование даже бывших в употреблении пилорам типа Р-63 дает превосходный результат в паре с любым качественным многопильным станком только благодаря строгой параллельности указанных поверхностей получаемого бруса. И, напротив, получение полуфабриката на новомодных, собранных в кустарных условиях агрегатах с использованием узких ленточных пил, приводит к тому, что нормально отрегулированный станок второго ряда дает вынужденную кривизну доски вследствие дефекта базирования заготовки.

Продолжая тему околостаночного оборудования, нельзя не сказать о влиянии способа ориентации заготовки в первоначальный момент цикла. В большинстве случаев распиливается двухкантный брус, полученный на пилораме первого ряда. Как не имеющий надежной боковой базовой поверхности, он вручную на входном столе или рольганге центрируется относительно станка. Если заготовка получает изначальное угловое смещение, то резко снижается процент выхода готовой продукции (рис. 8а). Снизить риск брака призваны специальные устройства ? оптические указатели линии распила. Расположенные на станке, они проецируют на брус тонкие лучи в плоскости одной или двух крайних пил, и оператор уже более точно может выбрать оптимальную позицию заготовки. Применяются и более сложные, механизированные установки, центрирующие полубрус автоматически.

Но наибольшую точность дает технология раскроя трех- или четырехкантного бруса. Заготовка прижимается боковой базовой поверхностью к направляющей линейке. Линейка расположена на заданном расстоянии от крайней пилы, поэтому и первая доска получается заданной толщины. Помимо точности, позиционирование заготовки вносит существенный вклад и в производительность станка.

Если теоретически представить, что подача полуфабриката сечением 400 х 200 мм в станок происходит непрерывно, со скоростью 20 м/мин., то объем переработки может достигнуть 700 м³ и выше за восьмичасовую смену работы. Показатель впечатляющий, как и тот факт, что именно за счет простоев эта величина снижается до уровня 100- 200 м³. Поэтому так важна комплексная организация производственного процесса.

Свое влияние на производительность оказывает и конструкция пильных валов. Существенная разница между максимальными размерами заготовки A и набором инструмента B (рис. 1) приводит к тому, что за один проход распиливается только 50% заготовки. Вынужденно организуются дополнительные возвратные транспортные потоки, по которым нераспиленная часть вновь попадает к входному рольгангу многопильного станка. Дело в том, что пильный вал с длиной рабочей части B до 300 ? 350 мм выполняется в виде консоли. Такая конструкция позволяет легко заменять инструмент. Но дальнейшее увеличение длины до 500 ? 600 мм требует установки дополнительной контропоры, поддерживающей вал и придающей ему дополнительную жесткость. Несмотря на это, выигрыш очевиден: раскрой бруса в этих моделях может производиться практически по всей его ширине за один проход!

Многопильные станки являются оборудованием с повышенной опасностью. Разработчики стремятся внедрять все более совершенные системы безопасности, такие как двухсторонняя противовыбросовая система, препятствующая обратному ходу бруса в процессе пиления. Кинетическая энергия двигающихся с большой скоростью массивных заготовок, вращающегося инструмента весьма высока, и поэтому вопросы безопасной организации работы на таких участках имеет первостепенную важность.

Модернизация оборудования этого класса пока никак не сказывается на снижении его стоимости.

По-прежнему высокопроизводительные промышленные модели станков предлагаются по цене от 40000 EUR. Но благодаря высокому спросу на такие виды пиломатериала, как строительная доска, брус ? все эти капиталовложения весьма эффективны, а проекты на базе представленных технологий ? прибыльны и имеют показатель окупаемости на уровне 8 ? 12 месяцев.

Справка: станки для ремесленного производства (по европейской классификации) доступны в стоимостном диапазоне 100 000 ? 500 000 руб.

Некоторые новые модели многопильных станков имеют комбинированную систему позиционирования инструмента. На одном валу устанавливаются пилы как с помощью проставочных втулок (рис. 7), так и с использованием перемещаемых в процессе работы специальных ступиц. Такая методика позволяет оптимизировать раскрой заготовки, но из-за громоздкости конструкции количество инструмента с оперативно управляемым положением, как правило, не превышает 1 ? 3 единиц. Однако именно на этом направлении, наряду с тенденциями по повышению точности, надежности, удобства станков, следует ожидать технологического прорыва в ближайшие годы.

2.2 Назначение и полная классификация станка

Техническую характеристику станка ЦА-2А представим в виде таблицы 2.1:

Таблица 2.1 Техническая характеристика станка ЦА-2

2.6 Режущий инструмент

На станке ЦА-2А применяются дисковые пилы для продольной распиловки типа А с разведенными зубьями диаметром до 400 мм и толщиной до 2,5 мм. Диаметр внутреннего отверстия 50 мм.

Рекомендуется ставить пилы, имеющие следующие угловые параметры: г=35, в=40, б= 15, д=55. Размеры дисковых пил и число зубьев определяется по ГОСТ 980-69. Профиль зубьев пилы представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 -- Профиль зубьев пилы

Пилы крепятся на пильный вал при помощи прижимных план-шайб. В пиле имеется специальное отверстие, в которое вставляется штифт, препятствующий повороту диска пилы при пилении.

2.7 Обеспеченность требованиям стандарта безопасности

1. К обслуживанию станка допускаются только рабочие, хорошо знающие устройство станка и назначение органов управления.

2. Перед началом работы необходимо убедиться в исправности механизмов, ограждений, заземления.

3. Упоры (когти) когтевых завес должны быть остро заточенными и свободно возвращаться в исходное положение под действием собственного веса. Суммарный зазор между когтями не должен превышать 1 мм.

4. Одежда работающего должна быть плотно застегнута.

5. Необходимо периодически проверять правильность работы блокировочных устройств.

6. При работе на станке рекомендуется пользоваться противошумными наушниками.

При работе на станке запрещается:

1. Пускать в работу неисправный станок или использовать его для работ, несоответствующих его прямому назначению.

2. Запускать материал в распиловку, пока пила не набрала полные обороты.

3. Регулировать, чистить, смазывать станок до полной остановки его механизмов.

4. Распиливать материал неисправной, плохо заточенной и разведенной пилой.

5. Работать при плохом освещении, затрудняющем контроль за работой станка.

6. Оставлять работающий станок без надзора.

7. Поднимать переднюю когтевую завесу при распиловке материала.

3. Расчетная часть

Станина состоит из литых элементов коробчатой формы, скрепленных между собой. Внутри станины встроены: пильный вал VIII, нижние подающие вальцы 22 (задний) и 27 (передний), электродвигатель механизма резания 24, трехскоростной электродвигатель 1 с редуктором привода механизма подачи, а также приемник опилок, присоединенный к эксгаустерной системе.

На верхней части станины шарнирно закреплены рамки, на одной из которых (над вальцом 22) установлен зубчатый диск 18, на другой рамке (над вальцом 27) ? рифленый верхний подающий валец 23 с расклинивающим диском. Подающие вальцы и зубчатый диск кинематически связаны с электродвигателем подачи.

Для прижима к установленной на столе направляющей линейке предусмотрен ролик, который снимают при распиловке материала разной толщины (горбылей, реек).

Системой управления, аппаратура которой размещена в нишах станины, предусмотрена блокировка: электродвигатель подачи можно включать только при включенном электродвигателе пильного вала. В электроцепь электродвигателя 24 введено реле времени, определяющее время торможения пильного вала при его отключении. Для изменения скорости подачи предусмотрен барабанный включатель, при помощи которого увеличивают или уменьшают число оборотов трехскоростного электродвигателя 1.

В процессе работы доски, бруски или рейки подают вручную под зубчатый диск, который вместе с нижним подающим вальцом подает их на пилу. При выходе из пилы распиливаемый материал прижимается вальцами 27 и 23, а выходя из вальцов ? принимается рабочим.

Привод пильного вала включает в себя электродвигатель 24 и клиноременную передачу 25-26. Натяжение ремней осуществляется опусканием электродвигателя по продольным пазам.

Механизм подачи состоит из нижнего переднего вальца 22, установленного пред пилами и нижнего заднего вальца 27. Вальцы размещены под столом и незначительно выступают над его рабочей частью (поверхностью). Передний валец вращается в шарикоподшипниковых опорах, получая вращение от заднего вальца через цепную передачу 20-19, задний вращается от электродвигателя 1 через редуктор и цепную передачу 6-8 (7-9) со срезным штифтом. При чрезмерных нагрузках штифт срезается, и механизм подачи станка останавливается. Для возобновления функционирования механизма подачи необходимо установить новых штифт. Сверху на станке смонтированы два качающиеся рычага на концах, которых установлены передний зубчатый диск 18 и задний рифленый валец 23 с направляющим диском увеличенного диаметра.

Направляющий диск входит в образовавшийся пропил и обеспечивает сохранение направленного движения заготовки, предварительно прижатой специальным прижимным устройством к боковой направляющей линейке. Кроме того, этот диск предотвращает зацепление холостой части пилы в пропиле.

Привод верхних подающих элементов осуществляется от заднего нижнего вальца через зубчатую передачу 10-11 и цепные передачи 12-13,14-15,16-17.

На схеме видно, что пильный вал IX вращается от электродвигателя 24. Вальцы и подающие диски механизма подачи приводятся во вращение от трехскоростного электродвигателя 1 с частотой вращения 700, 900 и 1350 об/мин.

Скорость подачи материала 34, 44, 65 м/мин. При перестановке цепи с одной пары звездочек (6-8) на другую (7-9) можно получить еще три скорости подачи 42, 55 и 82 м/мин.

3.2 Расчет скорости подачи

Движение от электродвигателя передается на пильный диск. Кинематическая цепь включает клиноременную передачу. Передаточное отношение i_25,26:

(1)

где: n_VIII - частота вращения вала VIII, равная частоте вращения вала двигателя;

n_IX - частота вращения пильного вала IX.

Из выражения (1), получаем частоту вращения пильного вала IX:

.

На валу IX закреплена пила, окружная скорость которой будет соответствовать скорости резания V, м/с:

,

где D - диаметр пилы, мм;

n - частота вращения пильного вала, об/мин

.

Для кинематической схемы табличные и полученные значения вносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Расчет кинематической цепи

3.4 Расчет потерь мощности в элементах кинематической цепи

Методика выбора скорости подачи состоит в следующем. С привлечением справочных материалов рассчитывают наибольшую скорость подачи исходя из условий:

? полного использования мощности привода механизма резания U_;

? обеспечения заданного уровня шероховатости обработанной поверхности по ГОСТ 7016-82 ? U.

? работоспособности инструмента (для пил - из условия нормального заполнения емкости впадины между зубьями) ? U_д.

К назначению должна рекомендоваться минимальная из полученного ряда расчетных значений скорости подачи.

Выбранная скорость подачи U должна находиться в пределах кинематических возможностей станка, то есть

U_max < U < U_min, где U_max … U_min

- диапазон скоростей подачи станка (по кинематическому расчету). Если скорость подачи ограничивается кинематикой станка, делается заключение о целесообразности модернизации механизма подачи.

3.5.1 Расчет скорости подачи по мощности резания

Мощность резания N_рез, кВт, определяется по «объемной» формуле (13):

где k - удельная работа резания, Дж/см³;

В - ширина пропила, мм;

Н - высота пропила, мм,

U - скорость подачи, м/мин.

Удельная работа резания определяется по формуле (14):

где k_т - табличное значение удельной работы резания, Дж/см³;

a₀ - поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент определяем по формуле (15):

где поправочные коэффициенты оформим в виде таблицы 3.4:

Таблица 3.4 Поправочные коэффициенты

Ширина пропила определяется по формуле (16):

,

где b - толщина пилы, мм;

b^? - развод зубьев пилы на сторону, мм.

Скорость подачи определяется по формуле (17):

где U_z - подача на зуб, мм; z - число зубьев пилы;

n - число оборотов пилы, об/мин.

Подставляем (14), (15),(16), (17) в формулу (13) и выражаем К_т·U_z:

По таблице определяется [2, с. 22] U_z = 0,2, К_т = 60 Дж/см³.

Тогда скорость подачи найдется по формуле:

3.5.2 Расчет скорости подачи по заданному уровню шероховатости обрабатываемой поверхности

Для определения скорости подачи при пилении воспользуемся зависимостью шероховатости поверхности пропила от подачи на зуб U_z при различных углах ц_вых и способах подготовки инструмента. По найденному в соответствии с заданной шероховатостью R_{z max} значению U_z определяем скорость подачи по формуле:

Рисунок 3.3 - Пиление со встречной подачей

Определяем угол выхода пилы из заготовки по формуле (18):

где R - радиус пилы, мм;

Н - толщина заготовки, мм;

h - расстояние от центра пилы до поверхности заготовки.

(19)

где h₃ - высота зуба, мм;

t - шаг зубьев пилы, мм:

………. (20)

где D - диаметр пилы, мм;

z - число зубьев пилы.

Принимаем h₃ = 12 мм.

Угол входа определяется по формуле (21):

Средний угол определяется по формуле (22):

Зубья пилы разведенные, по таблице определяем U_z = 0,75, так как ц_вых = 61,64 и R_{z max} =500 мкм.

Отсюда определяем скорость подачи по формуле (17):

3.5.3 Расчет скорости подачи по работоспособности инструмента

Напряженность работы впадины между зубьями пилы характеризуется коэффициентом напряженности:

где и = 0,35…0,55 - коэффициент формы зуба;

у = 0,5…2,0 - коэффициент напряженности;

t - шаг зубьев пилы, мм:

Н - высота пропила, мм.

Из формулы (23) выражаем и находим U_z:

Искомая допустима скорость подачи определяется по формуле (17):

Из полученного ряда скоростей подач выбирается наименьшая U = 28 м/мин. В данном случае ограничение скорости подачи происходит по мощности резания.

3.6 Расчет сил и мощности резания

Функциональная схема станка совместно с планом сил изображенная на рисунке 6.

Рисунок 6 - Функциональная схема станка ЦА-2А

1 - круглая пила, 2 - нижние приводные вальцы; 3 - стол; 4 - верхний подающий валец с расклинивающимся диском; 5 - зубчатый диск; 6 - когтевая завеса.

Окружная касательная сила резания определяется по формуле по формуле:

Нормальная окружная сила резания определяется по формуле:

где m - переходный множитель от касательной силы резания к нормальной. По таблице 2 m = 0,25.

U = 28 м/мин; U_z=0,2 мм; К_т=60 Дж/см³.

Удельная работа резания k определяется по формуле (14):

Составляющая силы резания, направленная вдоль подачи, определяется по формуле (26):

Составляющая силы резания, направленная нормально к подаче, определяется по формуле (27):

Расчет потребляемой мощности на резание находится по формуле (22):

Расчет потребляемой мощности на резание электродвигателем находится по формуле (23):

3.7 Составление уравнения тягового баланса по расчетной схеме

Уравнение тягового баланса имеет следующий вид

где Т - тяговое усилие, необходимое для осуществления подачи заготовки при обработке;

Р_с - суммарная сила сопротивления;

б = 1,3…1,5 - коэффициент запаса.

где Q₃ - вес заготовки, Н;

f - коэффициент трения скольжения древесины о поверхность стола [2. с. 20].

где м - коэффициент сцепления рифленого вальца с заготовкой.

Приравниваем уравнения через коэффициент б:

Отсюда,

Решая это уравнение, получаем q = 163,96 Н.

Отсюда,

Потребляемая мощность двигателя механизма подачи определяется по формуле (33):

4.Технико-экономические показатели

Лесозаготовительная и деревообрабатывающая промышленность Российской Федерации, несмотря на значительные достижения в сфере техники, технологии, организации и управления производством, все еще отстает от передовых отраслей по своему техническому уровню, организацией и эффективностью.

Такие обстоятельства выдвигают перед специалистами ряд сложных и важных задач в области проектирования и расчета новых производственных систем, организации их функционирования, овладение навыками управления ими с учетом специфических особенностей деревообрабатывающего производства.

Почти все отрасли лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленности по своим характеристикам относятся к дискретного типа производствам. Здесь есть немало однотипных изделий. Основные определяющие параметры выпускаемой продукции имеют дискретный характер. Широко используется технологическое оборудование универсального назначения. Характерной особенностью такого дискретного производства является прежде сложность анализа показателей его эффективности. К тому же такое производство сложное в организации и управлении.

Специализация производства, характерная для современных деревообрабатывающих предприятий, позволяет использовать в широких масштабах технологические процессы массового и серийного производства. Основными технико-экономическими характеристиками технологических процессов массового и серийного производства является производительность, экономическая эффективность, надежность. Поскольку повышение производительности и экономической эффективности является одной из основных задач проектирования новых и модернизации старых технологических процессов и производственных систем, то предлагаемые инженерные и экономические решения должны направляться на выполнение именно этих актуальных задач. В соответствии с тем и в интересах всего общества перед деревообрабатывающим производством возникают такие большие и важные задачи:

- Повышение производительности труда и эффективности производства за счет повышения уровня автоматизации, рационализации оборудования и технологических процессов, внедрение новых форм организации и управления производством;

- Оптимизация технологических процессов для получения наибольшей эффективности;

- Внедрение гибкого автоматизированного производства на базе использования робототехнических устройств и вычислительной техники;

- Оптимизация организации и управления на различных уровнях производства на базе современных экономико-математических методов и компьютерных средств.

Особенность очерченных задач заключается в необходимости ускоренного развития фундаментальной для деревообработки области науки - технологии, экономики и управления на основе технической кибернетики, вычислительной техники, широкой математизации прикладных знаний.

Всякий технологический процесс обработки древесины требует определенных затрат времени, энергии, сырья, материалов и других составляющих, необходимых для нормального производственного процесса. Чтобы обеспечить целенаправленное, определенное технологией проведения процесса, необходима также соответствующая информация. В выследи взаимодействия материально, энергетической и информационной составляющих технологического процесса в рамках общей технологической схемы на выходе процесса получаем конечный продукт, имеющий определенные информационные характеристики о его свойствах.

В реальных условиях деревообрабатывающего производства невозможно локализовать в пространстве указанные выше составляющие технологического процесса - материальную, энергетическую и информационную. Сырье, например, проходит в технологическом процессе как основа материальной составляющей. Но это же сырье одновременно несет информацию о своих свойствах, определенные требования к технологическому процессу, а также характеристики будущих изделий. Аналогично система управления может выполнять общие функции с системой преобразования энергии.

В анализируемой структуре информация является содержательным и одновременно гибких составляющей технологического процесса. Она охватывает в себе всю начальную информацию (о сырье, режиме, необходимых параметрах и характеристики конечного продукта), рабочую или оперативную (о текущих значениях контролируемых и управляемых параметров) и управляющие, по которой ведется процесс для удержания его в заданном режиме.

Консервативной и практически неуправляемой в понимании целенаправленного изменения свойств является материально составляющая. Поэтому все управление в структуре информации следует направлять на наиболее полное использование имеющейся материально составляющей в рамках данной технологии. Однако высокоэффективные организация и управление возможны только при условии всестороннего изучения физико-механических, тепловых, химических и технологических основ рабочих процессов.

Характерной особенностью процессов обработки древесины является то, что сам объект обработки относится к предметам биологического типа, которые имеют свою историю развития.

Согласно системно-структурного метода изучения сложных систем, к которым относятся производственные и технологические процессы деревообработки, исследовать сами объекты обработки надо в их тесном взаимодействии с технологией (независимо от носителя конкретных свойств - будь это мебельная заготовка или пиловний сортимент, паркетная дощечка или фанерная сырье. Поэтому оценивать свойства и связи между элементами следует на двух совершенно отличных уровнях: первичном и вторичном, морфологическом и технологическом.

Дерево как всякий биологический объект воспринимает на себя много разнообразных влияний, сопровождают его развитие. Влияние почвы, климата, освещенности, водного режима, наследственные и другие особенности развития предопределяют определенную четко выраженную индивидуальность технических свойств. Большая изменчивость этих свойств наблюдается не только у деревьев разных пород, но и в пределах одной породы и одного дерева, но в разных его частях. То есть уже на первичном уровне наблюдается большое разнообразие макро-и микроструктуры, особенностей геометрических форм в пределах одного вида, не говоря уже о разнообразии этих признаков в разных видах.

Поэтому в условиях обработки древесины надо различать изменение физико-механических свойств для разных пород; для отдельных стволов одной породы; для различных сечений в одном стволе; для различных точек одного сечения и для различных направлений в одном микрообъеме. Традиционное возведения всех видов резки древесины к комбинации трех основных - продольной, поперечной и торцевых уже не позволяет детально анализировать большинство сложных видов резки. Еще до недавнего времени процессы остаточно полно описывали лишь средними значениями показателей и характеристиками условий, вызывающих их соответствующие отклонения. В современных условиях такой подход уже не может удовлетворить исследователей.

В последние годы в связи с бурным развитием и широким проникновением во все области знаний кибернетических идей, вычислительной техники и в связи с "математизации" знаний многих исследователей уже перестал удовлетворять традиционный аппарат, используемый для описания процессов обработки древесины, анализа их эффективности, организации и управления. Теперь все большее применение приобретают методы математической статистики и теории вероятностей, спектрального и корреляционного анализов, массового обслуживания и имитационного моделирования.

Лесозаготовительная и деревообрабатывающая отрасли производства имеют дело с особым предметом труда биологического происхождения. Поэтому здесь проявляется весьма специфические особенности, которые следует учитывать для успешного решения задач разработки технологических операций и производственных процессов, технологического оборудования и систем управления, а также задач организации и управления производством. Недооценка особенностей древесины как предмета труда, специфической технологии и оборудование уже прибегли знать неоднократными негативными последствиями в отрасли.
Основные особенности деревообрабатывающих производств можно условно разделить на четыре группы - свойства предмета труда (древесины), особенности технологии, оборудование и особенности систем управления.

Предмет труда (древесину) характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности: характеризуют, как отмечено ранее, следующие особенности: 

1. Большая неоднородность свойств даже в однородных партиях. Выражается она изменчивостью физико-механических и геометрических параметров.

2. Малая жесткость на изгиб, что обусловлено низким значением модуля упругости первого рода. Это приводит к значительной деформируемости в базировании.

3. Достаточно низкое значение удельных затрат энергии - примерно в тысячу раз меньше, чем на обработку металла.

4. Склонность к возникновению низкочастотных резонансных продольных колебаний обрабатываемого материала, обусловленное низким значением модуля упругости первого рода и периодичностью действия составляющих сил резания фрезерных головок или ножевых валов.

Согласно технологический процесс отличают следующие основные особенности:

1. Большая длина технологических потоков и коммуникаций (от потоков первичной обработки древесины до потоков изготовления плитных материалов и многих других).

2. Разнообразие видов обработки, сосредоточенных в одном производстве.

3. Массовость производства и большое количество сорто-типоразмеров деталей и полуфабрикатов, одновременно находящихся в производстве.

4. Подавляющее количество проходных технологических операций.

5. Существенно нестабильная длительность выполнения даже однородных операций. Технологическое оборудование выделяется такими своими особенностями:

1. Преимущественное место здесь занимают станки общего назначения.

2. Процессы обработки мимолетные. Скорости подачи достигают 200 м / мин, а скорости резания - 200 м / с.

3. Тяжелые условия работы; 

- Большой диапазон изменения сил резания;

- Большая запыленность, влажность, значительные перепады температур; 

- Довольно низкий уровень технологического обслуживания.

Системам управления производственными процессами свойственно следующее:

1. Широкое использование систем с оператором в контуре управления.

2. Отсутствие датчиков параметров процессов, отсутствие обоснованных должным образом метрологических основ измерения.

3. Операторы, как обычно, работают в условиях острого дефицита времени и информации.

Ритмичность производственного процесса является важным условием успешного выполнения задач как по количественным, так и по качественным показателям. Поэтому в потоковом производстве, в автоматизированных производственных системах требуется строго определенная длительность (синхронность) всех производственных операций. Несоблюдение этого требования приводит к возникновению значительных дополнительных потерь оперативного времени на деревообрабатывающих предприятиях, снижение эффективности использования оборудования и других связанных с ним технико-экономических показателей.

Для формирования математических моделей процессов обработки древесины можно выбрать разные подходы. Как было показано ранее, предмет обработки в деревообрабатывающем производстве имеет характеристики, которые можно оценить лишь с определенной вероятностью. Кроме того, сформирован определенный комплекс необходимых исходных параметров и характеристик технологического оборудования с течением времени меняется. Неизменными они оставаться не могут. По-разному также проявляется уровень подготовки и воспитания специалистов. Поэтому и сами производственные процессы имеют вероятностный или стохастический характер. В этих условиях детерминированные модели имеют весьма существенный недостаток в том, что игнорируется естественная изменчивость всех составляющих производства, в т.ч. биологическая изменчивость предметов труда - сырья.