При всем изобилии облицовочных материалов, используемых в производстве мебельных изделий, натуральный строганный шпон отличается безупречным внешним видом, обеспечивающим мебели высокие потребительские свойства.

Наиболее ценным принято считать строганный шпон радиального и полурадиального вида. Такой шпон имеет меньшую шероховатость поверхности листов шпона и более высокую прочность, поскольку радиальный шпон имеет меньший угол перерезания волокон вдоль. Кроме того, радиальный и полурадиальный шпон образуют более прочные и стабильные по площади клеевые швы за счет лучшего смачивания поверхности клеем. На таких поверхностях лучше сохраняются лакокрасочные материалы [1].

Согласно ГОСТ 2977-82 "Шпон строганный" годичные слои радиального и полурадиального шпона должны, в основном, иметь вид прямых линий. Данное требование к текстуре поверхности шпона обеспечивает возможность набора одинаковых по декоративности облицовок, что в результате гармонизирует внешний вид наружных поверхностей мебельного изделия.

Одним из факторов, влияющих на вид получаемого строганного шпона, является способ раскроя сырья перед строганием. По существующей технологии раскроя круглого лесоматериала на заготовки для строгания шпона пропилы формируют параллельно оси кряжа, поэтому при строгании из одной заготовки (брус, ванчес) получают шпон трех видов: радиальный, полурадиальный и тангентальный.

Для того, чтобы получить листы с линейной текстурой поверхности предложен способ [2], согласно которому при раскрое кряжа на заготовки для строгания плоскости первых двух наружных противоположных пропилов ориентируют параллельно между собой и оси кряжа, а последующие плоскости пропилов ориентируют параллельно образующей поверхности кряжа, при этом плоскости наружного и внутреннего пропилов каждой заготовки попарно параллельны между собой и перпендикулярны к плоскостям двух первых пропилов.

Схема раскроя кряжа и выполнение резов показана на рис.1.

Рис.1. Схема раскроя кряжа на ванчесы

Предлагаемый способ раскроя кряжей на заготовки для строгания шпона реализуют при выполнении следующей последовательности операций. Первоначально кряж 1 опиливают с двух сторон, при этом плоскости пропилов ориентируют параллельно оси кряжа. Затем из полученного двухкантного бруса формируют тупокантный брус 2, опиленный с четырех сторон, причем плоскости последующих двух сторон бруса формируют параллельно сбегу кряжа. Полученный тупокантный брус распиливают на два ванчеса 3 и 6 с выпиливанием сердцевинной доски 5. При выпиливании сердцевинной доски первый рез выполняют параллельно наружной плоскости тупокантного бруса, сформированной по сбегу. В результате получают ванчес 3, в котором годичные слои расположены параллельно друг другу. Затем из оставшейся от тупокантного бруса части 4 выпиливают сердцевинную доску 5, представляющую собой по форме многогранник в виде обелиска (усеченный клин). Таким образом, получают второй ванчес 6 с параллельно расположенными годичными слоями.

Полученные в результате раскроя кряжей ванчесы после гидротермической обработки подвергают строганию на шпон. Строгание ванчесов на шпон осуществляется, как правило, двумя способами: поперек (рис.2 а) и вдоль (рис.2 б) волокон.

Рис.2. Схема взаимного расположения инструмента и ванчеса: а - строгание поперек волокон; б - строгание вдоль волокон; 1 - строгальный нож; 2 - ванчес; 3 - лист шпона

Ранее проведенными исследованиями [3] установлено, что изменение шероховатости поверхности строганого шпона по сечению ванчеса в значительной степени обусловливается величиной угла встречи ножа с годичными слоями. При строгании ванчеса под острым углом встречи ножа с годичными слоями поверхность шпона имеет меньшие значения шероховатости, т.е. получается более качественной.

Для расчета угла встречи ножа с годичными слоями воспользуемся схемой, изображенной на рис.3 а. Известно, что угловой коэффициент касательной к кривой f (x), проходящей через данную точку, равен производной от этой функции в данной точке, т.е.:

f ў (x) = tg j,

где j - угол между касательной к кривой f (x), проведенной через данную точку и положительным направлением оси ОХ.

Исходя из схемы, изображенной на рис.3а, имеем:

f ў (x_А) = tg b_k.

Зная уравнение окружности:

,

находим производную:

или

.

Тогда

,

.

строганный шпон мебельное изделие

Итак, угол встречи ножа с годичными слоями a_k в плоскости реза, параллельной оси ОХ, при перемещении ножа поперек годичных слоев слева направо определяется как:

, (1)

где х_А - расстояние от центра к периферии ванчеса вдоль оси ОХ;

р - расстояние от центра к периферии ванчеса вдоль оси ОY.

Ширина годичного слоя в плоскости реза, расположенной на расстоянии p от центра ванчеса вдоль оси OY, согласно рис.3 б, определяется зависимостью

, (2)

где а - ширина годичного слоя в радиальной плоскости реза вдоль оси ОХ.

Рис.3. Расчетные схемы: а - угла встречи ножа с годичными слоями; б - расстояния между годичными слоями в плоскости реза

На основе формулы (1) были проведены расчеты и построены зависимости изменения угла встречи ножа с годичными слоями. Характер зависимостей, изображенных на рис.4, показывает, что угол встречи ножа с годичными слоями от периферии к центру ванчеса (рис.4а) в плоскости реза превышает значение в 90 градусов. При этом, чем ближе к центру ванчеса расположен годичный слой, тем угол встречи больше. Диаметрально противоположная картина наблюдается при движении ножа от центра к периферии ванчеса (рис.4б). Угол встречи ножа с годичными слоями от центра к периферии вдоль оси OY уменьшается, а вдоль оси OX увеличивается. В целом же на рассматриваемой плоскости листа шпона угол встречи ножа с годичными слоями составляет менее 90 градусов. Суммируя результаты анализа зависимостей, изображенных на рис.4, можно констатировать, что в плоскости реза даже при раскрое кряжа по сбегу получаем поверхность листа шпона с нестабильной шероховатостью, поскольку угол встречи ножа с годичными слоями изменяется от 0 до 180 градусов.

а б

Рис.4. Зависимости изменения угла встречи ножа с годичными слоями:

а - угол встречи ножа с годичными слоями при строгании от периферии к центру ванчеса; б - угол встречи ножа с годичными слоями при строгании от центра к периферии ванчеса;

Поэтому с позиций обеспечения меньшей шероховатости поверхности шпона перспективно использовать станки с продольным строганием ванчесов на шпон [4], поскольку обеспечивается постоянство угла встречи ножа с годичными слоями, при этом угол всегда меньше 30 градусов.

Не менее важным показателем качества поверхности строганого шпона является его текстура. Предлагаемый способ раскроя кряжей позволяет получать радиальный по внешнему виду шпон, который более технологичен при изготовлении лицевых поверхностей с одинаковым рисунком в мебельном производстве. Надо также учитывать ширину годичных слоев, которая влияет на декоративные свойства шпона. Так для тропических пород широкие годичные слои нередко делают тангентальный шпон более предпочтительным [5]. Однако ширина годичных слоев у лиственницы небольшая и на поверхности шпона будет зависеть от их ширины в радиальной плоскости реза и от расстояния от центра кряжа до плоскости реза (строгания).

На рис.5 изображены зависимости ширины годичных слоев на поверхности листов шпона, построенные на основе формулы (2). В расчетах среднее значение ширины годичного слоя в радиальной плоскости реза вдоль оси ОХ принято равным 0,5 мм [6].

Рис.5. Зависимости изменения ширины годичных слоев на поверхности листа шпона от центра к периферии в плоскости реза: 1 - плоскость реза на расстоянии 10 мм по оси OY; 2 - плоскость реза на расстоянии 120 мм по оси OY;

Графики зависимостей изменения ширины годичного слоя на поверхности шпона показывают, что наибольшую ширину имеют годичные слои, расположенные в срединной части плоскости листа шпона. Однако, начиная с 40-го годичного слоя (расстояние примерно 20 мм от середины листа) ширина последующих слоев изменяется незначительно и находится в интервале 0,5 …0,8 мм. Следовательно, можно предполагать о равнослойности текстуры на поверхности шпона при данном способе строгания, а некоторое увеличение ширины годичных слоев его срединной части придает поверхности дополнительную декоративность текстуры.

Таким образом, предлагаемый способ раскроя кряжей на ванчесы и последующее их строгание вдоль волокон могут обеспечить возможность формирования строганного шпона с текстурой радиального вида, пониженной шероховатостью поверхности и более технологичное изготовление лицевых поверхностей с одинаковым рисунком в производстве мебели.

Библиографический список