Статьи

Облицованные древесностружечные плиты и плиты МДФ широко используются в мебельной промышленности и столярном производстве. Эти древесные плиточные материалы относятся к труднообрабатываемым, так как содержат абразивосодержащие частицы.

Твердосплавный инструмент, используемый в настоящее время при обработке абразивосодержащих материалов, интенсивно изнашивается и не обеспечивает современных требований к производительности и качеству обработки. Высокопроизводительные обрабатывающие центры, работающие с высокими скоростями резания, требуют частой смены твердосплавного инструмента.

Для увеличения износостойкости деревообрабатывающего инструмента и обеспечения высокой производительности был создан новый инструментальный материал - поликристаллический алмаз (РКД).

Поликристаллический алмаз получают путем спекания алмазных зерен на твердосплавной подложке при давлении более 60 000 атмосфер и температуре 1800 К. РКД представляет собой двухслойную пластину, состоящую из слоя поликристаллического алмаза толщиной 0,4 - 0,6 мм и твердосплавной подложки толщиной 0,8 - 2,5 мм. Алмазоносный слой состоит из зерен синтетического алмаза размером от 2 до 25 мкм, составляющих 90-92% и кобальтовой прослойки между зернами. Физико-механические свойства поликристаллического алмаза существенно отличаются от свойств других инструментальных материалов.

Физико-механические свойства инструментальных материалов (Табл. № 1)

Из приведенных данных следует, что поликристаллический алмаз превосходит по твёрдости и жесткости быстрорежущую сталь и твердый сплав, применяемые для обработки древесных материалов. Однако, показатель сопротивления развитию трещины — вязкость разрушения у РКД в 2,3 раза ниже, чем у быстрорежущей стали. Низкие вязкость разрушения и прочность при изгибе по сравнению с твердым сплавом определяют геометрию режущей кромки. В таблице №2 представлены геометрические параметры инструментальных материалов.

Геометрия режущего клина (Табл. №2)

Высокая твердость поликристаллического алмаза обуславливает его высокую износостойкость. Так показали испытания, износостойкость РКД в 40-120 раз превосходит износостойкость твердого сплава при обработке абразивосодержающиих материалов.

Обработка кромки деталей из древесных плит — одна из основных операций в мебельном производстве. Выполняется она двумя видами фрез - насадными и концевыми. Насадными фрезами оснащаются кромкооблицовочные станки и автоматические линии. Концевые алмазные фрезы в основном используются на обрабатывающих центрах CNC.

Более подробно остановимся на алмазных концевых фрезах. Алмазные концевые цилиндрические фрезы образуют прямую кромку при фрезеровании паза. Режущие алмазные пластины в большинстве случаев располагаются ассиметрично под углом к оси или по спирали, для обеспечения высокого качества обработки верхней и нижней кромок обрабатываемой детали. Диаметр цилиндрических алмазных фрез 10-25 мм, рабочая длина 22-53 мм, хвостовик d12х40 мм. - d25х60 мм, число зубьев от 1+1 до 3+3. Рабочая частота вращения 18 000- 24 000 мин-1, скорость подачи от 5 до 30 м/мин в зависимости от обрабатываемого материала и конструкции фрезы.

Алмазные концевые профильные фрезы используются для изготовления профиля по периметру детали и выборки фигурных пазов на плоскости детали. Эти фрезы в основном применяются при изготовлении фасадов из МДФ.
Алмазные фрезы, тестировались на ведущих предприятиях изготавливающих мебель и показали их высокую эффективность.
Стойкость алмазных цилиндрических фрез диаметром 20 мм и рабочей длинной 43 мм при обработке кромки дверного полотна составила 9 000 метров, а стойкость твердосплавной фрезы всего 120 метров - повышение стойкости в 75 раз. Стойкость алмазных профильных фрез на операции выборки фигурного паза на дверном полотне составила 4750 м, а стойкость твердосплавной - 80 м. - повышение стойкости на этой операции в 60 раз.
Экономические показатели от применения алмазного инструмента рассмотрим на примере алмазных профильных фрез

Суммарная стойкость алмазных фрез при РКД= 4,0 мм. и числе переточек - 10 составит 4750 м х (10перет. +1-ый период стойкости) = 52250м.

Суммарная стойкость твердосплавных фрез — 80 м. х (12перет. + 1-ый период стойкости) = 1040м.

Одна алмазная фреза за срок службы заменит 52250м: 1040м. = 50 твердосплавных фрез. Средняя стоимость одной твердосплавной профильной фрезы, изготовленной по заказу составляет порядка 1200 р. Стоимость заточки профильной твердосплавной фрезы — 50 рублей. Общая стоимость заточки твердосплавной фрезы за срок службы — 50руб.х12зат. = 600 рублей. Затраты на твердосплавную фрезу за время ее эксплуатации составят 1200 р. + 600 р. = 1800 р., а на 50 фрез — 90000 р.

Стоимость одной алмазной профильной фрезы с РКД = 4 мм. (10 переточек) составляет порядком 14000 рублей. Стоимость заточки алмазной профильной фрезы (по профилю) примерно 3500 р. и при 10 заточках составит 35000р. затраты на алмазную профильную фрезу — 14000р. + 35000 р. = 49000 р. Экономия от применения алмазной профильной фрезы составляет 90000р. — 49000р. = 41000 р. При этом повышается производительность обработки более чем в 2 раза за счет повышения скорости резания и скорости подачи и уменьшения времени простоя оборудования на замену инструмента.