UNIVERZITET U KRAGUJEVCU FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA – ČAČAK
SEMINARSKI RAD
OBRADA DRVETA PREDMET: TEHNOLOŠKI PROCESI
Profesor:
Student:
Prof Dr Snežana Radonjić
Goran Marinković, ind. br. 916/2012
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta Čačak, januar, 2013.
Sadržaj: Uvod.....................................................................................................................................3 1. Proizvodnja drveta...........................................................................................................4 1.1. Drvni ostaci u industriji prerade drveta....................................................................6 1.2. Vrste rezanog drveta.................................................................................................8 2. Izrada furnira....................................................................................................................9 2.1. Izrada furnira struganjem.............................................10 2.2. Izrada furnira rezanjem...........................................................................................10 2.3. Izrada furnira ljuštenjem.........................................................................................10 3. Proizvodnja šperploče..............................................................11 3.1. Panel ploče.......................................................12 3.2. Iverica.....................................................................................................................12 4. Tehnologije za proizvodnju peleta....................................................14 5. Alatne mašine za obradu drveta......................................................16 Listovi testera jarmača...................................................................................................16 Mašine za razdvajanje....................................................................................................16 5.1. Jarmače................................................................16 5.2. Trakaste testere...............................................17 5.2.1. Stone trakaste testere........................................17 5.2.2. Rastružne trakaste testere...................................17 5.2.3. Trakaste testere trupčare.......................................18 5.3. Kružne testere.....................................................18 5.4. Lančane testere.......................................................18 5.5. Rendisaljke..............................................................................................................19 5.5.1. Ravnalice..........................................................................................................19 5.5.2. Debljače................................................19 5.6. Glodalice.........................................................19 5.7. Bušilice.........................................................21 5.7.1. Bušilice za uzdužne rupe.....................................21 5.8. Brusilice.........................................................21 5.8.1. Trakaste brusilice..............................................22 5.8.2. Valjkaste brusilice..............................................22 5.8.3. Pločaste brusilice..........................................23 5.9. Strugovi..........................................................23 5.9.1. Strugovi za uzdužnu i ravnu obradu...............................23 5.9.2. Automatski strugovi...........................................23 5.10. Mašine za razdvajanje...........................................................................................24 5.11. Ljuštilice za furnir.................................................24 5.12. Mašine za obradu deformacijom......................................25 5.13. Kombinovane i specijalne mašine...................................25
2
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Zaključak...........................................................................26 Literatura:.......................................................................................................................27
Uvod Drvo je zahvalan materijal pre svega zato što se može višestruko koristiti, a rušenje građevina od drveta se svodi na njihovo rastavljanje. Nosivost drveta je velika, a savremena tehnologija omogućava pravljenje nekada nezamislivih drvenih nosača od tzv. „lepljenog lameliranog drveta“, kod koga se tanke daske međusobno spajaju pomoću
3
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
posebnih lepila pod presom. Drvo je otporno na razne uticaje i, naizgled paradoksalno, drveni delovi konstrukcije otporniji su na vatru od čeličnih ekvivalenata. Glavne vrste šumskog drveća su: bukva, topola i hrast kao predstavnici listopadnog drveća, a crni bor i smreka kao predstavnici četinara. Iako ubedljivo najveći udeo u šumama Srbije ima bukva sa preko 40%, topola je veoma pogodno drvo za uzgajanje kao energetska sirovina, pošto je njen godišnji zapreminski prirast mase mnogo veći nego što je to slučaj sa drugim vrstama drveća u Srbiji. Drvo se može koristiti delimično ili potpuno obrađeno. Delimično obrađeno je pogodno samo za privremene građevine, jer se razne štetočine mogu naseliti u drvene delove građevine ukoliko sa njih nije odstranjena kora. Obrađeno drvo u obliku greda, talpi, dasaka, stubova ili oblica koristi se za izradu trajnih konstrukcija. U građevinarstvu se drvo može koristiti za sve delove zgrade: za zidove (kod brvnara), za stubove, grede itd. U građevinskim konstrukcijama drvo se deli na dve klase: tvrdo i meko drvo. U prvu klasu spadaju lišćari: hrast, bukva, cer, granica itd, a u drugu uglavnom četinari: jela, smrča, ariš, bor, ali i topola. Meko drvo je manje nosivosti, ali je i lakše za obradu i prevoz od tvrdog drveta, te se zbog toga češće koristi. Osim u građevinarstvu, u kome se koristi i kao konstruktivni, ali i kao završni materijal (lamperija, parket, brodski pod itd.), drvo se koristi i u industriji nameštaja i u drugim raznim industrijama: industriji papira, hrane, posuđa, tekstila itd.
1. Proizvodnja drveta Odraslo drvo se sastoji od stabla, debelih grana, tankih grana i panja sa korenom. Proizvodnja drveta je izražena kroz obim seče drveta. Pod pojmom „seče drveta“ u zvaničnim statističkim biltenima podrazumeva sve komercijalne sortimente drva a takode
4
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
i drvne ostatke. Što se tiče lica koja se bave sečom, šumska preduzeca i gradani su glavne kategorije koji se bave sečom drveta u šumi. Što se tiče vrsta drveća posečenih u šumi, najveći udeo ima bukva iz čistih staništa, dostižuci 40% ukupnog obima seče drveta u šumi. Topola nije bila vrlo često drvo, ali ova vrsta drveta je zasađivana u poslednjih par decenija, naročito pored kanala, velikih reka, puteva, a i kao šume. Sada topole imaju značajni udeo u ukupnom obimu seče drveta i u ukupnoj površini pod šumom. Slika 1. Izgled trupaca dobijenih sečom drveta
Sledeći sortimenti su rezultat seče drveta: sečeno drvo za dalje rezanje i proizvodnju različitih vrsta tehničkog drveta, drvo za potporne stubove u rudnicima pod zemljom, drvo za proizvodnju celuloze i papira, ogrevno drvo, i drugi proizvodi od drveta uključujući one za proizvodnju ploča. Najveći udeo (oko 50%) seče drveta iz šuma se iskoristi kao gorivo. Druga polovina (oko 50%) seče drveta iz šuma je za proizvodnju nameštaja, industriju celuloze i papira, proizvodnju potpornih stubova i druge svrhe. Zajedno sa nameštajem, rezano drvo predstavlja najčešci proizvod od šumskog drveta u Srbiji. Pilane čine oko 60% ukupnog broja preduzeća drvne industrije, a rezano drvo čini oko 37,2% izvoza svih proizvoda od šumskog drveta.1
Slika 2. Proizvodnja rezanog drveta na pilani
1
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010
5
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Rezano drvo predstavlja osnovni materijal iz kojeg se izrađuje nameštaj i građevinska stolarija. Zbog deficitarnosti rezano drvo je, poslednjih nekoliko decenija zamenjivano drugim drvnim i sintetičkim materijalima. No, i pored toga, u proizvodnji nameštaja i građevinske stolarije njegovo učešće je najznačajnije. Šper ploče su izrađene od neparnog broja listova furnira, koji su međusobno slepljeni tako da su drvna vlakanca susednih listova u konstrukciji ploče naizmenično ukrštena. Obično se rade od tri, pet, sedam i devet slojeva u debljinama od 3 do 25 mm. Najčešće se proizvode od ljuštenog bukovog i topolovog furnira. Ploče vlaknatice su drvni materijali koji se dobijaju od drvnih vlakana sa ili bez dodavanja vezivnih sredstava. Ploče se sastoje od drvnih vlakana ili od snopova vlakanaca, a formiraju se u ravne tepihe. Spajanje vlakanaca se postiže ispreplitanjem vlaknaste materije kao i adhezivnim dejstvom vezivnih sredstava u drvetu ili dodavanjem lepka. Ploče iverice se rade od iverja lignoceluloznih materijala, najčešće drveta, koje je međusobno vezano sintetičkim lepkovima. Međusobno vezivanje iverja se postiže delovanjem pritiska i temperature u vrućim presama.2 1.1. Drvni ostaci u industriji prerade drveta Kao rezultat perade drveta postoje tri glavne vrste ostatka prema veličini: kora, krupni ostaci nakon sečenja oblovine i sitni ostaci (piljevina, strugotina, drvna prašina). Obično je u pilanama od ukupne količine drveta koja se prerađuje izmedu 50 i 65% komercijalni proizvod, a ostatak je drvni otpad. U zavisnosti od kvaliteta ostatka, na primer da li je kora skinuta ili ne, ostatak može da se koristi za proizvodnju drvenih ploča. U drugom slučaju ostatak se može koristiti kao ogrev. 2
Skakić D., Krdžović A.: Finalna prerada drveta, Šumarski fakultet, Beograd, 2002
6
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Za različite proizvode od drveta različiti procesi se sprovode i različiti su odnosi između količine komercijalnog glavnog proizvoda i količine ostataka. Ali generalno, količina drvnog otpada je oko 50%. Na primer pri proizvodnji finalnih drvenih proizvoda, kao na primer nameštaja, količina otpada je i preko 50%. U finalnoj preradi drveta, proizvodnji nameštaja, prozora i vrata, koristi se osušeno rezano drvo. Količina ostatka zavisi od finalnog proizvoda i primenjene tehnologije.3 Slika 3. Izgled drvnih ostataka posle industrijske prerade drveta
Proizvodnja rezanog drveta predstavlja jednu od najstarijih i najvažnijih grana drvne industrije. Rezanje predstavlja osnovnu operaciju u proizvodnji rezanog drveta a sastoji se u rastavljanju oblog drveta na više delova prizmatičnog oblika pomoću alata – testere. Testera se može pokretati ručno ili mehanički, u pilanama se upotrebljavaju testere koje se pokreću mehanički. 3
Skakić D., Krdžović A.: Finalna prerada drveta, Šumarski fakultet, Beograd, 2002
7
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Slika 4. Različiti oblici sirovine (drvnog otpada)
1.2. Vrste rezanog drveta Sistem klasifikacije rezane građe veoma je složen iz više razloga: rezana građa proizvodi se iz velikog broja vrsta, dimenzija i kvaliteta pilanskih trupaca; rezana građa upotrebljava se na različite načine i u različite svrhe; tehnički propisi o preuzimanju rezane građe razvijali su se empirijski, a običaj i navike na tom području predstavljaju smetnju da se pojednostavi sistem klasifikacije rezane građe. Rezana građa četinara i lišćara razvrstava se po kvalitetu na osnovu standarda ili specifikacija, koje su sastavni deo kupoprodajnih ugovora rezane građe. Rezna građa se može podeliti na rezanu građu za neposrednu upotrebu i rezana građa za dalju preradu. Razlikujemo sledeće postupke rezanja trupaca:4 • • •
uzdužno rezanje prizmiranje četvrtinsko rezanje
Rezanje uzdužno(Slika 4a) je način rezanja kojim se prirodni oblik trupaca rastavlja paralelnim uzdužnim rezovima u daske jednake ili različite debljine. Ovo rezanje može 4
Brkić M., Janić T.: Tehničko-tehnološka rešenja briketiranja i peletiranja biomase, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 2006., str. 38-39
8
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
biti simetrično i asimetrično, a broj dasaka paran ili neparan; kada je broj neparan, centralna daska je s uklopljenim srcem, a kada je parna, dve srednje daske su s prerezanim srcem. Prizmiranje (Slika 4b)je način rezanja kojim se prirodna forma trupca reže na prizmu pri čemu se dobija daska jednake šiirine. Kod prizmiranja trupac se reže na daske u dva maha. Kod drugog rezanja obrće se prizma na bok, za 90°, i razrezuje na daske. Visina prizme odnosno širina daske uslovljena je prečnikom i kvalitetom trupca i trgovačkim propisima po maksimalnoj širini rezane građe. Četvrtinsko rezanje (Slika 4c)kod njega trupci se najpre razrežu a zatim se učetvrte. Svaka takva četvrtina se dalje prerađuje. Rezanje se vrši testerom jarmačom ili trakastom testerom. Rezanje postaje sve uže, dok na kraju ne ostane jedna četvrtina.5 Slika 5a,b,c. Tehnika struganja a)struganje uzdužno, b)tehnika prizmiranja, c)rezanje na četrvt A
B
C
2. Izrada furnira 5
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010
9
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Furniri su tanki listovi drveta dobijeni struganjem, rezanjem ili ljuštenjem. Debljina listova furnira iznosi od 0.2 do 10.0 mm, najčešće su debljine od 0.5 do 3.5 mm. Prema tehnološkom procesu prizvodnje furnir se deli na strugani, rezani i ljušteni. Prema načinu obrade furniri se dele na okrajčene i neokrajčene. Prema načinu pripreme furniri se dele na plemenite i slepe. Strugani i rezani furniri se upotrebljavaju za oplemenjavanja lica nameštaja, za oblaganje dvorana, za intarzijske radove i sl. To su plemeniti furniri kojim se iskorišćavaju estetska svojstva drveta: boja, tekstura i sjaj. debljina ovih furnira iznosi od 0.5. do 1.0 mm, a izuzetno 2.0 mm. Slepi furniri, ili unutrašnji ili donji furniri, zovu se furniri koji služe kao podloga plemenitom furniru. pri upotrebi slepog furnira ne iskorišćavaju se estetska svojstva drveta. Debljina slepog furnira je uvek veća od debljine plemenitog furnira. Za slepi furnir upotrebljava se lošiji furnir relativno homogene strukture, i to od topolovine, lipovine, bukovine, javorovine i drugih vrsta.6
2.1. Izrada furnira struganjem Furniri se mogu izrađivati struganjem na furnirskom jarmu ili segmentnoj kružnoj testeri. Testera je debela oko 0.9 mm, zubi su joj trouglasti, razvrnuti naizmenično na obe strane, na svaku od 0.25 do 0.30 mm, a mogu rezati u oba smera. Prečnik testere je 2050 mm, broj okretanja 488 o/min a brzina rezanja 52 m/s. Pre struganja drvo ne treba omekšavati, pa mu se ne menja boja. Ipak je izrada furnira struganjem napuštena jer se preko polovine skupog drveta pretvara u strugotinu. 2.2. Izrada furnira rezanjem Trupci za furnire se razrezuju trakastom testerom ili na horizontalnoj jarmači. Dobijeni komadi zagreju se, okorevaju, očiste četkama i iz njih se uklone strana tela, npr. komadi kamena ili metala, a zatim se prerađuju na mašini s furnirskim nožem. Mašina za proizvodnju furnira rezanjem može biti horizontalna i vertikalna. Rezni furniri mogu se sušiti prirodno kada su povoljni uslovi, leti, a preko cele godine se mogu sušiti u sušarama za furnire. 2.3. Izrada furnira ljuštenjem Sirovine za proizvodnju ljuštenog furnira su trupci za ljuštenje od drveta bukve, javora, lipe, breze, topole, jasike, vrbe i nekih vrsta četinara. Ljušteni furnir proizvodi se na ljuštilicama, konstruisanim na principu teških strugarskih mašina. Ljušteni furnir služi pretežno za proizvodnju šperovanog drveta. Ljuštilica je teška tako da se ne trese za vreme ljuštenja. Zagrejan, očišćen, pregledan i prekraćen trupac namesti se pomoću dizalice ili automatski u ljuštilicu, obradi se na oblik valjka a zatim ljušti. 6
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010
10
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Za vreme ljuštenja trupac se okreće oko svoje uzdužne ose, a k središtu mu se približava nož. Nož se odbija od vetikalne ravni koja dodiruje trupac za slobodni ugao α=0...5° koji se na modernim ljuštilicama smanjuje jer bi se brzo trošio i delovao poput kočnice, pa bi se za ljuštenje tropilo previše energije. Slika 6. Postavljanje noža i pritisne letve za ljuštenje trupaca različitih prečnika
Nož je naoštren pod uglom β=15...23°. Slobodni ugao i ugao pod kojim je narezan nož zajedno čine ugao rezanja γ=α+β različit za različite vrste drveta. Pritisna letva namešta se iznad oštrice noža u vertikalnom smeru. Furniri se suše da im se sadržaj vlage svede na 6...8% kako bi se mogao lepiti. Furniri se suše u tunelskim sušionicama koje imaju 2 do 6 spratova, a suše se pri temperaturi od 130°C a neke vrste drveta i 170°C. Čvorovi se mogu odstraniti iz furnira ručno ili mašinom i na njihovo mesto da se zalepi komadić drvenog furnira od iste vrste drveta, jednake debljine, podjednake boje i teksture. Raimannov automat za krpljenje furnira može u minutu iseći i zakrpiti od 20 do 30 čvorova.7
3. Proizvodnja šperploče
7
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010
11
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Šperploča je sastavljena od neparnog broja unakrsno slepljenih furnirskih listova. dele se na obične, brodske i avionske. Obične šperploče se izrađuju od ljuštenih furnirskih listova. Listovi se lepe tako što se listovi iznad i ispod centralnog lista moraju lepiti istim redosledom s obzirom na vrstu drveta, smer vlakana, fizička svojstva, debljinu i sadržaj vlage. Obične šperploče debljine 3,4,5 i 6 mm izrađuju se od tri furnirska lista, ploče debljine 7 mm od tri ili pet furnirskih listova, ploče debljine 8,10 i 12 mm izrađuju se kao i obične, ali lepilo treba da je otporno prema vodi, pa se upotrebljavaju na brodovima. Brodske šperploče mogu se izrađivati i deblje od običnih. Avionske šperploče izrađuju se od vrlo tankih furnirskih listova, a lepe se lepilima na bazi veštačkih smola, a upotrebljavaju se za gradnju aviona i jedrilica. Prednosti šperploča u odnosu na puno masivno drvo jesu: postojanost oblika,jednolika čvrstoća, veća savitljivost, ekonomičnost i mogućnost proizvodnje velikih površina, otpornost prema pucanju pri ukucavanju eksera i bušenju. Šperploče se kod nas najčešće izrađuju od bukovine. Furniri se mogu premazivati lepilom i u mašini za sastavljanje furnira (spajačice). Kroz spajačicu za uzdužno sastavljanje furniri se transportuju u smeru vlakanaca brzinom od 3 do 38 m/min, a kroz spajačicu za poprečno sastavljanje poprečno na taj smer brzinom od 1 do 5 m/min. Lepak veže za vreme transportovanja kroz mašinu. U proizvodnji šper – ploča lepak se nanosi na obe strane srednje ploče pomoću mašine koja ima 2 ili 4 vljka. Valjci imaju površinu od gume ili metala, a izbrazdani su na različite načine. 8 3.1. Panel ploče Panel ploča sastoji se od srednjeg sloja sastavljenog od letvica ili ljuštenog funira i obložnih furnira kojima je smer vlakana poprečan u odnosu na smer valakana letvica. Letvice i obložni furniri spojeni su lepkom. Panel – ploče debele su od 13 do 45 mm. Za ploče debele od 13 do 20 mm iznosi tolerancija ± 0.5 mm, a za ploče od 22 do 45 mm ± 0.8 mm. Tolerancija za dužinu i širinu iznosi ± 5 mm. Razvrstavaju se prema kvalitetu obložnih furnira na klase I/II i II/II. Srednji sloj od ljuštenog furnira kvalitetniji je od letvica, ali je skuplji, jer su furniri skuplji od rezanog drveta. Obe strane srednjeg sloja panel – ploče se namažu lepkom, oblože rezanim ili ljuštenim furnirima mekih lišćara, parene bukovine debelim od 2 do 4 mm i presuju u hidrauličkoj presi, gde lepak otvrdnjava usled delovanja toplote pod pritiskom. Nakon resovanja ploče treba da odleže najmanje 2 nedelje; za to vreme završi sve vezanje lepka i vlaga se u pločama jednolično rasporedi. Ploče se krajče kružnim testerama na definitivne dužine i širine i na pravougaoni oblik, a zatim bruse kao šperploče. Pri isporuci iz fabrike ploče treba da imaju oko 10% vlage.9 3.2. Iverica
8
9
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010 Skakić D., Krdžović A.: Finalna prerada drveta, Šumarski fakultet, Beograd, 2002., str. 72
12
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Iverica je ploča od strugotine drveta ili drugih ligno – celuloznih materijala slepljenih organskim bezivom pod delovanjem toplote, pritiska, vlage i katalizatora. Ploče iverice se razvrstavaju prema zapreminskoj težini na lake, srednje teške i teške. Lake ili izolacione iverice imaju zapremisku težinu od 0.25 do 0.40 g/cm3. Upotrebljavaju se za izolaciju zvuka i toplote. Najviše se proizvode srednje teške iverice koje mogu biti jednoslojne ili višeslojne. Upotrebljavaju se za nameštaj, vrata, unutrašnja uređenja, pregradne zidove, unutrašnjost brodova i gradnju kuća. Za 1 m3 iverice potrebno je od 2.2 do 2.5 prostornih metara drva. Slika 7. Proizvodnja ploča iverice
Za proizvodnju iverja razvile su se dve vrste mašina, jedne ga izrađuju rezanjem noževima, a druge mlevenjem. Noževi mašina za izradu iverja rezanjem, koji određuju dužinu iverja, razmaknuti su od 20 do 40 mm.10
10
Skakić D., Krdžović A.: Finalna prerada drveta, Šumarski fakultet, Beograd, 2002., str. 73
13
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta 4. Tehnologije za proizvodnju peleta
Najprostija linija za proizvodnju peleta je ona instalirana u okviru neke pilane, gde su piljevina i sitni ostaci pri seči, sirovina za proizvodnju peleta. U tom slučaju sirovina za pelete je suva, nije potrebna sušara niti mlin za drvni otpad, a najveća pažnja treba da se obrati na zaštiti drvnog otpada od upada nečistoća (metalnih predmeta). Pored toga, ako je kapacitet proizvodnje peleta mali, na primer 300 tona godišnje (1 t/dan), onda jedina mašina u fabrici peleta je mašina za presovanje odnosno za pravljenje peleta. Sve druge aktivnosti mogu biti obavljenje manje ili više ručno, kao što su pakovanje, interni transport i skladištenje. Ako se sirovina sastoji od kore ili drugog krupnijeg komada drveta, zatim vlažna piljevina ili sečka, i ako je kapacitet relativno veliki, preko 10 000 t/god. (30t/dan), onda se fabrika peleta sastoji od više mašina za znatnim stepenom automatizacije.11 Slika 8. Raspored opreme u postrojenju za proizvodnju peleta
• • • • • • • • •
Furnace - ložište Dryer - sušara Crusher - mlin Dust collector – odvajač prašine Bucket conveyor - transporter sa koficama Pellet mill - presa za pelete Grading sieve - sito za odvajanje sitnih komadića od peleta Srew conveyor – pužni transporter Coller - hladnjak
11
Brkić M., Janić T.: Tehničko-tehnološka rešenja briketiranja i peletiranja biomase, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 2006., str. 46
14
SEMINARSKI RAD • •
Obrada drveta
Dust collector - odvajač prašine Fan – ventilator
Proces proizvodnje peleta počinje prijemom sirovine (istovar iz kamiona ili železničkog vagona). Potom se sirovina skladišti, pri čemu sistem treba da omogući optimalno skladištenje za dalje manipulacije. Sirovina mora da se očisti na taj način što ona prolazi kroz sita i magnetni odvajač kako bi se uklonile nečistoće kao što su kamenje i metalni predmeti. Slika 9. Presa za pravljenje peleta i njeni ključni delovi (valjak i doboš)
Peleti se prave u presama pod velikim pritiskom. Pripremljena sirovina za pravljenje peleta se stavlja u presu. Proces presovanja se izvodi valjcima koji mlevenu drvnu masu koja se stavlja u doboš sa malim rupama na kružnom zidu istiskuju kroz te rupe.12
12
Brkić M., Janić T.: Tehničko-tehnološka rešenja briketiranja i peletiranja biomase, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 2006., str. 47
15
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
5. Alatne mašine za obradu drveta13 Mali otpori rezanja i male količine toplote koje se razvijaju na oštricama alata omogućavaju velike brzine rezanja (do 90 m/s), velike brzine pomaka (do 80 m/min) i velike brojeve obrtaja (do 28.000 o/min) koji su karakteristični za te mašine. Razvrstavanje mašina za obradu drveta vrši se prema području primene, prema vrsti obrade, prema ugrađenom alatu i prema drugim kriterijumima. U sledećoj tabeli usvojeno je razvrstavanje prema primenjenom alatu. Vrsta drveta
Obrada strugotine
Grupe mašina Jarmače Trakaste testere Kružne testere Lančane testere
Primenjeni alati Listovi testera jarmača Beskonačne trakaste testere Kružne testere Lančane testere
skidanjem Rendisaljke Glodalice
Vratila s noževima Glodala, glave s noževima
Lančane glodalice Bušilice Brusilice Strugovi
Lančana glodala Burgije Brusne folije Strugarski noževo
Sečiva za odrezivanje, prorezivanje i Mašine za razdvajanje Obrada bez skidanja Mašine za obradu cepanje strugotine Modeli, matrice, patrice, žigovi deformacijom
Kombinovana obrada
Prostorno mašine Tehnološki mašine
kombinovane Grupa nezavisnih alata kombinovane Tehnološki kombinovani alati
5.1. Jarmače Jarmače su namenje uzdužnom rezanju trupaca. Alat – listovi testere učvršćeni u jaram – svojim naizmeničnim kretanjem izvode rezanje, a pomak se ostvaruje prinudnim kretanjem drveta u ravni testere približno upravno na pravac kretanja. Naizmenično kretanje testera ostvaruje se mehanizmom krivaje. Vertikalne pune jarmače su najrasprostranjenije primarne strugarske mašine i služe u prvom redu za masovnu proizvodnju rezane građe čtinara. Imaju čvrst zatvoren okvir jarma (Slika 4) u koji se učvršćuje i do 24 lista testera.
13
Preuzeto u celini: Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010
16
SEMINARSKI RAD • • • •
Obrada drveta
Slika 10. Šematski prikaz ravnih vrsta jarmova vertikalni puni jaram vertikalni bočni jaram horizontalni jaram horizontalni jaram za furnire
Bočne jarmače služe uglavnom za prizmiranje trupaca kao pomoćne mašine pred punim jarmačama. Ređe se upotrebljavaju kao samostalne mašine. Kapacitet im je do 1 m3/h. Horizontalne jarmače za furnire. list testere postavljen u vertikalnoj ravni izvodi horizontalno glavno kretanje brzinom od oko 7m/s. Pomoćno kretanje se izvodi pomoću kolica odozdo naviše brzinom do 1.5 m/min. Snage se kreću oko 5 kW. 5.2. Trakaste testere Trakaste testere se upotrebljavaju za uzdužno i poprečno odrezivanje. Alat – nazubljena beskonačna traka – vršeći ravnomerni obvojni hod v preko oboda točkova reže svojim slobodno razapetim delom. Pomak se ostvaruje kretanjem materijala normalno na ravan točkova. 5.2.1. Stone trakaste testere Stone trakaste testere spadaju u najosnovnije stolarske mašine. Služe za uzdužno i poprečno rezanje za izradu ravnih i zakrivljenih površina i za ostale vrste rezanja u završnoj preradi drveta. Isključivo su vertikalne konstrukcije. Pomoćno kretanje je ručno. Za izvesne poslove primenjuje se i dodatni aparat za pomak, montiran an stolu. 5.2.2. Rastružne trakaste testere Rastružne trakaste testere najčešće se primenjuju u strugarama i sandučarama za uzdužno rezanje dasaka i greda raznih veličina. One prave uzdužni rez izneđu dve prethodno ravne obrađene površine. U principu rade kao i sone trakaste testere. Pomoćno kretanje ostvaruju motornom silom preko dva para pomičnih valjaka. Biranje debljine reza je ručno ili električno.
17
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
5.2.3. Trakaste testere trupčare Trakaste testere trupčare primenjuju se za uzdužno rezanje trupaca i krupnije građe. Imaju sličnu ulogu kao jarmače. Rade na principu rastružnih trakastih testera od kojih se u osnovi razlikuju po kolicima za trupce. U poređenju sa jarmačama trakaste testere trupčare se odlikuju manjim rezom, tačnijim i kvalitetnijim rezom, mogućnošću rada sa nesortiranom oblovinom, rezanjem većih prečnika trupaca i mogućnošću biranja debljine daske prema osobinama drveta pre svakog reza, ali zapstaju u učinku, zah tevaju kvalifikovanu radnu snagu i osetljive su na strana tela i smolu u drvetu. 5.3. Kružne testere Kružne testere se upotrebljavaju za poprečno i uzdužno odrezivanje drveta. alat – po obodu nazubljena tanka kružna ploča (list testere) – okrećući se oko svoje ose izvodi glavno kretanje rezanja, v, a pomak s′ vrši se u ravi ploče, po pravilu nasuprot smeru kretanja zuba (Slika 11). Kružne testere se razvrstavaju prema sledećim namenama: za poprečno, za uzdužno, za poprečno i uzdužno rezanje. • • • • • • •
Slika 11. Osnovni agregat kružne testere 1 specijalni elektromotor za kružne testere 2 list kružne testere 3 vratilo 4 stezne ploče D prečnik lista kružne testere A visina motora B najveća dubina reza
5.4. Lančane testere Lančane testere su namenjenepoprečnom odrezivanju teških komada. Alat u obliku beskonačnog lanca čiji su članci sa spoljne strane izvedeni kao zubi testere vrši rezanje obvojnim kretanjem oko dva ili više lančanika, a pomak se vrši u ravni kretanja lanca upravno na pravac rezanja. Lančane testere omogućavaju prerezivanje neograničeno
18
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
dugačkih komada debljine od 300 do 2000 mm. Zato se izrađuju kao pokretne mašine za seču šume i prerezivanje trupaca. 5.5. Rendisaljke Rendisaljke su namenjene finoj obradi ravnih površinakoje su prethodno obrađene uglavnom testerama. Alat – vratilo s uzdužno postavljenim noževima – okrećući se oko svoje ose izvodi glavno kretanje rezanja, a pomak se vrši nasuprot smeru kruženja sečiva. Staza oštrica noževa prema drvetu pri rendisanju sa konstantnom brzinom pomaka produžena je cikloidno, zato se dobija talasasti profil obrađene površine. Rendisaljke se izvode kao ravnalice, kao debljače i kao kombinovane ravnalice-debljače. 5.5.1. Ravnalice Ravnalice se namenjene ravnanju uskih površina dasaka pri izradi sastavaka. Pomoćno kretanje je ručno, ređe dodatnim aparatom za pomak, koji se postavlja iznad vratila sa noževima. Uobičajene radne širine iznose od 400 do 1000 mm, brzine rezanja su od 25 do 30 m/s, a snaga od 2 do 4,5 kw. Za kvalitetan i siguran rad potrebno je da raspon između usnica bude mali, što se postiže pogodnom kinematikom visinskog podešavanja stolova. 5.5.2. Debljače Debljače su namenjene finoj obradi paralelnih površina na određenu debljinu. Za tačan rada neophodna je velika stabilnost postolja, što se najbolje postiže okvirnom konstrukcijom. Uobičajene su radne mašine od 400 do 1300 mm. Kombinovane ravnalice-debljače se u osnovi sastoje od jedne debljačeiznad čijeg su radnog stola postavljena druga dva stola, koji u sklopu sa istim vratilom za noževe sačinjavaju ravnalicu. Širina rendisanja iznosi oko 600 mm. 5.6. Glodalice Glodalice su namenjene izradi raznovrsnih profilisanih ravnih i zakrivljenih površina. Profilisane ili ravne oštrice alata za glodanje, okrećući se oko ose vretena, izvodde glavno kretanje rezanja, pomak se vrši nasuprot smera kretanja zuba. Kinematika procesa glodanja slična je kinematici rendisanja, ali se alati razlikuju: noževi za rendisanje su duži, s ravnim oštricama; alati za glodanje (Slika 12.) imaju kraće obično profilisane oštrice, a učvršćuju se, kao posebni element na prepušteni deo vratila mašine. Slika 12. Primeri alata za glodanje 1 profilno glodanje, 2 profilni noževi, 3 univerzalna glava za noževe
19
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Glodala se izrađuju od nelegiranih i legiranih alatnih čelika ili sa oštricama od tvrdih metala. Uglovi zuba su α<15°, β<35°, γ<45°. Postoji više vrsta glodalica: stone glodalice, visokostružne glodalice, nadstone glodalice, kopirne glodalice i glodalice za zupce. 5.6.1. Stone glodalice Stone glodalice služe za raznovrsna oblikovanja i široko se primenjuje u industriji i zanatskoj proizvodnji. Zbog visokog broja obrtaja, koji se i kod niskoturažnih glodalica kreće do 600 o/min, konstrukcija mora biti čvrsta, a zakretne mase uravnotežene. Pomoćno kretanje je ručno ili pomoću dodatnog aparata za pomak. 5.6.2. Visokoturažne glodalice Visokoturažne glodalice su namenjene za izradu čistih površina koje ne treba naknadno obrađivati. Potrebne velike brzine rezanja omogućene su primenom sečiva od legiranih čelika i tvrdih metala. Zbog zahteva za malim prečnicima glodala, zbog sigurnosti i ekonomije, koji uslovljavaju broj obrtaja od 12000 do 18000 u minuti, ove mašine moraju odgovarati strožijim uslovima. Ekscentričnost sedišta alata sme biti najviše 0,02 mm, a aksijalni udar vretena najviše 0,04 mm, kuglični ležajevi treba da su specijalne izrade i delovi koji se brzo okreću, moraju biti dinamički uravnoteženi. 5.6.3. Nadstone glodalice Nadstone glodalice su namenjene prvenstveno kopirnim glodanjima. Predmet obrade kreće se prema osi vretena, a vodi ga šablon koji klizi po trnu. Tako se vrši kopiranje. Glodala su većinom jednosečna, ekscentrično postavljena, što omogućava jednostavno biranje zadnjeg ugla i prečnika glodanja. Nadstone glodalice se odlikuju mogućnošću kopiranja malih radijusa, jeftinim alatima, malom potrošnjom snage i univerzalnom primenom. 5.6.4. Kopirne glodalice
20
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
Kopirne glodalice služe za samostalnu izradu predmeta sa nesimetričnim presecima (kalupa za obuću, noge za stolice, kundaka, propelera i sl.). U kopirne glodalice ubrajaju se i stone glodalice sa uređajem za kopiranje. One imaju stabilno vreteno, a predmet obrade se vodi uz pomoć šablona. Takav sistem, za razliku od drugih, praktično ne ograničava veličinu predmeta obrade. 5.6.5. Glodalice za zupce Glodalice za zupce služe za izradu sastavnih zubaca različitih oblika (Slika 7). Najčešće se obe daske sastavka obrađuju u istoj operaciji. Broj obrtaja iznosi od 6000 do 12000 u minutu, pomak je ručni ili hidraulički, a koriste se i poluautomatske izvedbe sa krivuljama za upravljanje. 5.7. Bušilice Bušilice služe za izradu rupa kružnog poprečnog preseka. Alat izvodi glavno kretanje rezanja okretanjem oko svoje ose. Pomak se vrši aksijalnim prodiranjem alata u materijal. Za izradau rupa izduženog preseka potrebno je još jedno pomoćno kretanje upravno na osu kretanja. Bušilice se izrađuju sa vertikalnim, horizontalnim ili nagibnim nosačima svrdla; sa jednim ili više vretena; sa ručnim, poluautomatskim ili automatskim pomakom. rezanje se vrši od 0.5 do 3 m/s, a pomak pri bušenju kreće se od 0.4 mm do 2.5 mm po obrtaju što zavisi od vrste drveta i vrste burgije. 5.7.1. Bušilice za uzdužne rupe Bušilice za uzdužne rupe su horizontalne izvedbe sa jednim ili više vretena. Kod tipova za ručni pomak radni sto, vertikalno podesiv, izvodi poprečno horizontalno i aksijalno dubinsko pomoćno kretanje. Stezanje materijala ma radni sto može biti mehaničko i pneumatsko. Dubine bušenja iznose do 200 mm, dužine bušenja su od 200 do 700 mm, a širine rupa od 20 do 80 mm. 5.7.2. Bušilica za čvorove Bušilica za čvorove iseca čvorove iz daske i izrađuje čepove za popunjavanje nastalih rupa. Radi brze primene raznih prečnika burgije ugrađeno je nekoliko vretena, dok jedno vreteno radi ostala miruju. Prečnici rupa iznose od 15 do 50 mm. Pomak se vrši ručnom ili nožnom polugom. 5.8. Brusilice Brusilice služe za vrlo finu obradu površina. Alat – brusna ploča – krećući se velikom brzinom pod određenim pritiskom preko površine predmeta obrade vrši glavno kretanje v. Pomak s′ se vrši u istoj ravni, najčešće upravno na glavno kretanje (Slika 13). Slika 13. Šema rada brusilica
21
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
1. primer trakaste brusilice 2. primer pločaste brusilice 3. primer valjkaste brusilice • s′ brzina pomaka, • v brzina brusnog tela • P sila pritiska izradka na brusno telo
5.8.1. Trakaste brusilice Trakaste brusilice rade sa alatom u obliku beskonačne brusne trake koja vrši ružno glavno kretanje oko pogonske i zatezne remenice. • Trakaste brusilice sa horizontalnom trakom služe za obradu velikih površina. Donji deo trake potiskuje se sa unutrašnje strane pokretnompritisnom papučom na površini predmeta obrade. Najčešće se primenjuju izvedbe sa jednom ručno potiskivanom trakom i ručnim pomakom. • Vertikalne trakaste brusilice služe za brušenje uskih površina i naručito su pogodne za čišćenje sastavnih i zakrivljenih ploča. Traka se kreće po valjcima sa vertikalnim osovinama koji, radi boljeg kvaliteta pbrade, vrše naizmenično aksijalno kretanje. Pritisak radnog predmeta uz traku se vrši ručno. 5.8.2. Valjkaste brusilice Valjkaste brusilice se izrađuju sa jednim, dva, tri ili četiri valjka, prema potrebnom kvalitetu brušenja i stepenu prethodne obrade. Najznačajnije su trakaste brusilice koje su pogodne za preciznu obradu furniranih površina. Dinamički uravnoteženi valjci postavljeni u otvore pritisnog okvira izvode aksijalno oscilatorno kretanje, čime se postiže bolji kvalitet površine. Dubina brušenja se bira visinskim podešavanjem valjaka. Finoća zrna i obodna brzina rastu od cilindra do cilindra u smeru pomaka. Strugotina se uklanja valjkastom četkom i odsisnim kapama.
22
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta 5.8.3. Pločaste brusilice
Pločaste brusilice rade sa horizontalnimi vertikalnim kružnim plčama na kojima je razapet brusni papir. Brzina brušenja zavisna je od radijalnog položaja brušenja. Kod vertikalnih izvedbi ispred plča ugrađen je radni sto podešljivog nagiba. pritisak pri brušenju vrši se rućno. Najveća brzina je 55 m/s, a učinak od 20 do 30 m2/h. 5.9. Strugovi Strugovi su namenjeni obradi kružnih oblika sa pravolinijskom osom simetrije. Predmet obrade okrećući se oko svoje ose izvodi glavno kretanje rezanja, a pomoćno kretanje izvodi alat. Alati za struganje se s normalno izrađuju od nelegiranih čelika, a za masovnu proizvodnju od visokolegiranih čelika. Uglovi noža iznose (Slika 14.) α=10...20°, β=20...30° za meko drvo, 40...50° za tvrdo drvo; γ=90-(α+β); χ=50...60°. Slika 14. Uglovi strugarskog noža α zadnji ugao, β ugao klina, γ prednji ugao, χ ugao postavljanja noža
5.9.1. Strugovi za uzdužnu i ravnu obradu Strugovi za uzdužnu i ravnu obradu su po osnovnoj konstruktivnoj izvedbi slični strugovima za metal, ali su lakši, jednostavniji i raspolažu znatno većim brzinama glavnog vretena. Brzine glavnog vretena se biraju na novijim tipovimabestepenih menjača. Za struganje velikih prečnika izvode se upusti u postolju ispod stezne ploče, ili se izrađuju posebni uređaji za struganje na levoj strani mašine. 5.9.2. Automatski strugovi Automatski strugovi služe za masovnu proizvodnju predmeta raznovrsnih kružnih oblika sa pravolinijskom osom simetrije, npr.: kalemova, drški, figura, i sl. Vođenje i upravljanje pokreta alata i pokreta predmeta obrade vrši se mehanički ili hodraulički. Brzine glavnog vretena iznose do 9000 o/min, a učinak je do 200 komada na sat.
23
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta 5.10. Mašine za razdvajanje
Mašine za razdvajanje vrše odrezivanje i prorezivanje materijala bez skidanja strugotine. Odrezivanje materijala se najčešće primenjuje pri izradi furnira i tankih ploča, gde bi prorez pri rezanju testerama predstavljao relativno veliki gubitak materijala. Prorezivanje drveta se ređe primenjuje. Alat – nož sa pravolinijskim ili zakrivljenim sečivom – prodire pod dejstvom određene sile u predmet obrade vršeći razdvajanje. Pri tome se ili materijal na mestu rezanja podržava da ne bi došlo do cepanja (kod ljuštilica za furnir i dr.), ili se predmet obrade oslanja na protiv sečivo ili se odvajanje vrši dalje ispred sečiva noža, usled delovanja klina oštrice noža (pri cepanju). 5.11. Ljuštilice za furnir Ljuštilice za furnir (Slika 15.) služe za izradu dugačkih traka furnira kontinuiranim odvajanjem sloja drveta sa oboda obrađivanog trupca. Pri tome materijal svojim obrtanjem izvodi glavno kretanje rezanja a pomak se obavlja radijalnim primicanjem noža osi obrtanja. Debljina furnira određena je veličinom pomaka noža za jedan obrtaj. Radi postizanja ravnomernih brzina rezanja broj obrtaja se bezstepeno povećava sa smanjenjem prečnika obrađivanog valjka. Podešavanje zadnjeg ugla noža prema prečniku obrade vrši se atomatski specijalnim uređajem. Slika 15. Ljuštilica furnira i šema rada 1 navojno vreteno za pomak noža 2 navojno vreteno za podešavanje grede(8) 3 ekscentar za podešavanje ugla rezanja 4 ravnalica za samostalno prilagođavanje ugla rezanja prečniku ljuštenja 5 nož 6 nosač noža 7 pritisna traka 8 nosač pritisne trake s′ brzina pomaka v brzina reza (obodna brzina ljuštenog trupca)
24
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta
5.12. Mašine za obradu deformacijom Mašine za obradu deformacijom služe za oblikovanje drveta savijanjem, izvlačenjem i utiskivanjem. Alat, izrađen prema dimenzijama gotovog komada, prenosi svoj oblik na predmet obrade delovanjem sile koja izaziva trajne deformacije na komadu, radi čega drvo treba dovesti u odgovarajuće plastično stanje, najčešće prethodnim parenjem. U drugim slučajevima je potrebno vršitizagrevanje radnog predmeta i tokom obrade grejačima ugrađenim u alat ili mašinu. 5.13. Kombinovane i specijalne mašine Konstruktivnim sjedinjenjem osnovnih elemenata nekoliko vrsta alatnih mašina u jednu celinu dobija se kombinovana jedinica koja može da obavljaniz raznorodnih operacija (npr. ravnanje, glodanje, bušenje). Prostorno kombinovane mašine omogućavaju obavljanje nekolikonezavisnih, raznorodnih operacija koje nisu sastavni deo istog radnog hoda. Primeri takvih kombinacija jesu: kružna tsstera + glodalica; kružna tsstera + glodalica + bušilica za izdužene rupe; ravnalica + debljača + kružna testera + glodalica + bušilica za izdužene rupe. Ovakve kostrukcije ostvaruju uštedu u troškovima nabavke i radioničkom prostoru u odnosu na odgovarajući broj pojedinačnih mašina. Primer kombinovane mašine sa pet operacija obuhvata osnovne elemente ravnalice, kružne testere, glodalice, bušilice i izdužene rupe. Područje primene takve mašine je suženo, ali on pruža niz prednosti u odnosu na broj pojedinačnih mašina zbog niže cene koštanja, uštede radioničkog prostora i transporta materijala od mašine do mašine, ima veću produktivnost i tačniju obradu bez dorade. Ove mašine su pogodne za serijske poslove.14
14
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010.
25
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta Zaključak
Drvo je oduvek bilo izuzetno cenjen materijal. Pruža velike mogućnosti za primenu ali, istovremeno, zahteva veštinu prepoznavanja osobina, odgovarajuću pripremu, stručnu obradu i zaštitu. Drvo je najstariji građevinski materijal iz prostog razloga što je pomoću njega moguće napraviti jednostavne građevine sa vrlo malo alata ili čak i bez njega. Stoga su ljudi, kada su počeli da se bave gradnjom, prvo upotrebili drvo za pravljenje jednostavnih koliba ili konstrukcije šatora. Razvojem ljudskog društva i unapređenjem alatki, drvo je počelo da se koristi za složenije konstrukcije, a i danas je nezamenljiv građevinski materijal. Drvna industrija i energetsko privređivanje su tesno međusobno povezani: drvo nije samo sirovina ove industrijske grane, drvo je uz to još i potencijalni nosilac energije. Ostaci proizvodnje industrije obrade i prerade drveta su oduvek korišćeni za proizvodnju potrebne toplote za proces rada i za grejanje prostorija. Industrija prerade drveta koristi drvo u oblom (trupci, oblice) i cepanom obliku. Prema nameni drvo za preradu deli se na: drvo za mehaničku preradu i drvo za hemijsku preradu drveta. U Srbiji ima preko 1500 preduzeća koja se bave primarnom i finalnom preradom i trgovinom drvetom. Mehanička prerada drveta podrazumeva vrstu prerade kod koje se na prvom mestu menjaju oblik i dimenzije drveta uz upotrebu mehaničkih sredstava (pila, noževa i sl.). Smatra se da hemijska svojstva drveta pri tome ostaju nepromenjena. Ulazni materijali za mehaničku preradu su trupci za piljenje, trupci za izradu furnira, oblice i cepanice. Proizvodi mehaničke prerade drveta dele se na dve velike grupe: proizvodi primarne mehaničke prerade drveta i proizvodi finalne mehaničke prerade drveta. U primarnoj preradi oblovina se prerađuje u pravougane - bazirane oblike. To su proizvodi koji predstavljaju osnovni materijal za izradu finalnih proizvoda (daske, planke, letve, grede, gredice, furnir, ploče i sl.). Pod finalnom mehaničkom preradom podrazumevamo preradu primarno obrađenog drveta u predmete namenjene direktnoj upotrebi (nameštaj, ambalaža, građevinska stolarija i sl.)
26
SEMINARSKI RAD
Obrada drveta Literatura:
Snežana Radonjić: Mašinska obrada nemetala, Autor – izdavač, Tehnički fakultet Čačak, 2010 2. Skakić D., Krdžović A.: Finalna prerada drveta, Šumarski fakultet, Beograd, 2002 3. Brkić M., Janić T.: Tehničko-tehnološka rešenja briketiranja i peletiranja biomase, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 2006. 1.
27
