CC BY
103
УДК 675.055.18
КАЧЕСТВО ОПЕРАЦИИ СТРОГАНИЯ КОЖ НА ШИРОКОПРОХОДНЫХ МАШИНАХ
Кочетков Алексей Сергеевич, старший преподаватель, [email protected],
ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва
The operation of shaving in the technological process of the half-finished item processing pertains to the main from the point of view of geometrical skin characteristics. The essence of shaving operation is directly in the deletion of the surplus thickness of the tanning half-finished item with the quickly running knife shaft. The distance between the pressure beam and knives defines the thickness of the skin after performing the shaving operation. Shaving is usually conducted on parallel strokes of the knife shaft and the pressure beam i.e. passing process under high cutting speed that provides in ideal not tearing off, but cutting shavings.
Операция строгание в технологическом процессе обработки кожевенного полуфабриката относится к основным с точки зрения формирования геометрических параметров кожи. Сущность операции строгания непосредственно состоит в удалении избыточной толщины кожевенного полуфабриката быстровращающимся ножевым валом. Расстояние между прижимным валом и ножами определяет толщину кожи после выполнения операции строгания. Строгание обычно ведется на параллельных ходах ножевого и прижимного валов, то есть попутным процессом при высокой скорости резания, что обеспечивает в идеале не отдирание, а срезание стружки.
Keywords: sharpening, quality of the processing, skin, knife, cutting, shaving, hardness Ключевые слова: заточка, качество обработки, кожа, нож, резание, строгание, твердость
Качество выполнения операции строгания оказывает существенное влияние на внешний вид (чистота и гладкость поверхности), физико-механические и эксплуатационные свойства (прочность на разрыв, тягучесть, воздухо- и паропроницаемость, носкость и т.п.), а также на выход готовой кожи на площади. Задача операции строгания сводится к равномерной обработке разнотолщинного полуфабриката по всей ширине, так как неровно выстроганная кожа плохо отделывается на финишных операциях, а в изделии (например, в деталях верха обуви), неравномерно изнашивается.
Комплексным показателем качества на операции строгания является получение кожи одинаковой толщины по всей площади. Она характеризуется допуском на задаваемый размер и степенью шероховатости обработанной поверхности. Точность обработки при строгании любых видов кож обычно в производственных условиях ограничена отклонениями от номинального размера, равными ± 0.1 мм, а шероховатость обработанной поверхности оценивается органолептически - зрительно и на ощупь. Известны работы по изысканию методов объективной оценки качества строганой поверхности, так, B.C. Копейкиным был разработан метод, основанный на использовании пневматического или пьезоэлектрического профилографа, но он не получил распространения из-за сложности реализации в производственных условиях. Кроме того, разброс параметров по площади полуфабриката не позволяет получить достаточно корректных результатов.
В работе [3] отмечается, что опытным путем составлена диаграмма, устанавливающая взаимосвязь между точностью строгания по толщине и качеством обработанной поверхности. Здесь высшая категория качества обработки, оцененная органолептически, характеризуется допуском на обработку по толщине в пределах ±0,040 5, где 5 - номинальная толщина обработанной кожи. Это справедливо для небольших по площади кож: козлины, овчины, опойка. «Среднее» качество допускается при обработке крупных опойков и половинок кож крупного рогатого скота, «грубая» обработка - для кож тяжелых подошвенных и им подобных.
Результаты производственных испытаний на разных предприятиях показали, что около 70% обработанных кож укладывается в установленную норму точности. Для полуфабриката, имеющего превышение верхнего предела отклонения толщины от номинального значения, заданное условие не выполняется. Причины появления большинства из дефектов объясняются в основном неудовлетворительным качеством резания из-за затупления режущей кромки ножей. При строгании кож на современных машинах ровнота обработанной поверхности во многом зависит также от сохранения точности положения режущих кромок винтовых ножей по отношению к оси вращения корпуса ножевого вала.
В связи с этим в любой точке обработанной поверхности в погрешность размера кожи по толщине должна быть внесена поправка, учитывающая влияние положения ножа. Например, ножевой вал имеет значительные изгибные колебания или колебания опор при износе подшипниковых узлов. Появление на обработанной поверхности кожи дефектов типа «лестница» при строгании, особенно на широкопроходных машинах, объясняется (при рассмотрении только указанных
факторов) искажением формы ножевого вала или отклонением его положения при работе относительно оси вращения. В этом случае, по крайней мере, две из К-канавок, образованных ножами на поверхности любого из обработанных участков, равных осевому шагу х, будут иметь экстремум, а, следовательно, и толщина кожи на этих участках будет принимать экстремальные значения. Следовательно, в процессе обработки краевые участки должны быть выстроганы с большей глубиной резания.
Одним из способов достижения этого требования на широкопроходных машинах является наличие в машине систем предварительного оперативного
регулирования толщины. К ним, в первую очередь, относится возможность достижения требуемой точности обработки практически за один проход (автоматического получения заданной толщины). Точность получения заданного размера в общем случае определяется величиной допуска, указанного для этого размера, поэтому можно сказать, что при обработке полуфабриката на
широкопроходных строгальных машинах заданный допуск выдерживается автоматически.
В общем случае поля допусков для кожевенного полуфабриката располагаются симметрично относительно нулевой линии (номинала): в, - нижнее отклонение (отрицательное); вц - верхнее отклонение (положительное); наименьший предельный размер 5т,п = 5 + в,; наибольший предельный размер 5тах= 5 + вв; допуск (1Т) = вя - в, = (5+ вц) - (5- вг.) .
По первой категории качества (точная) производится обработка небольших кож: козлины, овчины, опойка. По второй категории (средняя) обрабатываются крупные опойки (целые) и полукожи крупного рогатого скота. По третьей категории (грубая) производится обработка кож тяжелых развесов, в том числе чепраков.
Для основных видов обрабатываемого полуфабриката (хромовые полукожи крупного рогатого скота и целые кожи среднего размера) величины допусков толщины в целом устанавливаются в соответствии с требованиями к отдельным топографическим участкам, контролируемым в процессе строгания.
Рассмотрим схемы контроля целых кож среднего размера и крупных полукож (табл. 1). По данным таблицы видно, что величина допуска (0,17-0,18) 5 для этих видов полуфабриката определяет их положение по отношению к приведенным выше категориям точности как промежуточное (0,14-0,2) 5. С помощью таблицы можно
определять величины допусков, а также отклонения и предельные размеры (контролируемые в точках 1...п).
Таблица 1
Значения контролируемых и расчетных параметров
Вид полу- фаб- рика та Топографические участки Наименование и обозначение контролируемых и расчетных параметров
1 чер- пак 2 пола 3 воро -ток 4 лап а 5 голо в-ная часть Номи наль-ный разме р 5 До- пуск IT Верх- нее откло- нение в1 Нижнее откл о-нени е es Наибол ь-ший предел ь-ный размер Наи- мень- ший предел ь-ный размер
Полу кожа 5 5+ 0,07 5 5+ 0,07 5 5- 0,15 черпа к 0,17 5 +0,75 ворот ок пола -0,15 лапа 0,075 пола ворото к 0,95 лапа
Цела я кожа 5 5+ 0,08 5 5+ 0,07 5 5- 0,15 5+ 0,055 черпа к 0,18 5 +0,85 пола -0,15 лапа 0,085 пола 0,95 лапа
Рассмотрим примеры расчетов с использованием данных табл. 1.
1. Пусть хромовые полукожи строгаются с номинальным размером 5 = 1,8 мм
2. Требуется найти предельные значения толщин в контролируемых точках 2, 3, 4.
С помощью коэффициентов категорий точности (качества) определяем предельные
отклонения номинального размера б в точках 2, 3, 4:
для точки 2 (пола) es = + 0,127 мм; для точки 3 (вороток) es = + 0,127 мм;
для точки 4 (лапа) et = - 0,180 мм; предельные значения размеров будут соответственно:
пола вороток 1,8 + 0,127 = 1,927 (max); 1,8 (min), мм;
лапа 1,8 - 0,18 = 1,620 (min); 1,8 (max), мм.
2. Хромовый опоек строгается с номинальным размером 2,6 мм. Определить предельные значения толщин в контрольных точках 2, 3, 4, 5. Для указанных точек отклонения составляет:
2 - +0,208 мм; 3 - +0,183 мм; 4 - -0,260 мм; 5 - -0,130 мм. Предельные
значения размеров для этих же точек будут соответственно равны: 2 - 2,6 + 0,208 =
2,808 (max); 2,6 (min); 3 - 2,6 + 0,183 = 2,783 (max); 2,6 (min); 4 - 2,6 - 0,260 = 2,340
(min); 2,6 (max); 5 - 2,6 + 0,130 = 2,730 (max); 2,6 (min). Как видно из приведенных примеров, требования, предъявляемые к качеству (точности) обработки полуфабриката на строгальных машинах весьма высоки. Для их выполнения должна производиться специальная настройка машин, основой для которой может явиться специально разработанная схема контроля кожи по топографическим участкам.
Как показали ранее выполненные исследования [1, 2], а также результаты производственных наблюдений важнейшими факторами качества являются следующие:
1 ) сырье:
1.1 вид кожевенного сырья, его происхождение и особенности консервирования;
1.2 конфигурация, предварительная обработка , начальная толщина и влажность на каждой операции обрабатываемого полуфабриката;
1.3 соблюдение технологической дисциплины и условия контроля в процессе обработки кожевенного полуфабриката;
2 ) машина:
2.1 устройство, ширина и сбалансированность (уравновешенность) рабочего органа строгальной машины;
2.2 эксплуатационные свойства материала ножей, состояние режущей кромки -используемый абразив, периодичность их заточки и т. п.;
2.3 скорость подачи обрабатываемого кожевенного полуфабриката в зону обработки.
При негативном, солидарном влиянии вышеуказанных факторов в процессе выполнения операции строгания могут возникнуть существенные дефекты обработки кожевенного полуфабриката. Причем данные дефекты в основном не могут быть устранены в ходе последующей обработки полуфабриката, в связи с этим существенно снижается сортность готовой кожи. В настоящее время из-за повышения требований к качеству в кожевенном производстве наблюдается тенденция к увеличению доли дефектов операции строгания в общей структуре возможных дефектов кож для верха обуви.
Около 90% дефектов, получаемых при строгании кожевенного полуфабриката, приходится на такой дефект, как «лестница» [3]. «Лестница» относится к классу площадных и, как правило, недопустимых (критических) дефектов кожи. Она представляет собой ряд параллельно расположенных на поверхности кожи узких выхватов (углублений).
Наиболее значимые причины дефекта «лестница» обусловлены техническим состоянием применяемого оборудования [2]. К основным из этих причин относятся следующие:
• расбалансированность рабочего органа строгальных машин, что выражается в вибрациях самого ножевого вала, и, непосредственно, ножей. Это может быть вызвано, в
частности, износом подшипников ножевого вала или слабой зачеканкой винтовых ножей в цилиндре вала;
• изменение призматической цилиндрической формы рабочей поверхности ножевого вала, что обусловлено различной степенью заточки и износа ножей. Это происходит в результате колебаний точильного камня и качественной неоднородности (по твердости и закалке) ножей в комплекте;
• затупление и наличие микронеровностей на рабочей (режущей) кромки ножа.
Кроме причин, обусловленных техническим состоянием строгальных машин,
существенное влияние на появление дефектов «лестница» оказывает неравномерность по толщине обрабатываемого полуфабриката и завышенная скорость его подачи.
Толщина обработки полуфабриката является одним из главных параметров регулировки строгальных машин. Причем эта величина регламентируется значительным допуском, составляющим примерно 10% от номинального. Однако практически допускаемые отклонения перекрываются, в основном, большими различиями в исходной толщине полуфабриката, особенно на различных топографических участках кожи.
Другим регулируемым параметром строгальных машин является скорость подачи полуфабриката. В прямой зависимости от скорости подачи находится такой параметр дефекта, как шаг «лестницы». Как правило, «лестница» геометрически занимает значительную область до половины обрабатываемой шкуры. При увеличении скорости подачи полуфабриката соответственно увеличивается площадь, занимаемая дефектом обработки, который далее распространяется и на чепрак. Экспериментально установлено, что процесс образования «лестницы» начинается уже на малых скоростях подачи и пропорционально интенсифицируется с ее ростом. При этом увеличение глубины резания приводит соответственно к увеличению глубины впадин на поверхности обработанного полуфабриката. Устранение дефектов строгания последующим шлифованием возможно только при небольших дефектах.
Вследствие особенностей топографии шкуры первоначальная толщина сырья в разных участках различна. Задача операций механической обработки заключается в том, чтобы обеспечить одинаковую, в пределах задаваемого допуска, толщину готовой кожи по всей площади и усредненным значениям, чтобы таким образом гарантировать высокое качество продукции.
Методика проведения измерений выбиралась в соответствии с типовой, рекомендуемой на предприятиях, чтобы обеспечить сопоставимость результатов измерений с данными предприятий. Для контроля толщины полуфабриката при проведении эксперимента применяется рекомендуемый в производстве стандартный
толщиномер типа ТР по ГОСТ 11358-74 с ценой деления 0,01 мм. В соответствии с ГОСТ 938.15-70 для кожевенного материала допускается применять толщиномеры с ценой деления циферблата 0,1 мм. Поверхность измерения для хромовых кож имеет площадь 1 см2. Измерительное усилие толщиномера должно быть 0,39±0,005 Н. Последнее регулируется настройкой соответствующей пружины в приборе.
В процессе выполнения экспериментальных исследований с целью выявления последовательного изменения качества после каждой операции механической обработки, производится маркировка шкур в обрабатываемой партии путем нанесения клейма. Как показали результаты предварительных исследований, клейма могут быть различными -цифры, отверстия, вырезы определенной конфигурации и т.д. Чтобы избежать дефектов на готовом изделии - клеймение производится в огузочной части шкуры. Такое клеймо сохраняется до окончательной сортировки готовых кож. Для обеспечения индивидуального контроля каждому клейму присваивают соответствующий порядковый номер.
Предварительно поставлен эксперимент, направленный на получения статистических результатов, позволяющих определить дисперсию, закон распределения полученных данных и необходимую выборку, гарантирующую достаточную объективность получаемой информации. Достоверные результаты исследований опытной партии достигаются при условии, что выборка должна состоять как минимум из 30 полукулатов. Это количество, необходимое для получения достоверной информации, в пределах коэффициента надежности результатов обработки статистических данных. Распределение результатов измерений подчиняется нормальному закону. Несимметричный закон распределения свидетельствует о наличии систематических факторов, влияющих на характер процесса обработки, которые устраняются в процессе выполнения эксперимента.
Чтобы иметь наглядную картину процесса, перед обработкой на мездрильных машинах толщину каждой шкуры промеряют в трех характерных точках: на чепраке, на поле и в так называемой стандартной точке. Результаты измерений заносят в табл. 1. После мездрения повторяют замеры толщины в трех тех же отмеченных точках. В таблице указывают, на какой машине проходила операция, ее тип, инвентарный номер, год изготовления и ввода в эксплуатацию.
Чтобы иметь возможность обсудить результаты, необходимо дать характеристику обрабатываемого сырья, в частности, указать его влажность. При этом обязательно следует отметить исходную и номинальную заданную толщину, которую предполагают получить после обработки.
Перед двоением, после дубления маркированные шкуры отбирают из партии, подсчитывают, укладывают для удобства по порядку номеров (клейм) и еще раз замеряют в отмеченных характерных точках. Результаты фиксируют в табл. 2. Чтобы сохранить текущую влажность полуфабриката, измерения производятся непосредственно при выполнении операций. Экземпляры, характеризующиеся существенным отличием характеристик от среднестатистических для данной выборки, из этой партии исключаются. Это, например, может быть исходная толщина полуфабриката, его площадь и т.п. Чтобы получить достаточно устойчивую влажность для данной выборки, предусматривается технологическая пролежка перед началом каждой операции. Указанная операция обычно предусматривается и самой технологией, принятой на предприятиях.
Таблица 2
Протокол измерения показателей качества кож на операциях механической обработки
Наименование машины, номер, срок эксплуатации Сырье заданная толщина, мм. Влажность, % Толщина в стандартной точке, мм Кожа, мм
Чепрак пола
до обработки и и т о ю а р ю о е л с о п до обработки после обработки до обработки и к т о б а р ю о е л с о п
1 Двоильно-ленточная машина, 2 года Полукул аты, бычина развес 25/30 1,9- 2,0 50 4,6 1,9 4,8 2,05 2,7 1,4
2 Строгальная машина «Рицци», инв.№1329, 4 года Полукул аты, бычина развес 25/30 1,6- 1,7 20- 25 1,9 1,85 2,05 1,75 1,4 1,25
Длина ширина
200 800 100 40
3 Шлифовальная машина, инв. №1815, 2 года Полукул аты, бычина развес 25/30 1,2- 1,4 1,65 1,65 1,7 1,55 1,3 1,3
«Лестница» после строгания, мм «Лестница» после шлифования, мм
Длина Ширина Длина Ширина
130 30 720 500
Часть предприятий бытового обслуживания имеют в своем машинном парке двоильно-ленточные машины, способные существенно повысить эффективность производства за счет увеличения полезного выхода продукции. На двоильно-ленточных машинах распиливают полуфабрикат большой толщины на лицевой спилок, который строго регламентируется по толщине, и бахтармяный спилок, который имеет по площади различную толщину. Последний относится к дополнительной продукции, поэтому не регламентируется строго по своим показателям, а используется в соответствии с реально полученными результатами. Сложность последующих замеров заключается в том, что после распиловки лицевые кожи разрезаются по оси симметрии вдоль хребтовой линии и отмеченные точки чаще всего оказываются на разных полушкурах, что требует повышенного внимания при большом количестве сырья в партии.
Между операциями двоения и строгания полуфабрикат проходит промежуточную сортировку. Чтобы маркированный полуфабрикат не растерялся, следует пустить в обработку всю опытную партию условно одним, наиболее низким для этой партии сортом.
Обработки на строгальных машинах следует за двоением, поэтому в проведении дополнительных замеров до операции нет необходимости. Результаты берутся из табл. 1. Строжка бахтармяной поверхности проводится для получения более равномерной толщины кожи по всей поверхности. Однако из-за неуравновешенности ножевого вала, износа опор, неудовлетворительного состояния режущей кромки ножей и ряда других причин, на бахтарме кожи может возникнуть дефект обработки параллельные углубленные поперечные полосы -«лестница», о которой мы уже говорили выше. Напомним: это площадной дефект, который имеет ширину, длину ступеней, шаг, обычно постоянный, зависящий от частоты вращения вала, и разную толщину шкуры на полосах и между ними. В производственных условиях замеры площади «лестницы» осуществляются обычной стальной линейкой с ценой деления 1,0 мм по ГОСТ 427-75, так как разброс между полученными значениями составляет до 3-5 мм. Все перечисленные параметры, а также толщина полукож в их характерных точках замеряется, и результаты заносятся в соответствующую таблицу.
После последующих красильно-жировальных операций и сушки полуфабрикат может проходить дополнительную обработку - шлифование. Причем «лестница» после окончательного шлифования обычно не удаляется, а может иметь соответствующие следы и от окончательной операции.
Литература
1. Афанасьев В.В., Иванов В. А., Игумнов В.И., Волков А.Н. Исследование затачивающих систем строгальных машин с целью повышения качества кожи //
Наука и образование. М.: МГУДТ,. 2001.
2. В.В. Афанасьев, В.А. Иванов, В.И. Игумнов, Волков А.Н. Контроль качества строгания кож на широкопроходных машинах //Научные труды Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в регионах России». Волгоград, 2003.
3. Афанасьев В.В., Иванов В.А., Волков А.Н. Исследование приоритетов факторов строгания кож экспертно-аналитическими методами. Научные труды У111 международной научно-практической конференции «Наука - сервису». М.: МГУС, 2003.
4. Иванов В. А., Токарев М.В. Миронов В.П. Повышение сортности кож за счет снижения дефектов механической обработки. КОП. 1998. № 4. С. 20
5. Иванов В. А., Рашкин В.В. Некоторые вопросы теории заточки ножей строгальных машин. // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2010. Т. 6. № 1. С. 41-44.
