Технологии обработки древесины и производство изделий из дерева

Древесина – необычный и особо ценный материал. При всей своей привычности он обладает удивительным набором технико-физических свойств, которые человек не может повторить с помощью синтетических заменителей. Этим обусловлено обширное применение заготовок из этого материала в самых разных отраслях.

Современные технологии обработки древесины и производство изделий из дерева в целом позволяет обеспечивать людей мебелью, стройматериалами, предметами украшения, посудой и т. д. Столярное мастерство по-прежнему требует определенных навыков и талантов от исполнителей – только в этом случае изготовитель может создать по-настоящему ценный продукт.

Какая древесина используется в производстве?

Современная деревообрабатывающая промышленность работает с заготовками различного происхождения, которые отличаются техническими, функциональными и эстетическими характеристиками. Это могут быть и традиционные породы наподобие дуба и сосны, и экзотические – венге, морадо, палисандр и т. д. Непосредственно в России пользуется спросом около 30 пород, большая часть которых в том или ином виде находят свое место в строительстве. Тем не менее в каждой отрасли предъявляются свои требования к заготовкам, что обуславливает и разделение древесины на классы. Для обработки, в частности, имеет значение классификация материала по качественному состоянию структуры:

• Класс III. Заготовка имеет неровную окраску и рисунок слоев. Могут отмечаться частичные изъяны и дефекты наподобие выпадающих сучков, но принципиального значения для надежности, с точки зрения целевого применения, они не имеют. Другое дело, что и товарный класс изделий из такого дерева будет невысок.
• Класс II. Также проявляется неоднородная окраска и незначительные изъяны на поверхности. При надлежащей обработке производитель может получить внешне достойный материал, однако рассчитывать на высокие декоративные свойства едва ли придется.
• Класс I. Ровные, цельные и естественные в цветовой гамме заготовки, которые находятся в пригодном состоянии практически для всех видов обработки и направлений дальнейшего использования. Ограничения обуславливаются лишь характеристиками древесной породы, к которой принадлежит заготовка.

Кем работать?

Выпускники колледжей работают:

• техниками-технологами по лесозаготовке;
• технологами по деревообработке;
• мастерами участка;
• операторами автоматических и полуавтоматических линий.

В обязанности специалиста по лесозаготовке входят:

1. Подготовка и организация процесса лесозаготовки под руководством старших технологов или инженеров.
2. Контроль за соблюдением установленных стандартов и норм безопасности в процессе производства.
3. Контроль за качеством исходного сырья и готовой продукции.
4. Расчет необходимого количества материалов, способы его оптимизации.
5. Оценка затрат на всех этапах производственного процесса.
6. Тестирование материалов и изделий.

Выпускник технологии деревообработки без достаточного опыта может рассчитывать на зарплату около 30 тысяч рублей. Работать ему придется в лесном или лесозаготовительном хозяйстве – возможен и переезд, так как наибольшее количество хозяйств сосредоточено в северных и восточных регионах. В центральной России они тоже есть, но в меньшем количестве.

Техник-технолог столярной мастерской или другого деревообрабатывающего предприятия занимается:

1. Разработкой проектов в соответствии с техническими заданиями и действующими нормативами.
2. Оптимизацией производства отдельных заготовок, деталей и изделия в целом.
3. Составлением и ведением технической документации.
4. Тестированием качества продукции и выяснением причин брака.
5. Другими должностными обязанностями.

Работает он под непосредственным руководством опытного инженера. Средняя заработная плата – 49 тысяч рублей.

Что такое обработка древесины?

Из лесного хозяйства материал не сразу отправляется на производство конечных изделий. До этого момента бревна проходят несколько этапов специальной подготовки, в ходе которой формируются необходимые для конкретных задач полуфабрикаты. В зависимости от предусматриваемого вида обработки древесины на этапе первичной переработки сырья могут получаться следующие заготовки:

• кругляк;
• доски;
• шпон;
• брус.

Под операциями подготовки в большинстве случаев подразумевается зачистка и распиловка в нескольких вариантах, но в зависимости от требований к полуфабрикатам могут также выполняться консервирующие и защитные операции с применением химических пропиток, лаков и красок. Впрочем, о химических способах воздействия на древесные заготовки еще будет рассказано ниже.

Что нужно учитывать при комплектации лесопильного цеха

1. Показатель производительности лесопильного цеха, а также, характер процесса – станки или поточная линия.
2. Вкладываемую сумму инвестиций, возможную фактическую рентабельность производства и сроки погашения обязательств по кредиту.
3. Сырьевую базу, а также породы и рабочие диаметры пиловочника, которые способен перерабатывать станок.
4. Продукция конечной переработки. Насколько востребована на рынке, себестоимость производства.
5. Возможности оборудования по производству продукции евростандарта.
6. Коэффициент выхода полезного материала.
7. Жесткость требований к подсортировке пиловочника.
8. Площадь деревообрабатывающего цеха.
9. Рабочая температура станка.
10. Стоимость и среднестатистическая частота замены пил.
11. Трудоемкость обслуживания пил. Сюда же: квалификация заточника и пилоправа, оборудование, необходимое для обслуживания пил.
12. Возможность станка выполнить функцию транспортера готовой продукции в пределах цеха.
13. Ремонтопригодность запчастей и их стоимость.
14. Трудоемкость и себестоимость обслуживания самого станка.
15. Требования технологии по наличию фундамента.
16. Заявленный производителем срок эксплуатации.

К содержанию >>>

Механическая обработка

Старейший, но актуальный по сей день метод деревообработки, который доступен практически каждому. В процессе работы оказывается физическое воздействие на заготовку с целью изменения ее формы. Технологи используют особое качество древесной структуры в виде ее способности делиться вдоль волокон. Например, это свойство успешно применяют при колке дров. Это простейшая разновидность ручной обработки древесины, но в условиях производственного процесса, разумеется, стоят более сложные задачи. К преимуществам данного метода относят экологическую чистоту, эффективность и скорость обработки. Но, с точки зрения технической организации, это довольно сложный и дорогостоящий метод, если речь идет о крупных производственных линиях.

Характеристика профессиональной деятельности

Учащиеся изучают теоретические основы и получают практические навыки, которые по окончании колледжа позволят им вести производственные процессы, связанные с обработкой древесины, организовывать работу структурных подразделений.

Объектами их профессиональной компетенции являются:

• материалы;
• технологии;
• оборудование для деревообработки, инструменты;
• конструкторскую документацию

Квалификация дипломированного техника-технолога позволяет ему:

1. Участвовать в организации профильного производства.
2. Непосредственно руководить работой филиала, представительства, цеха, другого структурного подразделения.
3. Выполнять работы по одной или нескольким профессиям.
4. Выбирать методы и способы реализации производственных задач.
5. Оценивать эффективность и качество работы.
6. Быстро реагировать на нестандартные ситуации, принимать ответственные решения.
7. Искать и использовать информацию, повышающую эффективность труда и личную эффективность.
8. Использовать информационные технологии и другие коммуникации в повседневной работе.
9. Взаимодействовать с коллективом и подчиненными, грамотно распределять задачи, контролировать результат и брать ответственность за него.
10. Использовать системы автоматизированного проектирования при планировании процессов деревообработки.
11. Составлять карты для каждого этапа технологического процесса.
12. Рассчитывать расход материалов и сырья.
13. Планировать работу цеха, анализировать производственный процесс и его результативность.
14. Решать текущие проблемы и оценивать риски.

Основные операции механической деревообработки

Для того чтобы придать заготовке нужный вид, она должна быть обработана необходимыми параметрами. На практике производства, осуществляющие деревообработку, реализуют десятки операций такого типа, причем многие из них выполняются на одних и тех же многофункциональных линиях. Одна лишь обработка древесины на токарном станке может предусматривать выполнение растачивания, зенкования, сверления, развертывания и других рабочих действий. В более широком охвате можно представить и операции другого формата:

• пиление;
• резка;
• торцевание;
• шлифование и полировка;
• строгание;
• долбление;
• фрезеровка;
• рейсмусование.

Оборудование для механической обработки

Сколь велико разнообразие операций механической деревообработки, столь же широк и спектр технических средств, за счет которых осуществляются данные работы. Наиболее популярными считаются агрегаты для обеспечения технологии токарной обработки древесины, в ходе которой получаются цилиндрические детали нужной формы. Операция токарной обточки может выполняться и вручную, когда оператор удерживает рабочий инструмент в руках без применения держателя, но чаще всего современные станки такого типа работают в режиме полной автоматики.

Среди других видов оборудования для деревообработки можно выделить фрзеровочные, форматно-раскроечные, лобзиковые, циркулярные и долбежные станки. Опять же, производители стремятся объединять несколько функций на одной станине, поэтому большинство фабричных агрегатов предусматривает реализацию нескольких операций – достаточно сменить режим работы электродвигателя и обновить оснастку.

Технология деревообработки. Учебник

Предисловие.

Древесина — это материал, который человек стал использовать на самых ранних стадиях своего существования, поэтому современное развитие человеческого общества связано с использованием древесины в быту, строительстве и искусстве. В настоящее время из древесины изготавливают до тысячи наименований продукции. Это стало возможным за счет эффективного использования древесины и сочетания ее с новыми материалами, что позволило улучшить ее свойства. Основное достоинство древесины как природного материала заключается в том, что ее ресурсы восстанавливаются.

Одной из составляющих лесопромышленного комплекса является деревообрабатывающая промышленность, включающая в себя различные производства, которые можно разделить на две основные группы: первичная и вторичная обработка древесины. В группу первичной обработки древесины входят производства, для которых характерно потребление лесоматериалов. К ним относятся выработка пиломатериалов, получение шпона, фанеры, древесных плит, пластиков и других древесных материалов, а также изготовление из них полуфабрикатов путем механической, гидротермической обработки и склеивания.

Группа вторичной обработки древесины включает в себя механическую обработку древесины и склеивание из нее полуфабрикатов с целью получения деталей, которые в дальнейшем проходят защитно-декоративную отделку, собираются в узлы, а затем в конкретное изделие. Авторы надеются, что материалы, изложенные в данном учебнике, помогут учащимся успешно работать в системе современного деревообрабатывающего производства.

Оглавление. Глава 1. Лесопромышленный комплекс 4 1.1. Структура лесопромышленного комплекса 4 1.2. Сырьевые ресурсы России. Проблемы экологического лесопользования S 1.3. Деревообрабатывающая промышленность. Экономические и социальные аспекты ее развития 6 1.4. Научно-технический прогресс в ЛПК 7

Глава 2. Строение древесины 9 2.1. Части растущего дерева. Структура древесного ствола 9 2.2. Макроскопическое строение древесины 11 2.3. Микроскопическое строение древесины 13 2.4. Строение древесины хвойных и лиственных пород 13 2.5. Химический состав древесины и коры 15 2.6. Пороки древесины 16 2.7. Физические и механические свойства древесины 43

Глава 3. Продукция лесопромышленного комплекса 44 3.1. Размерно-качественные характеристики пиловочного сырья 44 3.2. Продукция лесопильного производства 45 3.3. Размерно-качественные характеристики пиломатериалов и заготовок 47 3.4. Характеристика древесных материалов 49 3.5. Классификация изделий из древесины 51

Глава 4. Основы теории резания древесины 53 4.1. Процесс резания. Скорость резания и скорость подачи 53 4.2. Виды резания 55 4.3. Геометрия резца и стружки. Углы резания 57 4.4. Силы, действующие при резании. Режим резания и порядок его назначения 59 4.5. Способы резания древесины 61

Глава 5. Деревообрабатывающий инструмент, подготовка его к работе 62 5.1. Классификация деревообрабатывающего инструмента. Материалы для его изготовления. Износ и стойкость 62 5.2. Рамные и ленточные пилы 66 5.3. Круглые пилы 75 5.4. Фрезы 79 5.5. Сверла и долбежные инструменты 84 5.6. Абразивный инструмент 88 5.7. Техника безопасности в цехах подготовки режущего инструмента 93

Глава 6. Точность изготовления деталей 95 6.1. Точность обработки древесины. Абсолютная и относительная погрешности 95 6.2. Номинальные и предельные размеры. Среднеквадратичное отклонение размеров деталей 95 6.3. Виды соединений. Взаимозаменяемость 97 6.4. Допуски и посадки. Квалитеты. Сопрягаемые размеры 104 6.5. Метрология. Точность и средства измерения 114

Глава 7. Качество поверхности при обработке резанием 117 7.1. Причины возникновения шероховатости. Параметры шероховатости 117 7.2. Методы определения шероховатости. Приборы для измерения неровностей 121

Глава 8. Общие сведения о процессах обработки древесины 124 8.1. Производственный и технологический процессы 124 8.2. Классификация технологических процессов в деревообработке 126

Глава 9. Основные операции при изготовлении столярно-строительных изделий и мебели 128 9.1. Столярные работы и их виды. Столярный верстак 128 9.2. Разметка. Инструмент для разметки и его классификация 1 129 9.3. Пиление. Ручной инструмент для пиления. Электроинструмент 133 9.4. Строгание. Ручной инструмент для плоского и профильного строгания. Электроинструмент 139 9.5. Долбление древесины. Ручной инструмент для долбления. Электроинструмент 144 9.6. Сверление. Ручной инструмент для сверления. Электроинструмент 146

Глава 10. Производство пиломатериалов 150 10.1. Виды и способы раскроя бревен. Постава и выход продукции. Баланс древесины при ее раскрое 150 10.2. Оборудование лесопильных цехов 154

Глава 11. Технология производства лущеного и строганого шпона 163 11.1. Сырье и его подготовка для производства лущеного и строганого шпона. Процессы лущения и строгания 163 11.2. Оборудование для производства лущеного и строганого шпона 164 11.3. Техническая наладка и подготовка режущего инструмента лущильного и шпонострогального станков 167 11.4. Сушка, сортировка и починка шпона 169 11.5. Техника безопасности в цехах по производству лушеного и строганого шпона 171

Глава 12. Сушка древесины 173 12.1. Цели сушки. Определение влажности древесины. Эксплуатационная влажность древесины 173 12.2. Способы сушки древесины. Механизм процесса сушки древесины. Сушильные напряжения 175 12.3. Сушильные камеры пиломатериалов 180 12.4. Основы технологии сушки пиломатериалов 184 12.5. Транспортные работы в сушильных цехах. Техника безопасности 185 12.6. Атмосферная сушка пиломатериалов 186

Глава 13. Технология изготовления фанеры и пластиков 190 13.1. Виды фанеры 190 13.2. Подготовка шпона к склеиванию. Способы склеивания 190 13.3. Классификация клеев. Нанесение клея 191 13.4. Склеивание фанеры и ее дальнейшая обработка 193 13.5. Производство древесного слоистого пластика 196 13.6. Техника безопасности в цехах по производству фанеры и пластиков 197

Глава 14. Технология изготовления древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит 199 14.1. Древесное сырье для производства плит и его подготовка 199 14.2. Химические материалы для производства древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит 200 14.3. Производство древесно-стружечных плит 201 14.4. Процесс производства древесно-волокнистых плит 203 14.5. Техника безопасности в цехах по производству ДСП и двп 205

Глава 15. Раскрой древесных, облицовочных и плитных материалов 207 15.1. Раскрой пиломатериалов. Общая характеристика заготовок 207 15.2. Методы и виды раскроя пиломатериалов на заготовки 208 15.3. Способы раскроя пиломатериалов на заготовки 209 15.4. Оборудование для раскроя пиломатериалов на заготовки 212 15.5. Планировки цехов по производству целых заготовок 217 15.6. Раскрой плитных и листовых материалов 220 15.7. Техника безопасности в раскройных цехах 221

Глава 16. Первичная обработка заготовок из цельной древесины и плитных материалов 224 16.1. Первичная обработка заготовок. Базирование 224 16.2. Классификация деревообрабатывающих станков и их индексация 225 16.3. Основные органы деревообрабатывающих станков 227 16.4. Схемы станков 228 16.5. Механизмы деревообрабатывающих станков и их функциональное назначение 229 16.6. Станки для первичной обработки заготовок 233 16.7. Первичная обработка плитных материалов 237 16.8. Техника безопасности в цехах первичной обработки заготовок и плитных материалов 238

Глава 17. Технология склеивания древесины и древесных материалов 240 17.1. Процесс склеивания древесины и древесных материалов. Классификация клееных изделий. Виды клеевых соединений 240 17.2. Классификация клеев 243 17.3. Подготовка поверхностей заготовок к склеиванию 245 17.4. Основные этапы склеивания древесины 246 17.5. Способы склеивания древесины. Оборудование для производства клееных изделий 247 17.6. Контроль качества клееных изделий 249 17.7. Техника безопасности в цехах по производству клееной продукции 25Я

Глава 18. Гнутье заготовок из древесины и древесных материалов 252 18.1. Гнутье древесины 252 18.2. Классификация гнуто-клееных элементов 253 18.3. Основные этапы процесса гнутья 254 18.4. Оборудование для гнутья заготовок 256 18.5. Контроль качества гнутых и гнуто-клееных заготовок и их дальнейшая обработка 257 18.6. Техника безопасности в гнутарных цехах 258

Глава 19. Окончательная обработка заготовок и плитных материалов 260 19.1. Обработка чистовых заготовок и плитных материалов. Состав операций 260 19.2. Формирование шипов и проушин 261 19.3. Фрезерование поверхности заготовок 264 19.4. Формирование гнезд и отверстий в древесине 268 19.5. Шлифование поверхности деталей 270 19.6. Окончательная обработка щитов 272 19.7. Техника безопасности в цехах окончательной обработки брусковых и щитовых заготовок 273

Глава 20. Технология нанесения защитно-декоративных покрытий на детали из древесины и древесных материалов 275 20.1. Назначение защитно-декоративных покрытий. Виды отделки деталей 275 20.2. Облицовывание поверхностей. Способы облицовывания поверхностей. Состав операций 276 20.3. Технологический процесс облицовывания шпоном 278 20.4. Облицовывание древесины и древесных материалов синтетическими материалами. Кэширование 282 20.5. Отделка изделий лакокрасочными материалами 286 20.6. Техника безопасности в отделочных цехах 291

Глава 21. Технология производства столярно-строительных изделий 293 21.1. Классификация столярно-строительных изделий. Основные конструктивные элементы столярного изделия 293 21.2. Оконные блоки, их свойства, назначение и классификация 296 21.3. Дверные блоки и их классификация 299 21.4. Сырье и материалы для производства оконных и дверных блоков 303 21.5. Технологические процессы и оборудование для производства оконных и дверных блоков 304 21.6. Сборка оконных и дверных блоков. Установка петель и крепежных элементов 306 21.7. Нормы расхода материалов на производство оконных и дверных блоков 309 21.8. Покрытия для пола. Классификация паркетных изделий 310 21.9. Технология изготовления паркета. Требования, предъявляемые к его качеству 315 21.10. Техника безопасности и охрана окружающей среды в цехах по производству столярно-строительных изделий 316

Глава 22. Технология производства мебели 319 22.1. Тенденция производства мебели. Классификация мебели 319 22.2. Сырье и материалы, используемые при производстве мебели. Фурнитура 321 22.3. Технологические процессы изготовления мебели 326 22.4. Показатели качества мебели 327 22.5. Методы контроля и управления качеством мебели 329 22.6. Техника безопасности в цехах мебельных предприятий 331

Глава 23. Автоматизация производственных процессов в деревообработке 334 23.1. Значение автоматизации и ее сущность. Классификация и структура деревообрабатывающих линий 334 23.2. Особенность технологий с использованием обрабатывающих центров с ЧПУ 335 23.3. Техника безопасности при обслуживании обрабатывающих центров и автоматических линий 337 Глава 24. Охрана труда и окружающей среды на предприятиях деревообрабатывающей промышленности 339 24.1. Охрана труда. Права и обязанности рабочих в области охраны труда 339 24.2. Охрана труда. Инструктаж 340 24.3. Охрана труда женщин и подростков 341 24.4. Требования по охране труда к объектам на предприятии 341 Список технической литературы 344

Биологическая обработка

Это особая группа методов деревообработки, целью которой является получение сельскохозяйственного сырья. В качестве исходных материалов используются отходы деревообрабатывающих фабрик – например, опилки, стружка, щепа. Биологическая механическая обработка древесины организуется в специальных цехах с емкостями, где организуются процессы брожения. В качестве активаторов используются специальные бактерии, споры грибов и даже некоторые насекомые. На выходе такие процессы искусственного разрушения древесины позволяют получать кормовые материалы, этиловый спирт, ксилит, фурфурол и другие производные микробиологического синтеза, необходимые для сельскохозяйственной деятельности.

Химическая обработка

Одним из главных недостатков древесного материала является его низкий срок службы, который сокращается в неблагоприятных условиях эксплуатации. Именно на поддержание жизнеспособности с сохранением технико-физических свойств рассчитан химический метод обработки древесины. Производство изделий из дерева и его полуфабрикатов в обязательном порядке предусматривает организацию отдельных технологических участков, где выполняется комплекс защитных процедур.

Он может проявляться в разных формах, среди которых нанесение лакокрасочных покрытий и пропитка. Различаются и применяемые средства обработки. Например, огнестойкость материалу придают средства из группы антипиренов, а нанесение антисептических веществ предотвращает развитие вредных микроорганизмов, которые, в свою очередь, могут запустить нежелательные процессы того же биологического разрушения.

Виды столярных производств

Согласно общему классификатору различаются следующие виды производств, связанных с деревообработкой:

1. Изготовление пиломатериалов толщиной от 6 мм.
2. Производство соломки, пробки и всевозможных материалов для плетения.
3. Изготовление панельных материалов. Обработка древесины механическими способами в данном случае особенно тесно сопрягается с химической защитной пропиткой, что позволяет при тонкой структуре обеспечивать высокую износостойкость изделию.
4. Производство материалов для напольного покрытия – в эту группу входят ламели, паркетная доска, лаги и др.
5. Производство древесного полотна, древесной муки, щепы и т. д.
6. Крупноформатное производство. Работа таких предприятий связана с изготовлением балок, бруса, доски и других конструкционных элементов, которые используются в строительстве несущих основ деревянных зданий.

Принципы производства изделий из дерева

При организации производственного деревообрабатывающего процесса профессиональный руководитель изначально ставит перед работниками несколько ориентирующих принципов, по которым должен будет происходить технологический процесс. К принципам такого рода в столярном производстве относят:

1. Функциональность. Изделие должно соответствовать антропометрическим размерам человека, это обеспечивает также ее эргономичность и удобство применения.
2. Рациональность. При деталировке проектировщик изделия точечно рассчитывает мельчайшие характеристики, что позволяет использовать минимум средств для достижения поставленных задач.
3. Эксплуатационность. Безусловно, процессы обработки древесины и производство изделий из дерева в широком смысле должны ориентироваться на придание конечному предмету оптимального набора положительных «рабочих» свойств, среди которых прочность, долговечность, ремонтопригодность, эстетичность, стойкость и надежность.

Где работать?

Выпускники факультетов «Технология деревообработки» могут работать:

• на мебельных фабриках;
• в столярно-строительных цехах;
• на заводах по производству спичек, шпал;
• в компаниях по выпуску декоративных изделий из древесины;
• в цехах по изготовлению межкомнатных дверей;
• на лесопилках;
• на лесозаготовительных предприятиях;
• в конструкторских бюро.

Новые технологии в производстве древесных изделий

Последние изменения в данной сфере связаны с активным внедрением автоматизированных и даже роботизированных линий обработки и сборки. Даже простейшие циркулярные станки сегодня могут обеспечиваться ЧПУ и другими средствами «умного» управления, что повышает качество и скорость производственных процессов. Меняются и принципы работы станков. Для обработки древесины крупные предприятия используют лазерные аппараты, многофункциональные четырехсторонние модули с высокопрецизионными фрезами и т. д.