Круглопильные станки для повышения эффективности лесопиления

Лесопильные потоки, включающие круглопильные станки, в первую очередь двухвальные, позволяют предприятию обеспечить переработку необходимого объема пиловочника при высоком качестве пилопродукции, а также использовать в производстве низкосортную и тонкомерную древесину.Точность геометрических размеров и шероховатости поверхности пилопродукции в пределах ГОСТа и выше достигается при использовании технологической системы «станок–приспособление–инструмент–деталь». В этой цепочке приспособлением служит подающее устройство станка, в котором обрабатываемая деталь – бревно – надежно базируется во время взаимодействия с режущим инструментом – поставом круглых пил.

В большинстве случаев технология раскроя бревна предполагает два этапа. Сначала на оборудовании первого ряда производится продольный раскрой бревна «вразвал» на необрезные доски различной толщины. Это происходит последовательным их отпиливанием от бревна поштучно либо «с брусовкой», получая центральный двухкантный брус и несколько необрезных досок из периферийной части. Затем на оборудовании второго ряда полученные необрезные доски разной ширины перерабатываются в обрезные путем отпиливания на обрезных станках их обзольной части. Двухкантный брус поступает на многопильный станок, где раскраивается поставом круглых пил на обрезные доски одной ширины, соответствующей толщине бруса, и одинаковой или различной толщины.

Преимущества и недостатки дисковых лесопильных станков

Сегодня существует большое разнообразие функциональных схем бревнопильных станков для продольного распиливания бревен и брусьев, которые отличаются исполнением механизмов резания и подачи. Часто на предприятиях используются одно- и двухвальные круглопильные станки с подачей бревна на рельсовой тележке, предназначенной для устойчивого базирования бревна и его возвратно-поступательного перемещения во время пиления и холостого хода. Встречаются станки, на которых бревна по аналогии с лесопильными рамами раскраиваются с подачей рифлеными вальцами. Существуют бревнопильные станки, в которых подача, как правило, бревен малого диаметра и низких сортов осуществляется цепным приводом подачи с толкающими упорами и базированием по боковым стенкам желоба. Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки.

Вследствие небольшой производительности из-за наличия холостых ходов однопильные станки с подвижным столом применяются в основном на предприятиях мощностью до 30 тыс. м3 пиломатериалов в год или в составе мобильных лесопильных комплексов. Преимущество таких станков – возможность последовательного раскроя бревен на пиломатериалы.

Это позволяет учесть их индивидуальные особенности и пороки строения, а также оптимизировать раскрой бревен без предварительной сортировки. Жесткое неподвижное базирование распиливаемого материала на каретке в сочетании с высокой прямолинейностью подачи стола обеспечивает хорошую геометрию доски даже на бревнах неправильной формы. Эти станки не требуют специального фундамента, просты в монтаже и эксплуатации, легко встраиваются в лесопильные потоки, имеют низкие текущие расходы. Недостатком таких станков является то, что диаметр применяемых пил составляет 800–1200 мм при ширине зубчатого венца 8–10 мм, что приводит к большим потерям древесины в опилки, чем на ленточнопильных станках. Еще один недостаток однопильных станков – это сложность подготовки к работе дисковых пил из-за их большого диаметра.

В России наиболее востребованы круглопильные станки финской фирмы Kallion Konepaja Oy F2000, а также оборудование российских компаний – станки ЦДС-1100 «Стровен», СПР-1100 «Молом» Котельничского механического завода.

Для предприятий производительностью от 30 тыс. м3 до 100 тыс. м3 в год наиболее подходят дисковые двухпильные станки с подачей бревна тележкой. На них бревно фиксируется на тележке, которая перемещается по рельсовому пути, то есть также применяется способ неподвижного базирования бревна на тележке. Механизм резания станка состоит из двух параллельных пильных валов, разнесенных по высоте на максимальный диаметр распиливаемого бревна. Один из валов, как правило – нижний, смещен в сторону подаваемого бревна. Пила нижнего вала пропиливает нижнюю часть бревна или бруса на половину толщины, верхнего вала – верхнюю часть, завершает пропил. Пара пил располагается в одной вертикальной плоскости, они перекрывают друг друга по высоте, обеспечивая гарантированное разделение древесины в плоскости резания.

Плюсом такой схемы механизма резания является возможность применять в станке пилы меньшего диаметра и толщины. Это позволяет сократить отходы древесины, что важно при большой высоте пропила и малой толщине выпиливаемых досок, что при высокой точности подачи обеспечивает высокое качество пиломатериалов. По этой схеме выполняются станки для одиночного пропила и многопильные. Однако на них необходимо следить за подбором в пару пил с одной шириной зубчатого венца, а также строго соблюдать их установку в одну плоскость. Несоблюдение этих условий приводит к образованию «ступеньки» на пласти доски, заметной на глаз и ухудшающей ее геометрию и качество.

Двухвальные станки могут выполнять раскрой как по встречной, так и по попутной схеме резания. В большинстве станков используется встречное резание, когда зубья пилы врезаются в торец бревна. Это вызвано в первую очередь заботой о работоспособности инструмента. Если при раскрое неокоренных бревен вход зубьев пилы в древесину будет осуществляться со стороны коры, то из-за наличия в коре песка, земли пила быстро затупится.

В станках с попутным резанием возникающие силы резания действуют в направлении подачи бревна, снижая расходуемую на подачу мощность привода, а также вероятность выброса досок и их фрагментов в сторону оператора. В то же время расход мощности на резание возрастает на 15–20% в зависимости от влажности древесины. Однако такой вид пиления целесообразен лишь при раскрое окоренного сырья. В некоторых конструкциях станков, работающих по схеме попутного резания, дополнительно в плоскости будущего пропила перед основными пилами устанавливаются прокладывающие им «дорогу» сквозь кору цепные пилы или фрезы, что позволяет в разы повысить стойкость инструмента, хотя и усложняет конструкцию станка.

Сегодня существует много типов круглопильных (в том числе и двухвальных) станков как импортного, так и российского производства. Однако это в основном оборудование второго ряда, предназначенное для раскроя двухкантных брусьев разной толщины и ширины на обрезные доски. Как правило, это станки проходного типа с подвижным базированием бруса на вальцах механизма подачи, для которых технологической базой являются сформированные ранее продольные пласти брусьев. Многопильные одно- и двухвальные станки обладают высокой производительностью. Однако в них подача бруса должна производиться строго в направлении плоскостей пил, исключая их затирание о поверхности пропила вследствие возможного перекоса.

К таким станкам относятся отечественный ЦРМ-150, модель UDRD турецкой фирмы Ustunkarli и ряд других.

Для продольного раскроя бревен вальцовые механизмы подачи в круглопильных станках нецелесообразны. Даже при придании подающим вальцам формы, приближающейся к поперечному сечению бревна (примером могут служить вальцы-рябухи двухконической формы некоторых лесопильных рам), не удается исключить колебания бревна в различных плоскостях. Это приводит к снижению качества пиломатериалов, перегреву и выходу из строя режущего инструмента.

Для лесопильных производств годовой мощностью свыше 100 м3 пиломатериалов лучше использовать многопильные одно- и двухвальные станки проходного типа, позволяющие раскраивать бревна как «в развал», так и с «брусовкой» за один проход. В таких станках бревно подается с помощью цепного конвейера с толкающими упорами, протаскивающими его через механизм резания по гладкому базирующему лотку V-образной формы. При этом бревно перед механизмом резания прижимается к лотку неприводным вальцом, снижая возможность разворота бревна в зоне резания. Эти станки эффективны для раскроя тонкомерного кругляка при невысоких требованиях к точности пиломатериалов. Примером такого станка может служить модель оборудования TD-350 KBA фирмы Walter (Польша) или российский станок СБ-36.

Для станка первого ряда необходимо, чтобы его механизм подачи учитывал особенности формы распиливаемого бревна и надежно его базировал во время пиления, исключая возможность его перемещений, что приводит к разворотам бревна вокруг оси, образованию запилов и перегреву пил.У одновальных многопильных станков с верхним расположением пил механизм подачи выполнен либо в виде гусеничного конвейера с «ныряющей» в зоне резания гусеницей, либо состоит из двух конвейеров – передний заканчивается перед пилами, а второй, задний, за пилами начинается. Такие станки предназначены для выполнения сквозного пропила бруса или доски по нижней пласти. За счет надежного базирования бруса на гусенице они обладают высокой точностью распиливания, поскольку поверхность ее траков выполнена в виде смежных остроконечных пирамидок, исключающих возможность смещения бруса относительно гусеницы при подаче. Скорость подачи у станков с гусеничной подачей несколько ниже, чем у станков с вальцовой подачей. Типичными станками этой группы являются станок MRS-85R китайской фирмы Beaver и российский ЦДК5-3А.

Сочетание преимуществ двух видов базирования в механизмах подачи круглопильных станков – по гусеничному конвейеру и базирующему лотку V-образной формы, привело к появлению механизма подачи конвейерного типа с траками, имеющими в направлении подачи форму V-образного лотка с острозаточенными зубьями. Конструктивно механизм подачи этого станка представляет конвейер с широкой гусеницей, обладающий способностью предотвращать вращение и смещение бревна в направлении, нормальном подаче, за счет выполнения гусеницы конвейера с траками, имеющими в верхней части пазы V-образной формы с острыми зубчатыми кромками. Все колебания при заходе бревна с неровностями на гусеницу конвейера переводятся в вертикальную плоскость и практически не оказывают влияния на точность распиловки.

В этом случае исключается и проскальзывание бревна при отбое вследствие сил резания, что имеет место в вальцовых механизмах лесопильных рам при распиливании неокоренных бревен (потери до 5% от скорости подачи). Конвейер представляет собой две движущиеся по призматическим направляющим параллельные втулочно-роликовые цепи, установленные на туерах валов конвейера и приводимые во вращение от электродвигателя через червячный редуктор. Наружные пластины цепи снабжены полками с отверстиями, к которым болтами крепятся траки гусеницы. Усилие натяжения каждой ветви цепи осуществляется собственным натяжителем. Скорость подачи конвейера плавно регулируется в диапазоне 0–40 м/мин электронным способом.

Среди отечественных двухвальных станков наибольшую популярность получила линейка станков «Арктант», производимых в России компанией «Экодрев-машинери». Станок «Арктант» позволяет производить продольный раскрой бревен диаметром от 120 до 460 мм при длинах от 3,5 до 6 м при скорости подачи до 40 м/мин. Как опция существует модель станка с минимальной длиной бревна 3 м. Отличительной особенностью этих станков является конструкция гусеницы конвейерного механизма подачи. Она позволяет исключить либо заметно уменьшить смещение бревна, отличающегося от правильной формы и обладающего пороками – остатками крупных сучьев, с заметной кривизной, закомелистостью. Приемное устройство этого станка отличается наличием установленных за расклинивающими ножами в одной с ними плоскости двух длинных направляющих ножей, которые защищают бревно от вращательных колебаний вокруг его продольной оси.

Одной из проблем в лесопилении при продольном распиливании бревен с закомелистостью является сложность их надежного базирования при продольном раскрое, приводящая к заметному снижению полезного выхода пиломатериалов, снижению их качества. Закомелистость характеризуется заметным увеличением диаметра в нижней части ствола и встречается практически у всех пород. Она является частным случаем сбежистости, когда диаметр круглых лесоматериалов у комлевого торца превышает более чем в 1,2 раза диаметр сортимента на расстоянии одного метра от этого торца. Компания «Экодрев-машинери» предполагает оснастить станок «Арктант» опцией, позволяющей убирать закомелистость перед подачей бревна в механизм резания для улучшения надежности его базирования за счет формирования плоской базы на комле бревна.

Искусственная база на бревне создается за счет предварительного плоского фрезерования его закомелистой части вдоль волокон с помощью фрезерной головки с разнесенными по винтовой линии резцами, ось вращения которой перпендикулярна оси бревна. При этом на нижней поверхности комля формируется базовая поверхность, аналогично обработке на фуговальном станке.

В 2015 г. компания «Ками» вывела на российский рынок станок Krafter, технические характеристики которого аналогичны характеристикам «Арктанта». По такой же принципиальной схеме станки BD-500 выпускает польская фирма Brodpol и ряд других.

Станки для продольного распиливания брусьев могут быть опционально оснащены лазерными системами измерения и разметки ширины бруса, позволяющими оператору обеспечить возможность выкроить из заготовки (двухкантного бруса) четырехкантный брус максимальной ширины либо распустить его на обрезные доски нужных поперечных размеров. Это увеличивает объем выхода заготовок заданных сечений. Оставшиеся горбыльные доски и обзольные рейки поступают в переработку на мерные отрезки для отопления.

Прежде чем приступить к выбору бревнопильного оборудования, компании необходимо определить стратегию производства, исходя из номенклатуры предполагаемой к выпуску пилопродукции, оценить имеющиеся производственные площади, их конфигурацию и особенности. Далее нужно определиться с поставщиками пиловочника, стабильностью поставок нужных объемов сырья по его породам и размерам, логистике, сбыту. Это необходимо для грамотной разработки технического проекта, в котором будут изложены основные технологические требования к оборудованию.

Целесообразно воспользоваться услугами инжиниринговой компании, которая в состоянии разработать грамотный технический проект, обеспечить производство не только головным оборудованием, но и всем комплексом вспомогательного оборудования – сортировками, бревнотасками, разобщителями бревен, продольными и поперечными транспортерами, брусоотделителями и т.д.

Отдельное внимание нужно уделить вопросам технического обслуживания оборудования, наличию в регионе сервисного центра, способного в случае необходимости обеспечить производство запасными частями и инструментом.