Оборудование для домостроения

В 2008 г. в России рост промышленного производства деревянных домов превысил уровень предыдущего года в полтора раза. Но несмотря на очевидный рост и ряд принятых правительственных программ, удельный вес деревянного домостроения в России все же с трудом достигает 10% от общего объема строительства. В то же время в Финляндии - стране, наиболее близкой нам по климатическим условиям, эта доля достигает 80%.

Одной из главных причин низкого роста деревянного домостроения многие специалисты называют отсутствие инфраструктуры. Выделенные под строительство земли так и останутся пустовать, если не будет инженерных коммуникаций, коммунальной и социально-бытовой базы и новых дорог.

Стимулировать же низкий спрос могло бы государство, введя систему госзаказа на заводское производство деревянных домов для нужд Минобороны, МЧС, Минрегионразвития, а также в рамках проектов предусматривающих перемещение и закрепление в необжитые районы трудовых ресурсов.

Без правил

В Европе и США действуют государственные программы, способствующие продвижению на рынок древесины как перспективного строительного материала. Жить в деревянном доме становится престижно и современно. Научно-исследовательские, производственные и проектно-конструкторские учреждения этих стран разрабатывают новые технологии, создают экологически безопасные и надежные антисептические растворы и клеи, проводят испытания на прочность деревянных конструкций.

Как следствие многолетних усилий, в развитых европейских странах доля деревянных домов в индивидуальном строительстве составляет около половины всех зданий, а в некоторых скандинавских странах она достигает 95%. На севере Америки и Канады до 70% домов построено из древесины или на основе каркасно-щитовой технологии.

В России до сих пор нет нормативной базы, регулирующей стандарты производства деревянных домов. Но если при строительстве индивидуального дома отсутствие нормативов не является преградой, то при производстве жилья строительными организациями, особенно при сдаче жилья в эксплуатацию комиссии, отсутствие нормативов становится серьезной проблемой.

В СССР разработкой нормативов занимались отраслевые институты, такие как «ВНИИДрев», «Союзнаучстандартдом», «ВНИИДМаш». Однако почти полная ликвидация отраслевой науки прекратила эти разработки. В инициативном порядке компанией МП «ДОМ» (г. Балабаново) под руководством В. Кислого более десяти лет назад был разработан стандарт НТО бумажной и деревообрабатывающей промышленности СТО БДП-8-97 «Жилища малоэтажные. Оценка качества». Но до сих пор решение этих вопросов, как и десятков других, до сих пор актуально.

Готовые решения

Неразвитость отечественного рынка специфицированных пиломатериалов и древесных заготовок заданных размеров и качества для производства деревянных строительных конструкций так же не способствует росту промышленного деревянного домостроения. Порой крупные предприятия вынуждены простаивать из-за отсутствия качественных пиломатериалов и не могут обеспечить постоянный выпуск продукции.

Кроме того, промышленное производство деревянных домов из клееного бруса предполагает использование в качестве исходного стройматериала клееных деревянных конструкций (брусьев, балок перекрытий и т.д.) типовых, стандартных сечений, из которых изготавливают полные комплекты строительных элементов и деталей дома заводской готовности. Многим предприятиям приходится самим заниматься их производством.

Как показывают специализированные выставки, большинство компаний, которые занимаются строительством индивидуальных деревянных домов, предлагают готовые архитектурно-планировочные решения домов в зависимости от своих производственных возможностей, а также желаний и финансовых возможностей заказчика. Использование систем компьютерного проектирования позволяет заводскому конструктору создавать оригинальные планировочные проекты практически в присутствии заказчика, а наличие соответствующего программного обеспечения позволяет оперативно выдавать спецификации деталей и конструкции узлов в производство.

Как правило, для брусового дома спецификация узлов и деталей достаточно велика, особенно если его архитектурно-планировочное решение неординарно: развитая сеть стропил и балок, выполняющих наряду с функциями несущих конструкций и функции элементов интерьера, лестницы, в том числе и винтовые, элементы балконов, балясины, колонны и т.д. Технологически такие поверхности деталей с привязкой по размерам выполнить довольно сложно, при их изготовлении у деревообработчиков возникают серьезные проблемы, не меньшие проблемы и у строителей - при сборке дома.

Помочь в решении этих задач могут компьютерные программы Cad work, АТ Венцы, К3-Коттедж, ArchiCAD и целый ряд других. Такие программы позволяют работать на единой базе, начиная со стадии архитектурного проектирования, конструктивной проработки элементов дома до разработки технологии его изготовления и сборки. Они дают возможность наряду с общими видами и планировками дома получить чертежи отдельных его деталей и элементов, а также спецификации для их производства на оборудовании с программным управлением. К таким деталям относятся брусья, балки, стропила, балясины и т. д., на которых необходимо выполнять элементы различных видов врезок, шиповых соединений, отверстий, пазов, заусовок для последующей сборки деталей дома.

Специализированное оборудование для домостроения

Изготовление оригинальных, сложных по форме и конструкции столярно-строительных деталей производится на специальном оборудовании для домостроения, которое можно разделить на две группы. Первая группа станков предназначена для выполнения отдельных технологических операций и может быть выстроена в поточную линию. Вторая – это универсальное оборудование с комбинацией на единой станине ряда агрегатов для выполнения широкого спектра технологических задач и большой номенклатуры изделий.

Нужно отметить, что в последние годы ассортимент деревообрабатывающих станков расширился за счет продукции зарубежных изготовителей.

К оборудованию первой группы можно отнести компанию Makron (Финляндия), она появилась на российском рынке еще в советское время. Станки производят детали домостроения, как из бруса, в том числе и клееного, так и из оцилиндрованного бревна.

Примером такой поставки может служить комплект оборудования для деревянного домостроения, производительность которого 100м2 жилой площади в день. Комплект включает: тяжелый четырехсторонний станок для профилирования бруса сечением до 300х300 мм, станок для продольного раскроя по толщине для изготовления полубрусьев на нижние и верхние венцы; станок для раскроя брусьев по длине, в том числе и под углом; станки для сверления отверстий под шканты и стяжки, выполнения срединных врубок и гнезд под перегородки, формирования углового венцового соединения, выборки пазов под оконные и дверные коробки.

Если домостроительное предприятие производит только стеновой брус, то для его дальнейшей обработки можно ограничиться установкой в технологическую цепочку комбинированного станка, позволяющего выполнять такие технологические операции, как торцевание бруса в размер и по длине; фрезерование по выставленным упорам прямоугольных чашек с четырех продольных сторон бруса под сборку стен «в замок» (венцовое соединение); сверление сквозных и глухих отверстий диаметром под соединительные нагели, скрытую электропроводку; фрезерование на торцах брусьев пазов под крепление брусков оконных и дверных коробок.

На сегодняшний день на рынке представлен целый ряд таких станков, в том числе и с числовым программным управлением: СМ-40, СМI-4х4 компании Krusi (Швейцария), станок Stromab Blox компании Stromab (Италия) и ряд других. Движение подачи бруса на этих станках может осуществляться как вручную, так и механически, а движения подачи всех агрегатов механизированы и могут выполняться в автоматическом цикле.

Компания «Ками» предлагает гамму простых позиционных станков ВКР для выполнения венцовых соединений для брусовых и каркасных домов, а также для домов из оцилиндрованных бревен, в том числе и восьмишпиндельный ВКР-19 для зарезки венцовых чашек досчатых двойных стен с утеплителем между ними типа сандвич.

Производительность таких станков невысока – зачастую в сравнении с другим оборудованием их приходится эксплуатировать большее количество рабочих смен. На некоторых производствах для обеспечения требуемой производительности параллельно установлено несколько станков.

Универсальное оборудование

Если предприятие предполагает выпуск широкой номенклатуры деталей домостроения для домов заводской готовности, то целесообразно приобретение специализированных станков с числовым программным управлением.

Примером могут служить станки К2i и К3 компании Hundegger (Германия). К2i фактически является многоцелевым обрабатывающим центром, предназначенным для продольной и поперечной обработки заготовок в широком диапазоне размеров от 20х50 до 300х450мм (как опция – до 625мм), в том числе и круглого сечения. Станок достаточно компактен и универсален.

Он позволяет наладить изготовление, например, стропильных балок и стенового бруса с различными видами соединений – на прямой, овальный или наклонный шип и паз, на ус, на «ласточкин хвост», элементов конструкции лестниц и т.д.

Для такого станка нет проблем в формировании на брусьях и досках различного вида врезок, врубок, замков с различными шипами, пазами и отверстиями (так называемой «обвязки»). Hundegger К2i может обрабатывать не только элементы простых угловых (венцовых) соединений на прямоугольных стеновых брусьях, но и на брусьях, поперечные сечения которых имеют форму, отличную от прямоугольной (например, «блокхаус» или оцилиндрованное бревно).

Станок обрабатывает угловые соединения, даже если форма углового сопряжения брусьев выполняется по дуге окружности или овала (четырехсторонний замочный паз в «обло»). Для этого используется универсальный фрезерный суппорт. Станок позволяет кантовать в процессе обработки брус вокруг его продольной оси на 90о. Подача бруса в процессе обработки и его позиционирование осуществляется в автоматическом режиме.

Станок универсален за счет возможности перемещаться по четырем управляемым координатам - Y, Z, B и C - режущему инструменту пильного и универсального фрезерного суппортов. Такая компоновка станка наряду с управляемой координатой в направлении вектора подачи Х позволяет изготавливать практически любые детали для домостроения.

Кроме перечисленных суппортов станок имеет группу вертикальных и горизонтальных сверлильных шпинделей, позволяющих формировать отверстия под нагели, скрытую проводку и т.д.

На станке, как правило, вначале производится обработка на пиленых брусьях «обвязки» присоединительных мест и элементов, а затем на четырехстороннем станке осуществляется продольное фрезерование наружных поверхностей бруса для придания ему окончательных размеров по сечению и заданной шероховатости. Станок может дополнительно комплектоваться набором опций. Цепная пила служит для прорезания узких пазов, в том числе и глухих; дополнительные вертикальные и горизонтальные фрезерные суппорта позволяют формировать венцовые чашки; струйное или штрих-кодовое устройство обеспечивает маркировку деталей; специальное устройство наносит разметку под последующую сборку.

Недостатком станка, впрочем, как и всех остальных станков подобного типа, является сложность при удалении отходов обработки, поскольку разнообразие форм и размеров обработки, а также видов используемого инструмента не позволяет удалять сразу все отходы в приемную воронку эксгаустера. Отходы, в том числе и кусковые, падают в приямок под станком и в конце смены практически вручную удаляются оттуда. Рабочая зона станка ограждается щитовой кабиной с прозрачными окнами.

Подобные станки и обрабатывающие центры выпускают компании Krusi, Makron, а также SCM (Италия), Uniteam (Италия), Vega (Франция) и ряд других.

Как правило, такие станки изготавливаются по требованию конкретного заказчика, они многовариантны, представляют собой наращиваемые комплексы, включающие не только околостаночное, но и дополнительное технологическое оборудование, что представляет собой уже линию. Например, в состав таких линий могут входить четырехсторонние продольно-фрезерные станки, для получения деталей с чистой поверхностью без сколов, задиров, вмятин и других дефектов, полученных на предыдущих этапах обработки, а также и со снятыми фасками по продольным ребрам детали.

Обрабатывающий пятикоординатный центр Ultra производства итальянской компании Uniteam представляет собой по компоновке конструкцию с неподвижным порталом с одним или двумя поперечными суппортами. При комплектовании центра двумя суппортами с соответствующим набором инструментов, один из них специализируется на выполнении венцовых соединений стеновых брусьев, а второй выполняет обработку различных элементов «обвязки». Такая компоновка центра позволяет реализовать практически любые фантазии архитектора малоэтажного деревянного домостроения.

Загрузка бруса осуществляется с поперечного пластинчатого транспортера на механизм подачи центра Ultra, состоящий из сваренного из прямоугольных профилей стола с закрепленными на нем направляющими. По направляющим стола перемещаются четыре узких каретки с индивидуальным электроприводом. Каретки могут двигаться независимо друг от друга с помощью беззазорной зубчатой передачи «зубчатая рейка – шестерня» и служат для базирования и возвратно-поступательного перемещения в процессе обработки бруса или балки.

Каждая каретка оснащена автоматически настраивающимися по высоте и ширине базовыми упорами, дающими возможность копировать продольную кривизну заготовки. Если на обработку подается брус, имеющий допустимую кривизну, базовые упоры вместе с прижимами повторяют эту кривизну, не распрямляя брус и не внося искажения в его форму. Это позволяет формировать на брусе, имеющем допустимые отклонения от правильной формы, четкие присоединительные базы для монтажа других сборочных элементов.

При этом соединительные элементы на брусе - гнезда, пазы, шипы - выполняются относительно его теоретической оси. В результате влияние кривизны бруса на точность сборки конструкции устраняется, что позволяет исключить дополнительную обработку базовых плоскостей бруса и экономить дорогостоящие клееные деревянные конструкции. Конструкция прижимов каретки позволяет разворачивать брус на прямой угол относительно стола, что дает возможность обрабатывать нижнюю, базовую поверхность бруса. Под столом станка смонтирован ленточный конвейер, служащий для удаления стружки, опилок и кусковых отходов.

Подобные станки (обрабатывающие центры) могут оснащаться системами входного контроля размеров сечения заготовки для ее автоматического распознавания и корректировки размеров обработки, что позволяет непрерывно выпускать различные готовые детали вперемешку, не дожидаясь изготовления всей партии заготовок для конкретного изделия.

Управление обрабатывающими центрами осуществляется, как правило, с помощью дружественного интерфейса по заданной программе с пульта ЧПУ, на дисплей которого выводится чертеж или изометрия обрабатываемой детали и путь ее взаимодействия с режущим инструментом. Интерфейс «человек – станок» реализуется на компьютерной базе с программной оболочкой Windows и программного обеспечения технологического процесса фирмы-производителя.

Каждая компания устанавливает на станки свое программное обеспечение , в последующем регулярно его обновляя. Процесс обучения работы операторов на таких станках прост и непродолжителен, он требует минимальных знаний технологии и элементарных навыков работы с компьютером. Использование систем автоматизированного проектирования и производства изделия CAD/CAM и специальных пакетов программ-трансляторов, позволяет разрабатывать не только чертеж изделия, но и сразу вводить в систему ЧПУ станка программу технологического процесса изготовления изделия, что обеспечивает наиболее качественный и производительный выпуск продукции.