Обзор сверлильно-пазовальных станков

Частота вращения концевых фрез составляет, как правило, 6–10 тыс. оборотов в минуту, а частота боковых колебаний шпинделя лежит в диапазоне 100–300 колебаний в минуту. Чем больше диаметр фрезы, тем больше допускаемая величина осевой подачи и меньше частота боковых колебаний шпинделя.

Существуют несколько типов сверлильно-пазовальных станков. По способу формирования паза различают станки с возвратно-поступательным и с качательным боковым движением инструмента. Производятся вертикальные и горизонтальные станки, с ручной и механической подачей. Они также различаются по количеству столов для обработки деталей и по числу шпинделей, несущих режущий инструмент.

Самый простой процесс формирования пазов представлен на рис. 1. Он характерен для станков с ручной подачей, но существуют модели станков с механической подачей, также использующие этот принцип. Процесс состоит из двух этапов. Сначала в заготовке осевым движением фрезы Uос формируются два отверстия по краям будущего паза нужного диаметра и глубины, а затем заготовка боковым движением фрезы Uбок перемещается по линии центров этих двух отверстий для удаления слоя древесины между ними.

Ширина стружки В не должна превышать полтора диаметра фрезы. Более глубокие гнезда обрабатываются за несколько рабочих проходов. Такой процесс характеризуется большой трудоемкостью и невысокой производительностью, поэтому станки с ручной подачей применяются только на небольших производствах. В сверлильно-пазовальных станках с механической подачей осевая подача заготовки совмещена с качательной (рис. 2), когда фреза движется в боковом направлении, или с возвратно-поступательной, когда ось фрезы перемещается параллельно продольной оси паза (рис. 3).

Боковое движение осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма, поэтому его скорость неравномерна. При качательном боковом движении на боковых стенках пазов образуются уступы – ступеньки, высота Уст которых зависит от величины осевой подачи на одно качание и соответствует примерно 10% ее значения. Дно паза в этом случае получается дугообразным: при длине паза в 100 мм глубина скругления дна Удна составляет 2,5 мм при радиусе кривошипа 500 мм. Поскольку внутренние поверхности паза шероховатые, такой способ формирования пазов применяется в основном для установки на шурупах фурнитуры столярностроительных деталей. Установка шипов в такие пазы не обеспечивает нужной адгезии клеевого соединения и заданной прочности детали, поэтому для ответственных соединений мебельных деталей, например, стульев, такой способ пазования не применяется.

Из-за низкого качества обработки внутренней поверхности паза станки с качательным боковым движением режущего инструмента в последнее время практически не выпускаются. При использовании возвратнопоступательного движения инструмента боковые стенки скругленных пазов гораздо чище, а точность формирования паза выше, поскольку его поверхность формируется боковыми режущими кромками фрезы, описывающими цилиндрическую поверхность. Это оборудование применяется для производства столярных стульев. Если качественно высушить и склеить детали и правильно выбрать допуски и посадки в соединениях, клеевые соединения превосходят по прочности деревянно-металлические, винты которых надо регулярно подтягивать.

На рис. 4 представлен станок СВП-2 с вертикальной компоновкой и ручной подачей. Базой станка является чугунное основание, на котором смонтирована колонна 1. На колонне закреплены сверлильный суппорт и стол 8. Сверлильный шпиндель 5 суппорта приводится во вращение от электродвигателя 3 через ременную передачу. На нижнем конце шпинделя установлен патрон 6, служащий для крепления режущего инструмента – сверла или концевой фрезы.

Рабочее перемещение шпинделя по высоте может осуществляться рукояткой 4 или педалью 12. Стол станка установлен на кронштейне 10 в направляющих «ласточкин хвост» и может перемещаться горизонтально с помощью зубчатореечного механизма от маховика 9. Вместе с кронштейном он также может перемещаться по высоте при вращении маховика 2 и фиксируется в заданном положении рукояткой 11. Для выполнения отверстий или пазов под нужным углом к поверхности детали стол вместе с кронштейном может разворачиваться вокруг горизонтальной оси. Заготовка прижимается к столу эксцентриковым зажимом 7. Станок СВА-2 отличается от СВП-2 механической подачей и наличием пневматического цилиндра для перемещения гильзы со шпинделем по высоте. Кроме того, в СВА-2 эксцентриковый зажим заменен пневмоцилиндром.

В итальянском станке с ручной подачей Griggio (рис. 5) шпиндель с режущим инструментом расположен горизонтально. Обрабатываемая заготовка фиксируется на столе станка механическим эксцентриковым прижимом, а стол с заготовкой перемещается на режущий инструмент в осевом и боковом направлении с помощью рычагов.

Наибольшее распространение в деревообработке получили станки, работающие в механическом режиме с возвратно-поступательным движением фрезы. Примером такого станка является двусторонний горизонтальный станок СВПГ-2 с механической подачей столов (рис. 6). На этом станке заготовки обрабатываются последовательно, с чередованием на двух столах 4, расположенных по бокам чугунной станины 1. Как правило, на обоих столах станка обрабатываются одни те же заготовки, в которых выбираются пазы одинаковой длины и ширины, хотя возможны и другие варианты. От электродвигателя через ременную передачу приводится во вращение с частотой 10 тыс. оборотов в минуту шпиндель 3, несущий по обоим концам патроны с режущим инструментом – концевыми фрезами или сверлами 2.

Поскольку концевые фрезы установлены на одном шпинделе по его концам, то одна из фрез будет правого, а другая – левого вращения. От этого же двигателя через клиноременный вариатор и кривошипношатунный механизм работает привод боковой подачи (качания) шпинделя. Клиноременный вариатор позволяет регулировать частоту качаний шпинделя в диапазоне 150–300 раз в минуту, а регулируемый кривошипно-шатунный механизм – амплитуду качания, то есть длину формируемого на заготовке паза до 125 мм. Заготовка прижимается к столу пневмоцилиндром. Столы перемещаются вертикально с помощью маховиков 5. Под каждым столом установлен пневмоцилиндр, выполняющий осевую подачу стола u8211 – надвигание заготовки на вращающийся и одновременно качающийся режущий инструмент.

Этот станок обслуживает один рабочий. Пока один из столов перемещает заготовку в зону резания, второй совершает холостой ход, возвращаясь назад в позицию загрузкиразгрузки. Оператор снимает обработанную деталь и устанавливает на ее место новую заготовку. Как только обработка заготовки на первом столе окончена, он реверсируется и начинает холостой ход. В этот момент срабатывают последовательно прижимной и подающий пневмоцилиндры второго, вновь загруженного стола, и цикл обработки повторяется. Заготовка на столах базируется по упорам и линейке. Зажим детали, рабочий и холостой ход, освобождение детали от зажима работают в автоматическом цикле. Скорость подачи каждого стола по отдельности регулируется дросселями. Ход стола, определяющий глубину паза, задается концевыми выключателями по упорам. Стол может разворачиваться под углом к горизонту, позволяя получать наклонные пазы, например, при обработке заготовок стульев. Аналогично работает двусторонний станок MOD итальянской компании Bacci, которая специализируется на оборудовании по производству деталей стульев.

Для обработки деталей, в поверхностях которых необходимо выполнить несколько пазов, применяются многошпиндельные станки. Примером такого станка является двусторонний МХ90/4, который также производит Bacci. Это станок портального типа. На нижней части жесткой сварной станины установлен стол с перемещаемыми упорами, с помощью которых на нем можно расположить деталь криволинейной формы. Набор пазовальных головок, расположенных на поперечине портала и его вертикальных стойках, позволяет устанавливать деталь на различном расстоянии от базового стола и поворачивать ее в вертикальной плоскости.

Благодаря этому можно формировать не только параллельные столу пазы, но и расположенные под углом до 45o. Кроме того, головки могут разворачиваться в горизонтальной плоскости, обеспечивая заданный угол продольной оси паза относительно поверхности детали. Длина пазов также регулируется. Деталь прижимается к регулируемым упорам с помощью пневмоцилиндров. На портале установлены пульты управления, пневмошкафы и электрошкафы.

Особенностью сборки мебели на деталях со скругленными пазами является необходимость выполнить ответную часть соединения на скругленный шип, поскольку именно такое соединение обладает оптимальной прочностью. Для этого выпускаются станки, которые формируют скругленные шипы. Одним из них является полуавтоматический Bacci TSG2T (рис. 8).

Этот станок позволяет фрезеровать прямые и наклонные мебельные шипы в любой плоскости. Настройка траектории движения шпинделя с режущим инструментом для формирования размеров, формы и пространственной ориентации шипа осуществляется маховиком. TSG2T может работать в двух режимах фрезерования шипов – стандартном и антискольном. Он снабжен двумя базовыми столами, которые могут перемещаться друг относительно друга по горизонтальной круглой скалке, закрепленной на жесткой литой станине. Столы могут также перемещаться по высоте и наклоняться под углом до 45o в горизонтальной плоскости (вверх до 15o и вниз до 30o). Заготовки на столах устанавливаются по поворотным направляющим линейкам и фиксируются пневмоприжимами.

Привод механизма резания и подачи инструмента располагается в закрытом блоке позади столов. Режущий инструмент по заданной траектории обкатывает торец заготовки, формируя заданную форму и размеры шипа. Максимальная длина шипа составляет 45 мм, высота – 42 мм, ширина – 115 + 2R мм, где R – радиус закругления шипа. В базовой комплектации станок TSG2T оснащается фрезой с затылованными зубьями, дополнительно можно установить фрезу с твердосплавными пластинками или комбинацию фрезы с круглой пилой, которая позволяет торцевать заготовки.

Существуют также станки проходного типа для формирования шипов одновременно с двух сторон заготовки. В последнее время крупные мебельные предприятия все чаще заменяют сверлильно-пазовальные станки на универсальные обрабатывающие центры, например, на итальянские пятикоординатные машины Pade одноименной компании или Smart, которые производит компания Vitap. Их немецкий аналог – станок Contureх производства Weinig. Это оборудование позволяет не только формировать пазы, отверстия и шипы, но и фрезерует, профилирует и шлифует заготовки. Все операции выполняются за одно позиционирование заготовки, что повышает точность и качество обработки. Благодаря быстрой смене режущего инструмента можно почти без потерь времени переходить от одной технологической операции к другой.

Опыт показывает, что подобные центры подходят и для мелкосерийного производства эксклюзивных изделий, и для выпуска больших серий однотипных деталей. Столярные заводы тоже устанавливают многофункциональное оборудование. Трехкоординатные центры для столярных заводов позволяют, наряду с пазованием, выполнять широкий спектр операций при производстве окон и дверей различной конструкции – например, сверлить установочные места под петли. Внедрение подобных центров расширяет технологические возможности производства: можно наладить автоматизированное производство деталей таких форм, которые ранее могли производиться только вручную. Кроме того, установка универсальных центров часто требует меньшей площади, чем установка нескольких отдельных станков.