Малым деревообрабатывающим компаниям сложно создать собственный цех станков. Этому может помешать недостаток финансирования или ограниченная площадь производственных помещений. Для выпуска небольших партии изделий из дерева можно использовать один комбинированный станок.
Парк универсальных станков различного технологического назначения, необходимый для изготовления даже несложных деревянных изделий, может состоять из целого ряда разных станков: круглопильных, фуговальных, рейсмусовых, фрезерных, сверлильно-пазовальных и шлифовальных. Для создания такого цеха требуется большая производственная площадь и разветвленная система удаления отходов обработки, что в итоге приводит к значительным инвестициям в приобретение, установку и эксплуатацию этого оборудования. Однако для изготовления многих видов изделий из древесины все эти станки не нужны. Малые деревообрабатывающие предприятия могут создать производство на основе комбинированных деревообрабатывающих станков. Эти станки могут использоваться во вспомогательных цехах ремонтно-строительных и жилищно-эксплуатационных организаций, в фермерских хозяйствах – везде, где нужно выпускать небольшие партии изделий при сравнительно невысоких требованиях к их точности.
Комбинированные станки относятся к группе универсальных станков и предназначены для последовательного выполнения основного ряда технологических операций по обработке древесины. На этих станках может выполняться фугование, пиление – продольное, поперечное (торцевание) и под углом, фрезерование, сверление, пазование и т.д. В наименовании таких станков, сконструированных в советское время, вначале стоит буква «К» (комбинированный), за ней обычно следует цифровое обозначение ширины фуговального или рейсмусового стола, а затем – номер модификации: К-40М-1, КС-1 и т.д. Конструкции таких станков разрабатывались в соответствии с ГОСТ 15995 «Станки комбинированные и универсальные по дереву. Основные параметры и размеры». Модели отличаются не только набором выполняемых технологических операций, но и техническими параметрами: размерами обрабатываемой заготовки, частотой вращения инструмента и его диаметром, степенью механизации, установленной мощностью. Масса комбинированного станка может достигать одной тонны. В таблице 1 представлены примерные характеристики деревообрабатывающих комбинированных станков.
К комбинированным станкам относятся и многие бытовые станки, мощность которых не превышает 3 кВт. Каждое предприятие выпускает бытовые станки по собственным техническим условиям. Они могут выполняться конструктивно как в напольном, так и настольном варианте. Габариты настольного станка небольшие: высота стола относительно основания не более 300 мм, длина – около 750 мм, ширина – до 500 мм. Вес станка – 35–50 кг. Мощность электродвигателя настольных станков редко превышает 1 кВт (рис. 1).
Габариты напольных станков больше, чем настольных, а вес их может достигать 200 кг (рис. 2). Для удобства перемещения некоторые станки оснащены опускающимися транспортными колесиками. Недостаточная мобильность напольных станков компенсируется более точной и качественной обработкой деталей – этому способствуют увеличенные базовые поверхности столов и направляющих линеек. В качестве примера можно привести российские станки «Энкор Корвет-320», «Фермер-4» и КЛ-96, китайские Master-200 и JWP-15, белорусский станок ИЭ-6009 А2 и немецкий MULTI 310 G. Существуют станки, комплектующиеся дополнительными модулями, позволяющими выполнять и более сложные операции – токарные, шипорезные, шлифовальные и т.д. Разработана даже конструкция комбинированного станка для фермеров, комплектующаяся дробилкой для зерна и грубых кормов. Торговые компании предлагают широкий выбор комбинированных станков на любой вкус и кошелек.
Устройство комбинированного станка
Основой комбинированного станка является чугунная литая или стальная сварная станина, иногда даже сборная из штампованных элементов. Естественно, чем жестче и тяжелее станина, тем выше качество обработки из-за сокращения вибраций, но мобильность станка при этом снижается. На верхней части станины монтируется механизм резания – ножевой вал с дополнительными посадочными местами под крепление режущего инструмента – шейками для установки круглой пилы, фрезы либо шлифовального круга, конусом Морзе (внутренним или наружным) под крепление сверлильного патрона, сверл большого диаметра или опционных насадок, например, шлифовальной оправки.
На большинстве комбинированных станков рабочие зоны разнесены на разные стороны станины, например, на станке К5-400 можно работать с четырех сторон. Справа находится первая зона обработки, где осуществляется продольное распиливание заготовок по длине круглой пилой с помощью продольной направляющей линейки, а также их торцевание и зарезка «на ус» под углом. Причем подача заготовок на пилу может осуществляться как по столу, что оптимально для длинных, но узких заготовок, так и с использованием каретки, что особенно удобно при раскрое древесных плитных материалов по формату. С этой же стороны расположен вертикальный фрезерный шпиндель с направляющими линейками для продольного фрезерования. При фрезеровании с помощью этого шпинделя шипов на торцах деталей используется та же каретка, что и при пилении.
Вторая зона включает установленные на левой стороне станины фуговальные столы, а между ними – ножевой вал фуганка. Этот же ножевой вал используется и совместно со сверлильным и пазовальным устройством для формирования отверстий и скругленных продольных пазов, образуя третью рабочую зону. Четвертая рабочая зона находится с противоположной зоне пиления торцевой стороны станка и используется при рейсмусовании заготовок. Если при фуговании подача заготовок осуществляется на станке справа налево, то при рейсмусовании – в противоположную сторону.
Механизмом резания в обоих случаях является один и тот же ножевой вал, расположенный в этих процессах относительно заготовки, соответственно, снизу или сверху, а подача заготовок всегда направлена навстречу вращению резцов. Приводом механизма резания в большинстве случаев является асинхронный электродвигатель, схема подключения которого дает возможность станку работать как от промышленной сети трехфазного тока, так и от бытовой однофазной. Последний вариант включения наиболее характерен для комбинированных бытовых станков.
Напряжение сети может значительно отличаться от номинального изза неравномерной загрузки фаз. Это вызывает определенные проблемы с запуском электродвигателя, так что возможность выбора способа подключения станка к сети дает его владельцу определенные преимущества. Для станков российского производства наиболее характерно включение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с использованием конденсаторной схемы. Несмотря на то, что это снижает мощность, развиваемую двигателем, такой способ его запуска проще и дешевле в реализации, обладает высокой надежностью и не требует квалифицированного технического обслуживания. В большинстве конструкций импортных станков устанавливается электронный блок, позволяющий обеспечивать плавный запуск двигателя и регулировать его обороты.
Крутящий момент от электродвигателя на ножевой вал передается через ременную передачу, чаще всего клиновую. Электродвигатель устанавливается внутри станины и может либо перемещаться по направляющим, либо качаться вокруг оси подмоторной плиты, что позволяет регулировать усилия натяжения ременной передачи. Относительно ножевого вала на станине компонуются и остальные элементы станка, в первую очередь, базирующие – передний и задний фуговальные столы, пильный стол, пазовальный стол, направляющие линейки, прижимы, защитные элементы. В станках, способных осуществлять рейсмусование, под ножевым валом на станине монтируется рейсмусовый стол, настраиваемый по высоте. С боковой стороны станины монтируется приспособление для сверления, пазования, шлифования, а иногда и для заточки инструмента.
Основные технологические схемы обработки заготовок
Первой технологической операцией является продольный и поперечный раскрой пиломатериала. В первом случае (рис. 3) заготовка 3 укладывается на пильный плоский стол 1 и базируется своей кромкой по направляющей линейке 4, установленной параллельно плоскости пильного диска 2. Ширина отпиливаемой заготовки устанавливается по расстоянию между диском пилы и плоскостью направляющей линейки.
Направляющая линейка перемещается относительно пилы вручную чаще с помощью винтового механизма, а величина перемещения контролируется по шкале. Во втором случае, когда возникает необходимость распиливания деталей поперек волокон и под другими углами к продольной оси заготовки, используют базирующий поворотный кронштейн. Для этого в продольный паз вдоль пильного стола станка, также параллельный пильному диску, устанавливается этот кронштейн, позволяющий базировать заготовку на столе под нужным углом и перемещаться вручную вместе с ней на вращающийся пильный диск. Иногда такой кронштейн снабжается эксцентриковым зажимом заготовки. Зона резания круглой пилы защищается специальным приспособлением. Сама пила закрывается регулируемым защитным кожухом, устанавливаемым по высоте в соответствии с толщиной распиливаемой заготовки. Иногда на этом кожухе может быть установлена когтевая завеса, препятствующая выбросу детали при встрече пилы с крупным сучком или гвоздем, а также вылету сучков и щепок из зоны резания в сторону оператора.
Вместо пилы на консольной посадочной шейке ножевого вала может устанавливаться цилиндрическая или профильная фреза, позволяющая осуществлять операции плоского или профильного фрезерования. В этих случаях появляется возможность с помощью направляющей линейки выбирать по кромке детали четверть или профиль – калевку. Следующей технологической операцией после раскроя является фугование – создание плоской поверхности заготовки по пласти или кромке как базы для дальнейшей обработки. Режущим элементом фуговального станка является ножевой вал 5, установленный между двумя столами – передним и задним. Столы параллельны друг другу и оси ножевого вала. Задний стол устанавливается неподвижно на станине станка по высоте в плоскости, касательной окружности резания ножей вала. Передний стол может перемещаться по высоте параллельно заднему с целью настройки на величину снимаемого припуска. Заготовка 3 укладывается на передний стол кривизной (выпуклостью) вверх, прижимается к нему вручную и обеими руками подается на ножевой вал. При наличии значительной кривизны заготовка может пропускаться на станке несколько раз.
В большинстве конструкций станков передний стол фуговального станка, а следовательно, и снимаемый припуск, имеет плавную ручную регулировку по высоте. Существуют станки, в которых для упрощения конструкции фуговальные столы представляют собой единую плоскую плиту, на заднюю поверхность которой за ножевым валом крепится стальная пластина толщиной 1–1,5 мм, что соответствует постоянной (нерегулируемой) толщине снимаемого припуска. Иногда литой задний стол относительно переднего имеет ступеньку по высоте, равную, как и в первом случае, толщине пластины. Операция фугования является одной из наиболее опасных в деревообработке. В фуговальных станках вращающийся между передним и задним столами ножевой вал закрывается подвижной шторкой, отодвигаемой в процессе подачи самой заготовкой, что исключает попадание пальцев рук в зону резания. Комбинированные станки, оснащенные рейсмусовым столом 1 (рис. 4), позволяют производить обработку детали в заданный размер по толщине. Подача заготовки 3 может осуществляться по направляющей линейке 4 либо с помощью ручного привода подачи заготовки (за счет вращения маховика, приводящего во вращение подающие вальцы 6), либо электромеханическим приводом. Для исключения выброса заготовки из зоны резания в сторону оператора предусмотрена когтевая завеса 7. Перемещением стола по высоте регулируется размер детали по толщине.
Сверление и пазование на комбинированном станке осуществляется следующим образом (рис. 5): в закрепленный на консольном конце ножевого вала цанговый или трехкулачковый патрон устанавливается сверло 8 (или фреза) диаметра, соответствующего диаметру отверстия или ширине паза. Затем настраивается положение оси отверстия относительно базовой поверхности детали, для чего базирующий столик 1 сверлильно-пазовального приспособления ставится на нужный размер по высоте. Обрабатываемая заготовка 3 базируется по направляющей линейке 4, фиксируется на столике и далее надвигается на вращающееся сверло или концевую фрезу. При пазовании после заглубления концевой фрезы на заданную глубину заготовка со столиком перемещается на длину паза по упорам или разметке. При большой глубине паза его обработка возможна за несколько проходов последовательным ступенчатым заглублением вдоль оси фрезы до нужной глубины.
Установив на посадочную шейку станка вместо пилы абразивный отрезной диск, можно с помощью поворотного кронштейна выполнять резку металлических профилей – труб, уголков и тому подобное. Иногда на комбинированных станках производят заточку инструмента, заменив пилу на абразивный круг. Выполнение подобных операций без специальной оснастки и надежных ограждений режущего инструмента и зоны резания категорически запрещается. Как правило, подача заготовок на комбинированном станке осуществляется вручную. Но существуют станки, на столе которых монтируется съемный вальцовый автоподатчик, позволяющий механизировать подачу заготовок при их продольной обработке – фуговании, фрезеровании или пилении.
Техника безопасности при работе на комбинированном станке
Стремление создать станок с большим числом функций не всегда способствует удобству работы на нем, а зачастую и повышает вероятность получения травм. Поскольку каждая из опций требует защитного кожуха, а на столах станка установлен ряд таких устройств, получается, что зона обработки достаточно сужена. Это требует от станочника внимания, определенных навыков и четкого соблюдения требований техники безопасности при работе на станке. В вопросах безопасности на первый план нередко выходит человеческий фактор. Зачастую лень снять мешающее устройство или установить требуемое ограждение при обработке одной-двух заготовок приводит к травмам. Станки, выпускаемые ведущими зарубежными компаниями, предназначены для выполнения не более шести функций. Чем выше класс станка, его точность и габариты, тем меньше операций он позволяет выполнять. Австрийские промышленные комбинированные станки линейки CF7 фирмы Felder делают не более трех-четырех операций: фугование-рейсмусование, пиление-фрезерование-фугование, пиление-фрезерование-фугование-рейсмусование.
Немецкая компания Metabo выпускает линейку небольших комбинированных станков, которые позволяют выполнять от одной до пяти технологических операций. Причем внутри этой линейки станки различаются по значениям предельных параметров обработки. Например, ширина продольного фрезерования при фуговании и рейсмусовании имеет четыре типоразмера – от 260 до 410 мм. При этом на некоторых станках установлено до трех электродвигателей. Например, комбинированный станок Multi 310G (рис. 7), выпускаемый как для промышленной трехфазной сети 400 В, так и для бытовой 230 В, оснащен тремя электродвигателями. Первый двигатель с частотой вращения ножевого вала порядка 6000 оборотов в минуту используется для привода механизма резания, второй – для привода механизма подачи, третий – для привода резания вертикального шпинделя при фрезеровании. Скорость вращения фрезерного шпинделя может меняться простой переброской рычагом ремня на трехступенчатых шкивах – 4300, 6750 и 8500 оборотов в минуту.
Станок Multi 310G может оснащаться кареткой для форматного раскроя, а также сверлильно-пазовальным устройством. С помощью каретки можно выполнять как раскрой плитных материалов по формату, так и шипорезные работы на вертикальном фрезерном шпинделе. Станина у станка сварной конструкции, а столы сделаны литыми чугунными. Станок имеет патрубок для подключения к индивидуальному или централизованному устройству сбора стружки и опилок. В одном из отечественных комбинированных станков, выпускавшихся ранее Боровичским заводом деревообрабатывающих станков, для большей безопасности эксплуатации независимые пильный и ножевой валы установлены в виде отдельных механизмов резания на качающемся суппорте. Причем при фрезеровании круглая пила пильного механизма утапливается в станину ниже уровня стола и суппорт жестко фиксируется, и наоборот – при подъеме пилы ножевой вал опускается под стол. Привод обоих механизмов осуществляется от одного электродвигателя разными ветвями клиноременной передачи.
Еще одной разновидностью комбинированного оборудования являются станки револьверного типа. Такой станок состоит из двух жестких торцовых стенок, на которых по продольной оси станка установлен поворотный суппорт. Этот суппорт выполнен в виде квадратной призмы, три боковые стенки которой являются базовыми столами при пилении, фуговании и фрезеровании. На торцах призмы смонтированы цапфы, входящие в расточки боковых стенок станка, вокруг которых осуществляется разворот суппорта из исходного состояния на 90 или 180 градусов при выборе для работы нужной технологической операции. При развороте суппорта на 90 градусов происходит замена пильного стола на фуговальный, а при дальнейшем развороте – на фрезерный стол. При этом рабочий уровень любого из столов относительно уровня пола остается постоянным. В торцовых стенках станка выполнены также специальные отверстия для установки фиксаторов положения суппорта. Внутри суппорта смонтирован электродвигатель привода, ременные передачи, пильный, фрезерный и фуговальный валы, а на наружной поверхности – на базовых столах – крепятся направляющие и прижимные элементы, защитные ограждения.
Комментарии