Размер изделия быстро регулируется по специальным линейкам перемещением правого и верхних шпинделей (левый и нижний шпиндели регулируются в небольшом диапазоне для компенсации износа инструмента)
Подача заготовок происходит через мощный редуктор с помощью двух пар верхних и нижних, рифленых, разнесенных друг от друга рябух. Такое решение позволяет повысить надежность и точность подачи заготовок недостаточно хорошего качества и повышенной влажности (в отличие от рябух расположенных рядом).
Четырехсторонний станок "СТАРТ 5х210" комплектуется системой бесступенчатой регулировки скорости подачи , позволяющей оптимально подстраиваться под имеющийся материал для работы.
Точное положение заготовки в двух плоскостях обеспечивается специальными опорными пластинами, идущими практически по всей длине рабочего стола и парными подпружиненными роликами. Усилие прижима каждого ролика независимо регулируется в широком диапазоне. Парная конструкция роликов позволяет равномерно распределять прижимное усилие.
Точная шлифовка рабочих валов четырехстороннего станка "СТАРТ 5х210" гарантируют полное отсутствие торцевого и радиального биения инструмента.
Высокая скорость вращения шпинделей (4500 об/мин) позволяет добиться высокого качества чистовой поверхности. Опционально возможна установка одного или двух верхних шпинделей со скоростью вращения 6000 об/мин.
Станок строгальный четырехсторонний "СТАРТ 5х210" оборудован системой защиты от обратного выброса заготовки.
Станина сконструирована таким образом, что обеспечивает удобный доступ ко всем важным узлам станка, имея при этом необходимую жесткость, исключающую вибрации при работе.
Рабочая поверхность стола изготовлена из особо прочной стали, что увеличивает срок ее службы, а также дополнительно отшлифована для минимизации сопротивления подаче и повышения точности обработки.
Срок службы рабочей поверхности составляет не менее 10-15 лет , однако, при необходимости, эта деталь может быть заменена отдельно от остального оборудования. Сменная рабочая поверхность стола делает срок эксплуатации станка практический неограниченным, в отличие от аналогов, где рама станка и его рабочая поверхность составляют единое целое.
Управление электрическими системами станка вынесено на независимый мобильный пульт.
Станок может быть оборудован специальным приемным столом , с точной регулировкой по высоте. Правильно подобранная высота приемного стола позволит избежать "подрезания" в конце заготовки.
Компактные габариты и небольшая масса станка делают его достаточно мобильным и легким в установке.
Максимально упрощенная, но грамотно продуманная конструкция обеспечивает его высокую надежность.
Многошпиндельные станки являются очень эффективными для экономии времени при обработке древесины в большом объеме.
Деревянные заготовки, после распила имеют дефекты, такие как неравномерность поверхности, трещины и т.д., которые необходимо устранить прежде, чем приступать к их дальнейшей обработке.
Для устранения этих дефектов используются фрезерные станки, посредством которых каждая из четырех поверхностей заготовки обрабатываются отдельно.
Когда объем обрабатываемой древесины достаточно велик проще, удобнее и экономичнее применять многошпиндельные деревообрабатывающие станки.
Такие машины также называют . Как следует из названия, все четыре плоскости заготовки подвергаются обработке, или строжке, одновременно.
Может иметь от 4 до 10 шпинделей, в зависимости от требований, предъявляемых к конечному виду Вашей продукции. Проще говоря, количество шпинделей зависит от сложности профиля изделия, которое Вы хотите получить на выходе станка.
состоит из следующих основных частей:
- Рабочий и подающий столы;- Подающие и выталкивающие вальцы;
- Нижний и верхний шпиндели;
- Правый и левый шпиндели;
- Дополнительные шпинделя для создания сложных форм профиля;
- Универсальный шпиндель.
Подающий стол имеет прижимные элементы и возможность регулировки станины по вертикали, что позволяет пропускать через станок заготовки различной толщины.
Так например, для того чтобы придать гладкость сильно деформированной поверхности необходимо удалить большое количество древесины, с другой стороны, прямая древесная заготовка требует снятия очень небольшого слоя материала (достаточно удалить только следы ленточной пилы).
В ситуации, когда нужно выпрямлять древесную заготовку, поступающую в станок, используется прижимной ролик, находящийся перед первым верхним шпинделем. Дополнительный прижимной блок, располагающийся перед первым нижним шпинделем, используется для тонкого материала, который не нуждается в правке. Эта опция может быть отключена посредством панели управления станка.
На первоначальном этапе прохождения материала через очень важно добиться гладкости нижней и правой стороны заготовки, которые являются базовыми для дальнейших операций по приданию нужной формы Вашему изделию.
Другой метод выпрямления древесины - использование рифленого стола, является наиболее подходящим для обработки твердых сортов древесины. В этом случае первый нижний режущий блок формирует канавки на нижней стороне заготовки, по форме повторяющие рисунок рифленого стола, что позволяет уменьшить трение между заготовкой и столешницей и равномерно подавать материал для дальнейшей обработки.
Но этот метод выпрямления древесины требует наличия у четырехстороннего станка еще одного нижнего шпинделя, режущий блок которого будет удалять промежуточные канавки и выравнивать нижнюю поверхность изделия. Рабочий стол может быть оснащен ручной или автоматической системой подачи ваксилита - смазки, растворяющей смолу, для облегчения подачи заготовки. В случае обработки смолистых пород древесины наличие дополнительного нижнего шпинделя также необходимо и для удаления ваксилита с нижней стороны заготовки.
Подающие ролики четырехстороннего строгального станка
Подающие ролики могут быть оснащены пружинными или пневматическими цилиндрами. Ролики должны быть правильно спроектированы, чтобы обеспечивать максимальную тягу и минимальный износ.
Вертикальные шпиндели четырехстороннего строгального станка:
Для вертикальных шпинделей необходима качественная и гибкая система настройки, в противном случае, для изменения вида профиля и, соответственно, диаметра инструмента потребуется достаточно много времени.
Быстрая настройка в части вертикальных шпинделей позволяет добиться оптимального контакта между заготовкой и рабочим столом.
Если вертикальные шпиндели четырехстороннего строгального станка находятся в четко закрепленном положении, диаметр и рабочая высота режущего инструмента, а также скорость подачи и давление подающих роликов регулируются одновременно посредством цифровой панели системы управления. Качественная настройка левого вертикального шпинделя гарантируют высокое качество строжки, и особенно актуальна при работе с твердыми породами древесины.
Топ шпиндель четырехстороннего строгального станка
Топ шпинделем называется первый правый вертикальный шпиндель станка. Режущий инструмент, расположенный на позиции топ может быть использован как для строгания поверхности, так и для профилирования заготовки. Хороший четырехсторонний станок должен давать на верхнем горизонтальном/вертикальном шпинделе до 40 мм профилирования.
Универсальный шпиндель четырехстороннего строгального станка
Строгальный станок может быть оснащен дополнительным универсальным шпинделем с целью достижения большей гибкости профилирования.
Опции четырехстороннего строгального станка
Четырехсторонний строгальный станок может быть оснащен дополнительными опциональными устройствами, такими как: дополнительное устройство подачи после верхнего горизонтального шпинделя, рифленый рабочий стол для обработки древесины твердых пород, удлиненный подающий и рабочий столы, увеличенная мощность двигателей шпинделей и другие.
Таблица. Характеристики некоторых четырехсторонних станков (характеристики — компания-продавец, модель, количество шпинделей, ширина обрабатываемой заготовки, высота обрабатываемой заготовки, минимальная длина заготовки, диаметр шпинделя, частота вращения, скорость подачи, длина загрузочного стола, наличие фуговального суппорта, мощность двигателя 1 и 4 шпинделя, мощность двигателя 2 и 3 шпинделя, наличие калевочного суппорта, возможные положения калевочного суппорта, мощность двигателя калевочного суппорта, мощность двигателя подачи, мощность двигателя подъема траверсы, суммарная мощность двигателей станка, габариты станка, вес базового станка; компания производитель — БЗДС С23-4, Winner, Nortec, Gau Jing Machinery Industrial Co. Ltd GA-623H, Nortec, Machinery Industrial Co. Ltd GN-6S23, Griggio S.p.A. G 240/5, Griggio S.p.A. G 240/6, БЗДС С25-5a Pro, SCM Group Superset NT Plus, High Point M-180, High Point MX-180/5, Ledinek Superles 4V-S150, REX Bigmaster 310-K, SCM Group Topset Master, REX Timbermaster Type U-41-K, MIDA Alfa-500)
Рисунок 1. Схемы механизмов подачи
Рисунок 2. Схема карданного привода роликов механизма подачи с использованием червячных редукторов
Рисунок 3. Варианты расположения шпинделей в четырехсторонних станках
Таблицу и рисунки смотрите в
И от того, насколько равномерным будет это перемещение, во многом зависит качество обрабатываемых деталей.
Механизмы подачи на четырехсторонних станках
Механизмы подачи четырехсторонних станков относятся к устройствам с фрикционной связью между заготовкой и подающими ее органами. Перемещение заготовок происходит за счет сцепления их поверхности с движущимися рабочими элементами конвейера подачи. При этом преодолевается сопротивление в виде приложенных к ним сил трения и продольных составляющих сил резания.
В четырехсторонних станках использовались и используются концентрированные механизмы подачи трех видов: гусеничный, вальцово-гусеничный, вальцовый - и распределенные - роликовые (рис. 1).
Гусеничные механизмы подачи отличаются надежностью захвата продвигаемых по столу заготовок, что исключает их проскальзывание, и равномерностью распределения вертикального усилия, что уменьшает распрямление покоробленных заготовок. Такие механизмы используются для подачи коротких заготовок (например, в отечественных станках моделей «ПАРК-8» и «ПАРК-9», предназначенных для обработки паркетной клепки) и во многих современных четырехсторонних станках на базе двухсторонних фуговально-рейсмусовых - в зоне фуговального суппорта.
Вальцово-гусеничные механизмы также отличаются надежностью захвата и высоким усилием подачи заготовок. Используются преимущественно в станках для обработки тяжелых заготовок большого сечения, например, стенового бруса.
Вальцовые, состоящие из вальцов (вальцы - пара параллельных приводных валов, вращающихся навстречу друг другу), применялись в четырехсторонних станках изначально. Эти механизмы отличаются простой конструкцией, надежностью и невысокой чувствительностью к разнотолщинности продвигаемых заготовок.
Общий недостаток концентрированных механизмов подачи всех трех названных видов - продвижение коротких заготовок торец в торец; при косо обрезанных торцах возможно выдавливание заготовок в сторону и вверх, что приводит к необходимости увеличивать усилие верхних и боковых прижимов в станке, ведущее к повышению требуемого усилия подачи.
Поэтому в конструкции большинства выпускаемых сегодня четырехсторонних станков применяется распределенный механизм подачи в виде набора приводных роликов, расположенных друг за другом по всей длине рабочего стола.
Впервые четырехсторонний станок с таким распределенным механизмом подачи был представлен в 1960 году немецкой фирмой Harbs, а сегодня ими оснащается подавляющее большинство четырехсторонних станков. Достоинство роликового механизма - возможность подачи заготовок с межторцевым разрывом и обработки только одной заготовки, которая, не будучи подталкиваемой другими, следующими за ней, свободно проводится приводными роликами через весь станок. Причем и при подаче заготовок торец в торец последняя загруженная заготовка не остается зажатой в станке.
Ролики такого механизма подачи устанавливаются на единой балке на качающихся рычагах и одновременно играют роль верхних прижимов. В старых моделях станков прижим этих роликов к заготовкам выполнялся пружинами, а сегодня для этих целей используются пневмоцилиндры. Подъем балки вместе со всеми роликами и прижимами для настройки на размер обработки осуществляется с помощью моторизованного привода, что позволяет также получить свободный доступ к рабочему столу станка и его шпинделям для их осмотра и замены фрез.
Рабочая поверхность подающих роликов в станках рифленая. Приводные ролики, установленные за фрезой, осуществляющей окончательную обработку, покрываются слоем износостойкой пластмассы.
Привод подачи на четырехсторонних станках
Рис. 2. Схема карданного привода роликов механизма подачи с
использованием червячных редукторов:
1 - балка;
2 - качающийся рычаг;
3 - подающий ролик;
4 - шпиндель подающего ролика;
5 - ось вращения червяков редукторов;
6 - червячный редуктор;
7 - карданный вал;
8 - рабочий стол станка;
9 - направляющая линейка
Первоначально привод вращения роликов таких механизмов подачи осуществлялся от общего вала, проходившего через всю подъемную балку, посредством конических зубчатых и цепных передач.
Но в 1970 году немецкая фирма Gubisch разработала четырехсторонний продольно-фрезерный станок
мод. GN14, в котором впервые был применен карданный привод вальцов механизма подачи, используемый сегодня в конструкциях почти всех аналогичных станков. В таком приводе каждый из подающих роликов через карданную передачу присоединен к выходному валу своего червячного редуктора, а расположенные на одной оси червяки всех этих редукторов соединены муфтами и вращаются одновременно одним приводом (рис. 2), который также крепится на балке и поднимается вместе с ней.
В качестве такого привода для вращения роликов изначально использовались электродвигатели с вариаторами различной конструкции, обеспечивавшими бесступенчатое регулирование скорости подачи. В современных станках взамен вариаторов используется частотное регулирование скорости вращения электродвигателя механизма подачи с использованием электронных преобразователей.
Суппорты на четырехсторонних станках
Любой четырехсторонний станок оснащается как минимум четырьмя суппортами: горизонтальными (нижним и верхним) и вертикальными (левым и правым). При этом левые суппорты могут быть наклоняемыми. В так называемых калевочных станках применяется дополнительный универсальный суппорт - калевочный.
В целях унификации каждый изготовитель оборудования старается сделать все эти суппорты одинаковыми. Однако на их конструкцию значительное влияние оказывает необходимость настроечных перемещений. Так, для нижних и правых по подаче шпинделей требуется радиальная настройка, и ее величина минимальна, поскольку она необходима только для регулирования припуска, снимаемого установленной на них фрезой. В то же время все левые и верхние шпиндели при настройке на размер обрабатываемой заготовки должны смещаться в значительных пределах. У всех шпинделей, как правило, также имеется возможность осевого перемещения для настройки положения профильных фрез.
В зависимости от конструкции, разработанной изготовителем станка, шпинделем служит или вал электродвигателя (мотор-шпиндели), или вал, установленный в подшипниках и приводимый во вращение электродвигателем через ременную передачу. В наиболее простых и дешевых станках один электродвигатель может вращать одновременно два вертикальных шпинделя.
Для передачи вращения электродвигателя к шпинделю в устаревших моделях используются клиновые ремни, а в современных - тонкие синтетические.
Точность и жесткость шпинделей во многом определяется подшипниками, в которых они установлены. Многие изготовители для удешевления своих станков применяют обычные подшипники, в то время как в дорогих и качественных используются подшипники повышенной точности.
Считается, что использование станков с мотор-шпинделями малоэффективно, так как при замене в них подшипников возможно нарушение балансировки ротора, что может привести к снижению качества обработки. Кроме того, в суппортах с ременной передачей ремень служит демпфером, что предотвращает перегрузку двигателя; его замена в случае выхода из строя обойдется дешевле, чем замена мотор-шпинделя.
Для осуществления настроечных перемещений суппорты устанавливаются на направляющие типа «ласточкин хвост» или на параллельные скалки. Перемещение суппортов по ним осуществляется посредством пары «винт - гайка», вращаемой вручную, с контролем положения по линейке с нониусной шкалой, или, в станках, оснащенных электронной системой управления, контролируемыми ею серводвигателями.
Калевочный суппорт четырехстороннего станка
Это название возникло от понятия «калевка» - профиль, выстрагиваемый на кромке заготовки. Свой первый калевочный станок в 1920 году сконструировал в Германии некто Армин Бернер. А в 1954 году немецкая фирма Weinig сообщила о получении патента на многоцелевой четырехсторонний станок с калевочным суппортом, переставляемым в различные положения.
Такой суппорт в зависимости от исполнения и модели четырехстороннего станка может работать по отношению к заготовке только снизу, снизу и слева, снизу и сверху, снизу и справа, а также снизу, сверху, слева, справа или наклоняться под любым углом.
Выбор технологических возможностей этого суппорта зависит от профилей сечения деталей, выпускаемых предприятием.
Калевочные суппорты на отечественных предприятиях в большинстве случаев, как правило, используются для выборки продольного углубления на нижней стороне обработанной детали, например, наличника, или для продольного раскроя фрезерованных заготовок на узкие детали.
Есть еще один нюанс: выбирая станок, многие производственники даже не задумываются о требуемой мощности этого шпинделя, что приводит к ошибкам при обработке деталей. Так, для простоты расчетов считается, что при раскрое пилами на выполнение одного пропила требуется мощность двигателя из расчета 1 кВт на 1 см толщины заготовки. То есть если с помощью калевочного шпинделя будет выполняться пиление заготовки толщиной 40 мм на три части (двумя пилами), то мощность его двигателя должна быть не меньше 8 кВт.
Мощность других шпинделей на четырехсторонних станках
Если провести несложный анализ коммерческих предложений на четырехсторонние станки, передаваемых нашими станкоторговыми компаниями своим потенциальным покупателям, то окажется, что мощность привода шпинделей в этом оборудовании почему-то очень часто одинакова.
Вместе с тем первая по подаче нижняя фреза в станке, создающая базу для дальнейшей обработки детали, снимает с заготовки довольно небольшой припуск, и требуемая мощность ее привода ниже, чем предлагают продавцы. Такой же недостаточной может быть мощность электродвигателя правой фрезы, поскольку она удаляет припуск на кромке заготовки, которая всегда заведомо уже наибольшей ширины пласти.
Наиболее мощным из всех перечисленных должен быть привод верхней горизонтальной фрезы, которой удаляется увеличенный припуск, включающий в себя все неточности размеров заготовки по толщине и ширине. Опыт показал, что мощность ее двигателя должна быть не менее 11 кВт. Причем и этого может оказаться недостаточно, если предполагается обработка глубоких профилей.
Недостаток мощности хотя бы одного, любого, шпинделя ведет к необходимости снижения скорости подачи, что уменьшает производительность станка.
Состав и расположение шпинделей четырехсторонних станков
На рис. 3 в качестве примера приведены некоторые из возможных вариантов взаимного расположения шпинделей в четырехсторонних станках. Производственники должны выбрать их заранее, до приобретения станка, исходя из требуемого профиля обрабатываемой детали.
Так, при расположении шпинделей, показанном на рис. 3.1, возможна обработка деталей, имеющих прямоугольный профиль или неглубокое профилирование с четырех сторон. Состав шпинделей, приведенный на рис. 3.2, дает возможность фрезеровать глубокий профиль на нижней пласти детали, а конфигурация шпинделей, показанная на рис. 3.3, - на правой (по подаче) кромке.
Если состав агрегатов станка соответствует представленному на
рис. 3.4, с помощью калевочного суппорта, помещаемого в различные положения, можно выполнять глубокие профили на всех поверхностях детали и осуществлять ее продольный раскрой.
Дополнительный нижний шпиндель, как в схеме, изображенной на рис. 3.5, дает возможность, например, при фуговании с использованием гребенчатого рабочего стола, выравнивать поверхность нижней пласти детали и фрезеровать на ней профиль посредством калевочного шпинделя.
Для выборки глубокого профиля по левой кромке и другим поверхностям детали служат дополнительный вертикальный и калевочный шпиндели (схема 3.6).
Расположение шпинделей, соответствующее схеме 3.7, позволяет получать U-образные профили, а изображенное на схеме 3.8 - Н-образные.
Схема расположения шпинделей, приведенная на рис. 3.9, дает возможность фрезерования профилей К-образного сечения, а схема, показанная на рис. 3.10, - еще более сложных, с дополнительными продольными канавками.
На станках, в которых шпиндели расположены в соответствии со схемами на рис. 3.11 и 3.12, можно получать профили Х-образного сечения.
Шпиндели могут быть последовательно расположены и в другом порядке, например, в таком, который позволяет распределить припуск, снимаемый при формировании профиля, на две или даже три фрезы. Кроме того, некоторые профили не могут быть получены без наклона хотя бы одного шпинделя.
Поэтому ведущие станкостроители по заказу того или иного потребителя могут изготовить четырехсторонние станки, у которых имеется десять и более шпинделей. Сегодня станки с нестандартным расположением шпинделей часто встречаются на рынке отремонтированного, бывшего в употреблении оборудования.
Шум от четырехсторонних станков
Во многих странах предельно допустимый уровень шума на рабочем месте законодательно установлен в пределах 85 децибел (дБ). Там, где уровень шума превышает это значение, должны применяться средства защиты. Фактически, 85 дБ - это предельный уровень шума, воздействие которого на человека может продолжаться восемь часов без ущерба для слуха. Увеличение этого уровня шума на 3 дБ соответствует удвоению интенсивности воздействия и уменьшению в два раза допустимого времени воздействия звука. При уровне 88 дБ допустимое время воздействия составит четыре часа, при 91 дБ - два часа и т. д. Это означает, что шум 110 дБ ухо может переносить всего несколько минут.
Но именно такой уровень шума характерен для всех работающих четырехсторонних станков. И его снижению не помогает даже наличие у оборудования шумопоглощающих кожухов, как правило, открытых сзади станка и имеющих скорее декоративное, чем защитное назначение. Поэтому такие станки на производствах следует помещать в специальную звукоизолирующую кабину (рис. 4), а станочники во время работы в обязательном порядке должны носить антифоны.
Четырехсторонние станки - один из основных видов оборудования на любом деревообрабатывающем предприятии, и от их правильного выбора часто зависит не только качество продукции, но и производительность предприятия. Это означает, что при выборе станка следует обращать внимание не только на его цену, нужно еще внимательно изучить конструкцию такого оборудования и предложения потенциальных поставщиков, в частности, сравнив их с потребностями предприятия, и только тогда принимать окончательное решение о приобретении.
Андрей МОРОЗОВ,
компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»
Рис. 1. Станок четырехсторонний с ременным приводом всех агрегатов от единого трансмиссионного вала
И действительно, обтесывая и строгая бревно, плотник использует топор, тесло и скобель - инструмент простой и неточный. А вот столяр держит в своих руках такие замечательные струги, как рубанок, шерхебель, фуганок, зензубель, фальцгебель, шпунтубель, калевочник и другие, с помощью которых можно не только прострогать поверхность доски или бруска, но и с высокой точностью сформировать по всей их длине профильное сечение. Другое дело - каких затрат ручного труда и какой квалификации потребует эта работа...
Строгаем или фрезеруем?
Древесину умели строгать уже три тысячи лет назад, еще в Древнем Египте, а при раскопках города Помпеи, погибшего в 79 году н. э., были найдены рубанки, весьма схожие с современными.
Механизировать процесс строгания пытались все долгие столетия, прошедшие с тех пор. И если первый токарный станок был создан Диодором Сицилийским еще в 650-е годы до н. э., то такого, который можно было бы на 100% назвать строгальным, нет и сегодня. Вместо него у человечества имеются лишь заменяющие его фрезерные станки - фуговальные, рейсмусовые, фрезерные с вертикальным шпинделем (верхним или нижним) и четырехсторонние - в виде комбинации названных ранее, позволяющие обрабатывать заготовку за один проход последовательно со всех четырех сторон. Но поскольку их применение позволило отказаться от строгания вручную, еще в конце XIX века столярами они были ошибочно названы строгальными. А когда по прошествии ста лет российские ученые стали разбираться с классификацией деревообрабатывающего оборудования, оказалось, что эти станки не строгальные, а продольно-фрезерные.
Дело в том, что строганием называется процесс резания древесины ножом, лезвие которого перемещается параллельно обрабатываемой поверхности. Строгание как технологический процесс предполагает получение за проход ножа одной стружки постоянной толщины, например, сливной завитками стружки при строгании ручным рубанком или строгании шпона на специальных станках, когда нож движется прямолинейно.
А фрезерованием называется процесс резания древесины вращающейся фрезой, резцы которой совершают резание во время движения по круговой траектории, тогда как прямолинейное поступательное движение подачи может совершать либо заготовка, либо весь инструмент. При этом припуск на обработку разбивается резцами (ножами), обращающимися по циклоидам, на большое число стружек, имеющих вследствие кинематики процесса переменное сечение и по форме напоминающих вытянутую запятую.
Главное отличие этих двух видов обработки состоит в том, что, с точки зрения геометрии обработанной поверхности, при строгании она получается плоской, а при фрезеровании - волнистой, образованной у вершин циклоид траекторий фрезерующих ножей чередующимися впадинами и гребнями.
Но термин «строгальный» уже прочно вошел в профессиональную лексику, техническую литературу и даже в учебники по деревообработке. И, разрабатывая первый наш ГОСТ на эти станки, его создатели еще в начале 1970-х, чтобы не совершать революции, были вынуждены в его наименовании взять термин «продольно-фрезерные» в скобки, оставив в качестве основного привычный «строгальные». Конечно, со временем планировалось исправить эту ошибку, но потом это благое намерение как-то забылось...
Тем не менее четырехсторонними называются «станки продольно-фрезерные, предназначенные для плоского и профильного продольного фрезерования заготовок из древесины за один проход со всех четырех сторон по поперечному сечению».
История «четырехсторонников»
Считается, что изобретателем фрезерного станка для обработки металла был англичанин Эли (Илай) Уитни, получивший в 1818 году соответствующий патент. Но уже скоро такие станки стали распространяться и в деревообработке. Первый «строгально-калевочный» станок - предтеча современных четырехсторонних продольно-фрезерных станков - был запатентован в 1827 году.
Распространению таких станков мешало отсутствие индивидуального привода. Привод был групповым, то есть для всех станков общим, единым, и осуществлялся от вала водяного колеса, а позже - от вала паровой машины, проходил через весь цех, а от него отходили отдельные ременные передачи для каждого вращающегося агрегата. Понятно, что подвести сразу несколько приводных ремней ко всем четырем шпинделям, расположенным в четырехстороннем станке и вертикально, и горизонтально, а также к механизму подачи, было весьма непросто (рис. 1).
Победное шествие деревообрабатывающих станков с приводом от собственного электродвигателя началось в 1907 году с созданием английской фирмой Wadkin станка DC Pattern Miller. И через 20 лет, в 1928 году в Германии последние крупные предприятия завершили замену группового трансмиссионного привода станков индивидуальным - от отдельных электромоторов. Началась эра промышленной деревообработки, в развитии технологий которой четырехсторонние станки сыграли одну из главных ролей.
Классификация четырехсторонних станков
Рис. 2. Классическая схема расположения шпинделей четырехстороннего станка:
1 - нижний горизонтальный шпиндель;
2 - правый вертикальный шпиндель;
3 - левый вертикальный шпиндель;
4 - верхний горизонтальный шпиндель
Назначение четырехсторонних продольно-фрезерных станков - фрезерование брусков, досок или бруса для получения заготовок и деталей, имеющих прямоугольное или профильное постоянное по всей длине сечение.
Область применения - деревообрабатывающие и мебельные предприятия, выпускающие погонажные столярно-строительные изделия и полуфабрикаты, а также детали мебели из цельной массивной древесины.
За долгие годы, прошедшие с момента их изобретения, четырехсторонние станки сохранили весь изначально заложенный в них состав узлов, хотя и серьезно изменились за счет совершенствования конструкции.
Любой такой станок и сегодня включает в себя станину с расположенными на ней столами (рабочим и фуговальным); продольные направляющие линейки; механизм подачи (концентрированный или распределенный); прижимы для заготовок (боковые и вертикальные); фрезерные агрегаты (горизонтальные и вертикальные) и систему управления.
По исполнению четырехсторонние станки условно подразделяются на три основные группы. К первой относят легкие, с шириной обработки деталей до 180 мм. Они предназначены преимущественно для производства погонажных столярно-строительных изделий (наличников, плинтусов и т. д.) Скорость подачи таких станков - от 6 до 36 м/мин (кинематическая), число шпинделей - 4-6. Станки второй группы - средние, с шириной обработки до 250 мм. Применяются для производства строительного погонажа, брусьев, досок и т. д. Скорость подачи станков этой группы - 8-60 м/мин, а у станков для калибрования пиломатериалов - 150 м/мин и выше при числе шпинделей не более пяти. Третья группа - тяжелые станки с шириной обработки до 600 мм. Служат для обработки строительных балок, стенового клееного бруса и других подобных деталей с большим поперечным сечением. Существуют и сверхтяжелые четырехсторонние станки с шириной фрезерования до 2600 мм, используемые при обработке широких клееных щитов и балок.
Несколько десятилетий назад к первой группе станков относили также станки с шириной обработки 60-100 мм, однако в последнее время спрос на такое оборудование снизился и его серийное производство почти прекращено.
Существует также деление четырехсторонних станков по технологическому назначению. Обычно у станков имеется, как правило, всего четыре шпинделя для обработки заготовки снизу, с обоих боков и сверху.
Если четырехсторонние станки снабжены устройствами и фрезерными агрегатами для устранения кривизны (покоробленности) исходных заготовок, то по аналогии с ручным фуганком на профессиональном языке они могут называться фуговальными. У них имеются на входе удлиненный рабочий (фуговальный) стол и агрегаты, обеспечивающие создание плоской базовой поверхности на нижней пласти и кромке исходных заготовок.
Станки, оснащенные на выходе дополнительным, пятым, шпинделем, предназначенным для выборки глубокого продольного профиля на заготовках или их продольного раскроя пилами на заготовки, называются калевочными - по аналогии с рубанком-калевочником. Станки, совмещающие функции фугования и отборки профиля и оснащенные соответствующими узлами и агрегатами, называются фуговально-калевочными.
Первый калевочный станок сконструировал в 1920 году в Германии Армин Бернер. Работая в фирме Gubisch, он усовершенствовал конструкцию станка и расширил спектр его функций, в результате чего был создан первый фуговально-калевочный четырехсторонний станок.
Технологические схемы четырехсторонних станков
Любой четырехсторонний станок можно рассматривать как комбинацию механизмов фрезерных станков, сгруппированных на одной станине в порядке последовательности выполнения операций по обработке деталей.
При классической схеме расположения шпинделей (рис. 2) первым по подаче располагается нижний горизонтальный, который, подобно шпинделю фуговального станка, создает на нижней пласти заготовки прямолинейную плоскую базовую поверхность.
Затем в станке устанавливается первый вертикальный шпиндель (обычно справа по подаче), задачей которого является создание плоской прямолинейной базовой поверхности на кромке заготовки, которая будет строго перпендикулярна базовой, сформированной на ее нижней пласти. Работа этого шпинделя подобна работе фрезерного вертикального станка с нижним расположением шпинделя, выполняющего функцию фугования кромки.
В станках классической схемы за первым вертикальным шпинделем следует аналогичный, но выполняющий функцию рейсмусовой обработки для получения заданной ширины заготовки. Этим же шпинделем может одновременно выполняться и формирование профиля на кромке.
Толщина формируется верхним горизонтальным шпинделем за счет съема припуска с верхней пласти заготовки - аналогично обработке на одностороннем рейсмусовом станке. Этим же шпинделем при установке соответствующего инструмента можно формировать и профиль на верхней пласти заготовки.
Таким образом, на четырехстороннем станке последовательно обрабатываются все четыре продольные поверхности детали, что, собственно, и предопределило название оборудования.
Однако в ряде случаев последовательность расположения и количество шпинделей в четырехстороннем станке могут отличаться от принятых в классической схеме.
Основное значение при этом имеет форма сечения обрабатываемого профиля. У него может быть, например, большая глубина припуска, который невозможно снять одной фрезой из-за необходимости большого увеличения диаметра фрезы. Величина (глубина) припуска может ограничиваться мощностью привода одного шпинделя, что не позволит удалить припуск полностью за один проход. У профиля могут также иметься какие-то поднутрения, недоступные для горизонтальной или вертикальных фрез.
Кроме того, при продвижении обрабатываемой заготовки через станок, посредством надежного контакта с элементами механизма подачи должна обеспечиваться строгая равномерность этого перемещения. Но, скажем, при изготовлении деталей треугольного или близкого к нему сечения на заготовке просто не остается поверхностей, пригодных для контакта с вальцами механизма подачи, и окончательное формирование профиля должно производиться несколькими фрезами, установленными на суппортах, которые расположены как можно ближе к выходной стороне станка.
Все это может привести к необходимости использования в станке дополнительных горизонтальных и вертикальных шпинделей, в том числе наклоняемых.
Но наиболее часто в калевочных четырехсторонних станках для формирования относительно несложных профилей используется пятый, дополнительный, шпиндель, суппорт которого позволяет размещать его сверху, снизу, слева или справа от заготовки или наклонять под любым заданным углом.
Патент на такой универсальный калевочный суппорт, переставляемый в различные положения, был получен в 1954 году немецкой фирмой Weinig.
Число шпинделей, по сравнению с классической схемой, увеличивается и в фуговальных четырехсторонних станках. А о принципе работы этого оборудования и способах фугования речь пойдет в следующей публикации.
Андрей МОРОЗОВ,
компания «МедиаТехнологии»
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»
Совершенствование технологических процессов усложняет оборудование, повышает производительность отдельной единицы. В столярном деле четырехсторонний станок по дереву объединил ранее раздельные операции на одном столе разовым проходом заготовки. Чистота, точность обработки соответствует установленным стандартам качества.
Возможные способы обработки
Срезать слой с 4 сторон болванки могут различные головки с лезвиями различного профиля:
- фрезерная. Выполняет только продольный выем древесины под паз. Фреза дискового типа выполняет задачу раскроя доски. Для этого на приемной стороне стола ставят фиксаторы выходящих полос;
- строгальная;
- фуговальная.
Большая часть промышленных моделей совмещает одновременно несколько видов резания. Перерабатывается материал круглого и квадратного сечения. Тонкие листы материала проходят 2х стороннее фрезерование, фугование.
Специфика конструкции
В конструкции четырехсторонний деревообрабатывающий станок включает 3 основные части:
- приспособление подачи заготовки;
- секция шпинделей с режущими органами;
- система установки рабочих параметров, регулировки, управления.
Есть модели, у которых несколько режущих механизмов, установленных последовательно по одной стороне прохождения детали (множественная обработка).
Число оборотов ножевых валов 5000-6000 в минуту. В станках новейших конструкций ножевые валы делают до 9000 об/мин.
Зона обработки
Базовая установка включает 2 горизонтально располагающихся валов (верхний/нижний) и 2 шпинделя, расположенных вертикально. На шпиндель ставят головку с прямым или фасонным ножом. Вращение вала находится в пределах 5000 – 9000 об/мин.
Заданный габарит изделия задают соответственным перемещением шпинделя по горизонтали, посадкой/подъемом режущей кромки, наклоном продольной оси на угол до 25°. Толщина доски устанавливается смещением верхнего вала по вертикали.
Компоновка узла может включать установку 5-го строгального вала для того, чтобы получить профиль по нижней плоскости детали.
Дополнительно, устранять волну на поверхности древесины от вращающихся головок, предназначены гладильные ножи. Блок неподвижных лезвий, расположенных под углом 45° к плоскости стола, снимает 0,02 -0,2 мм дерева каждой кромкой. Гребни волн от фуганка срезаются до заданной чистоты.
Управление
Снижение влияния человека в механическом процессе деревообработки, повышает его функции по точному замеру, расчету параметров для программного обеспечения, контролю каждой фазы работы оборудования, срочной необходимости сделать корректировку отклонений.
Контрольными точками являются:
- расчет скорости движения сырья для соблюдения заданной точности обработки;
- выставление каждого отдельного узла в расчетных координатах;
- синхронизация работы комплекса;
- очистка, удаление образующихся отходов.
В индивидуальном изготовлении это требует значительных затрат времени. При поточном производстве дает существенный выигрыш производительности, стандартизации качества готовой продукции из дерева.
Специализация
Установки для многосторонней обработки дерева достаточно сложны по устройству, чтобы делать один универсальный агрегат. В деревообрабатывающих цехах применяют разновидности, которым достаточно мочь быстро и точно выпускать определенный ассортимент изделий.
Выбрав четырехсторонний станок для профилирования бруса, производят профиль с соединением паз – шип, две ровные (полукруглые) стороны. Строгальная операция может быть совмещена на одном станке после прорезки профиля. Разнообразие вариантов геометрии сечения бруса определяется комплектацией режущих насадок.
Столяру, использующему четырехсторонний продольно фрезерный станок, упрощается работа по получению из дерева брусьев для дверных, оконных рам, плинтуса, детали шкафов, полового покрытия
Пиломатериал после дисковой пилы имеет низкое качество поверхности. Одновременно достичь нужной точности размеров позволяет четырехсторонний строгальный станок, нужной производительности. У него имеется от4 до 10 шпинделей, на которые, по необходимости, ставят и нож с пазовым лезвием по дереву. Это дает возможность эксплуатировать оборудование, как станок для производства профилированного бруса, исходя из производственных задач.
Выбор
Технические характеристики, электросхема, режимы работы, комплектация, программирование – все это нужно изучить по заявленным данным производителя. Особенности работы автоматики, требования к квалификации персонала, сырью, техническому обслуживанию необходимо учесть при организации производственного процесса, составлении технологических карт. Доступность сервисного обслуживания четырехстороннего фрезерного станка, запасных частей к нему, повлияет на бесперебойную работу.