Розмір виробушвидко регулюється за спеціальними лінійками переміщенням правого та верхніх шпинделів (лівий та нижній шпинделі регулюються в невеликому діапазоні для компенсації зношування інструменту)
Подання заготівельвідбувається через потужний редуктор за допомогою двох пар верхніх та нижніх, рифлених, рознесених один від одного рябух. Таке рішення дозволяє підвищити надійність та точність подачі заготовок недостатньо гарної якості та підвищеної вологості (на відміну від рябух розташованих поруч).
Чотирьохсторонній верстат "СТАРТ 5х210"комплектується системою безступінчастого регулювання швидкості подачі, що дозволяє оптимально підлаштовуватися під матеріал для роботи.
Точне положення заготівліу двох площинах забезпечується спеціальними опорними пластинами, що йдуть практично по всій довжині робочого столу та парними пружними роликами. Зусилля притиску кожного ролика незалежно регулюється у широкому діапазоні. Парна конструкція роликів дозволяє рівномірно розподіляти притискне зусилля.
Точне шліфування робочих валівчотиристороннього верстата "СТАРТ 5х210"гарантують повну відсутність торцевого та радіального биття інструменту.
Висока швидкість обертання шпинделів(4500 об/хв) дозволяє досягти високої якості чистової поверхні. Опціонально можливе встановлення одного або двох верхніх шпинделів зі швидкістю обертання 6000 об/хв.
Верстат стругальний чотиристоронній "СТАРТ 5х210"обладнаний системою захистувід зворотного викиду заготівлі.
Станина сконструйована таким чином, що забезпечує зручний доступдо всіх важливих вузлів верстата, маючи при цьому необхідну жорсткість, що унеможливлює вібрації при роботі.
Робоча поверхнястолу виготовлено з особливо міцної сталі, що збільшує термін її служби, а також додатково відшліфовано для мінімізації опору подачі та підвищення точності обробки.
Термін служби робочої поверхніскладає не менше 10-15 роківОднак, при необхідності, ця деталь може бути замінена окремо від іншого обладнання. Змінна робоча поверхня столуробить термін експлуатації верстата практичний необмеженим, на відміну від аналогів, де рама верстата та його робоча поверхня становлять єдине ціле.
Управління електричними системами верстата винесено на незалежний мобільний пульт.
Верстат може бути обладнаний спеціальним приймальним столом, з точним регулюванням по висоті. Правильно підібрана висота приймального столу дозволить уникнути "підрізування" наприкінці заготівлі.
Компактні габарити та невелика маса верстата роблять його досить мобільним та легким в установці.
Максимально спрощена, але добре продумана конструкція забезпечує його високу надійність.
Багатошпиндельні верстати дуже ефективні для економії часу при обробці деревини у великому обсязі.
Дерев'яні заготовки після розпилу мають дефекти, такі як нерівномірність поверхні, тріщини і т.д., які необхідно усунути перш, ніж приступати до їх подальшої обробки.
Для усунення цих дефектів використовують фрезерні верстати, за допомогою яких кожна з чотирьох поверхонь заготовки обробляються окремо.
Коли об'єм деревини, що обробляється, досить великий простіше, зручніше і економічніше застосовувати багатошпиндельні деревообробні верстати.
Такі машини також називають. Як випливає з назви, всі чотири площини заготовки піддаються обробці або строжці одночасно.
Може мати від 4 до 10 шпинделів, залежно від вимог, що висуваються до кінцевого виду Вашої продукції. Простіше кажучи, кількість шпинделів залежить від складності профілю виробу, який Ви хочете отримати на виході верстата.
складається з наступних основних частин:
- робочий та подає столи;- вальці, що подають і виштовхують;
- Нижній та верхній шпинделі;
- правий та лівий шпинделі;
- додаткові шпинделі для створення складних форм профілю;
- Універсальний шпиндель.
Стіл, що подає, має притискні елементи і можливість регулювання станини по вертикалі, що дозволяє пропускати через верстат заготовки різної товщини.
Так наприклад, щоб надати гладкість сильно деформованої поверхні необхідно видалити велика кількістьДеревини, з іншого боку, пряма дерев'яна заготовка вимагає зняття дуже невеликого шару матеріалу (достатньо видалити сліди стрічкової пилки).
У ситуації, коли потрібно випрямляти деревну заготовку, що надходить у верстат, використовується притискний ролик перед першим верхнім шпинделем. Додатковий притискний блок, що знаходиться перед першим нижнім шпинделем, використовується для тонкого матеріалу, який не потребує редагування. Ця опція може бути вимкнена за допомогою панелі керування верстата.
На початковому етапі проходження матеріалу через дуже важливо досягти гладкості нижньої та правої сторони заготівлі, які є базовими для подальших операцій з надання потрібної форми Вашому виробу.
Інший метод випрямлення деревини - використання рифленого столу, що є найбільш підходящим для обробки твердих сортів деревини. У цьому випадку перший нижній ріжучий блок формує канавки на нижній стороні заготовки, формою повторюють малюнок рифленого столу, що дозволяє зменшити тертя між заготовкою і стільницею і рівномірно подавати матеріал для подальшої обробки.
Але цей метод випрямлення деревини вимагає наявності у чотиристороннього верстата ще одного нижнього шпинделя, ріжучий блок якого видалятиме проміжні канавки і вирівнюватиме нижню поверхню виробу. Робочий стіл може бути оснащений ручною або автоматичною системою подачі ваксиліту - мастила, що розчиняє смолу, для полегшення подачі заготовки. У разі обробки смолистих порід деревини наявність додаткового нижнього шпинделя також необхідна для видалення ваксилиту з нижньої сторони заготовки.
Ролики чотиристороннього стругального верстата.
Ролики, що подають, можуть бути оснащені пружинними або пневматичними циліндрами. Ролики повинні бути правильно спроектовані, щоб забезпечувати максимальну тягу та мінімальне зношування.
Вертикальні шпинделі чотиристороннього стругального верстата:
Для вертикальних шпинделів необхідна якісна і гнучка система налаштування, в іншому випадку, для зміни виду профілю і, відповідно, діаметр інструменту знадобиться досить багато часу.
Швидке налаштування в частині вертикальних шпинделів дозволяє досягти оптимального контакту між заготовкою та робочим столом.
Якщо вертикальні шпинделі чотиристороннього стругального верстата знаходяться в чітко закріпленому положенні, діаметр і робоча висота ріжучого інструменту, а також швидкість подачі та тиск роликів, що подають, регулюються одночасно за допомогою цифрової панелі системи управління. Якісне налаштування лівого вертикального шпинделя гарантує високу якість стружки, і особливо актуальне при роботі з твердими породами деревини.
Топ шпиндель чотиристороннього стругального верстата
Топ шпинделем називається перший правий вертикальний шпиндель верстата. Ріжучий інструмент, розташований на позиції топ, може бути використаний як для стругання поверхні, так і для профілювання заготовки. Хороший чотиристоронній верстат повинен давати на верхньому горизонтальному/вертикальному шпинделі до 40 мм профілювання.
Універсальний шпиндель чотиристороннього стругального верстата
Строгальний верстат може бути оснащений додатковим універсальним шпинделем з метою досягнення більшої гнучкості профілювання.
Опції чотиристороннього стругального верстата
Чотирьохсторонній стругальний верстат може бути оснащений додатковими опціональними пристроями, такими як: додатковий пристрій подачі після верхнього горизонтального шпинделя, рифлений робочий стіл для обробки деревини твердих порід, подовжений подавальний та робочий столи, збільшена потужність двигунів шпинделів та інші.
Таблиця. Характеристики деяких чотиристоронніх верстатів (Характеристики - компанія-продавець, модель, кількість шпинделів, ширина оброблюваної заготовки, висота оброблюваної заготовки, мінімальна довжина заготовки, діаметр шпинделя, частота обертання, швидкість подачі, довжина завантажувального столу, наявність фугувального супорта, потужність двигуна 1 і 4 шпинделя, потужність двигуна 2 і 3 шпинделя, наявність калувального супорта, можливі положення калувального супорта, потужність двигуна калувального супорта, потужність двигуна подачі, потужність двигуна підйому траверси, сумарна потужність двигунів верстата, габарити верстата, вага базового верстата, компанія виробник - БЗДС С23-4, Winner, Nortec, Gau Jing Machinery Industrial Co., Ltd GA-623H, Nortec, Machinery Industrial Co., Ltd GN-6S23, Griggio S.p.A. 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)
Малюнок 1. Схеми механізмів подачі
Рисунок 2. Схема карданного приводу роликів механізму подачі з використанням черв'ячних редукторів
Малюнок 3. Варіанти розташування шпинделів у чотиристоронніх верстатах
Таблицю та малюнки дивіться у
І від того, наскільки рівномірним буде це переміщення, багато в чому залежить якість оброблюваних деталей.
Механізми подачі на чотиристоронніх верстатах
Механізми подачі чотиристоронніх верстатів відносяться до пристроїв з фрикційним зв'язком між заготівлею і органами, що її подають. Переміщення заготовок відбувається за рахунок зчеплення їх поверхні з робочими елементами, що рухаються, конвеєра подачі. При цьому долається опір у вигляді прикладених до них сил тертя та поздовжніх складових сил різання.
У чотиристоронніх верстатах використовувалися та використовуються концентровані механізми подачі трьох видів: гусеничний, вальцово-гусеничний, вальцевий – та розподілені – роликові (рис. 1).
Гусеничні механізми подачі відрізняються надійністю захоплення заготовок, що просуваються по столу, що виключає їх прослизання, і рівномірністю розподілу вертикального зусилля, що зменшує розпрямлення покороблених заготовок. Такі механізми використовуються для подачі коротких заготовок (наприклад, у вітчизняних верстатах моделей «ПАРК-8» та «ПАРК-9», призначених для обробки паркетної клепки) та у багатьох сучасних чотиристоронніх верстатах на базі двосторонніх фуговально-рейсмусових – у зоні фугувального супорту.
Вальцово-гусеничні механізми також відрізняються надійністю захоплення та високим зусиллям подачі заготовок. Використовуються переважно у верстатах для обробки важких заготовок великого перерізу, наприклад стінового бруса.
Вальцові, що складаються з вальців (вальці - пара паралельних приводних валів, що обертаються назустріч один одному), застосовувалися у чотиристоронніх верстатах спочатку. Ці механізми відрізняються простою конструкцією, надійністю і невисокою чутливістю до різнотовщинності заготовок, що просуваються.
Загальна нестача концентрованих механізмів подачі всіх трьох названих видів - просування коротких заготовок торець до торця; при косо обрізаних торцях можливе видавлювання заготовок убік і вгору, що призводить до необхідності збільшувати зусилля верхніх та бічних притисків у верстаті, що веде до підвищення необхідного зусилля подачі.
Тому в конструкції більшості чотирьохсторонніх верстатів, що випускаються сьогодні, застосовується розподілений механізм подачі у вигляді набору приводних роликів, розташованих один за одним по всій довжині робочого столу.
Вперше чотиристоронній верстат з таким розподіленим механізмом подачі був представлений у 1960 році німецькою фірмою Harbs, а сьогодні ними оснащується переважна більшість чотиристоронніх верстатів. Гідність роликового механізму - можливість подачі заготовок з міжторцевим розривом і обробки тільки однієї заготовки, яка, не будучи підштовхуваною іншими, що слідують за нею, вільно проводиться приводними роликами через весь верстат. Причому і при подачі заготовок торець до торця остання завантажена заготовка не залишається затиснутою в верстаті.
Ролики такого механізму подачі встановлюються на єдиній балці на важелях, що коливаються, і одночасно грають роль верхніх притисків. У старих моделях верстатів притиск цих роликів до заготовок виконувався пружинами, а сьогодні для цих цілей використовуються пневмоциліндри. Підйом балки разом з усіма роликами та притисками для налаштування на розмір обробки здійснюється за допомогою моторизованого приводу, що дозволяє також отримати вільний доступ до робочого столу верстата та його шпинделя для їх огляду та заміни фрез.
Робоча поверхня роликів, що подають, у верстатах рифлена. Привідні ролики, встановлені за фрезою, що здійснює остаточну обробку, покриваються шаром зносостійкої пластмаси.
Привід подачі на чотиристоронніх верстатах
Мал. 2. Схема карданного приводу роликів механізму подачі
використанням черв'ячних редукторів:
1 – балка;
2 - важіль, що коливається;
3 - ролик, що подає;
4 - шпиндель ролика, що подає;
5 - вісь обертання хробаків редукторів;
6 – черв'ячний редуктор;
7 – карданний вал;
8 – робочий стіл верстата;
9 - напрямна лінійка
Спочатку привод обертання роликів таких механізмів подачі здійснювався від загального валу, що проходив через всю підйомну балку, за допомогою конічних зубчастих і ланцюгових передач.
Але 1970 року німецька фірма Gubisch розробила чотиристоронній поздовжньо-фрезерний верстат
мод. GN14, в якому вперше був застосований карданний привід вальців механізму подачі, що використовується сьогодні в конструкціях майже всіх аналогічних верстатів. У такому приводі кожен з роликів, що подають, через карданну передачу приєднаний до вихідного валу свого черв'ячного редуктора, а розташовані на одній осі черв'яки всіх цих редукторів з'єднані муфтами і обертаються одночасно одним приводом (мал. 2), який також кріпиться на балці і піднімається разом з нею .
Як такий привод для обертання роликів спочатку використовувалися електродвигуни з варіаторами різної конструкції, що забезпечували безступінчасте регулювання швидкості подачі. У сучасних верстатах замість варіаторів використовується частотне регулювання швидкості обертання електродвигуна механізму подачі з використанням електронних перетворювачів.
Супорти на чотиристоронніх верстатах
Будь-який чотиристоронній верстат оснащується як мінімум чотирма супортами: горизонтальними (нижнім та верхнім) та вертикальними (лівим та правим). При цьому ліві супорти можуть бути нахиляються. У так званих калювальних верстатах застосовується додатковий універсальний супорт - калювальний.
З метою уніфікації кожен виробник обладнання намагається зробити всі ці супорти однаковими. Однак на їх конструкцію значний вплив надає необхідність настроювальних переміщень. Так, для нижніх і правих подачі шпинделів потрібно радіальне налаштування, і її величина мінімальна, оскільки вона необхідна тільки для регулювання припуску, що знімається встановленою на них фрезою. У той же час всі ліві та верхні шпинделі при налаштуванні на розмір заготовки, що обробляється, повинні зміщуватися в значних межах. У всіх шпинделів, як правило, також є можливість осьового переміщення для налаштування положення профільних фрез.
Залежно від конструкції, розробленої виробником верстата, шпинделем служить або вал електродвигуна (мотор-шпинделі), або вал, встановлений у підшипниках і приводний обертання електродвигуном через ремінну передачу. У найбільш простих і дешевих верстатах один електродвигун може обертати одночасно два вертикальні шпинделі.
Для передачі обертання електродвигуна до шпинделя в застарілих моделях використовуються клинові ремені, а в сучасних тонкі синтетичні.
Точність та жорсткість шпинделів багато в чому визначається підшипниками, в яких вони встановлені. Багато виробників для здешевлення своїх верстатів застосовують звичайні підшипники, тоді як у дорогих і якісних використовуються підшипники підвищеної точності.
Вважається, що використання верстатів з мотор-шпинделями малоефективне, тому що при заміні в них підшипників можливе порушення балансування ротора, що може призвести до зниження якості обробки. Крім того, в супортах з ремінною передачею ремінь служить демпфером, що запобігає перевантаженню двигуна; його заміна у разі виходу з ладу обійдеться дешевше, ніж заміна мотор-шпинделя.
Для здійснення настроювальних переміщень супорти встановлюються на напрямні типу «хвост ластівки» або на паралельні качалки. Переміщення супортів по них здійснюється за допомогою пари «гвинт - гайка», що обертається вручну, з контролем положення по лінійці з ноніусною шкалою, або в верстатах, оснащених електронною системою управління, контрольованими серводвигунами.
Калювальний супорт чотиристороннього верстата
Ця назва виникла від поняття "калівка" - профіль, що вистругується на кромці заготівлі. Свій перший гартувальний верстат у 1920 році сконструював у Німеччині хтось Армін Бернер. А в 1954 році німецька фірма Weinig повідомила про отримання патенту на багатоцільовий чотиристоронній верстат з калівальним супортом, що переставляється в різні положення.
Такий супорт залежно від виконання та моделі чотиристороннього верстата може працювати по відношенню до заготівлі тільки знизу, знизу та зліва, знизу та зверху, знизу та праворуч, а також знизу, зверху, зліва, праворуч або нахилятися під будь-яким кутом.
Вибір технологічних можливостей цього супорта залежить від профілів перерізу деталей, що випускаються підприємством.
Калювальні супорти на вітчизняних підприємствах у більшості випадків, як правило, використовуються для вибірки поздовжнього поглиблення на нижній стороні обробленої деталі, наприклад, лиштви, або для поздовжнього розкрою фрезерованих заготовок на вузькі деталі.
Є ще один нюанс: вибираючи верстат, багато виробничників навіть не замислюються про потрібну потужність цього шпинделя, що призводить до помилок при обробці деталей. Так, для простоти розрахунків вважається, що при розкрої пилами на виконання одного пропилу потрібна потужність двигуна з розрахунку 1 кВт на 1 см товщини заготовки. Тобто якщо за допомогою шпинделя буде виконуватися пиляння заготовки товщиною 40 мм на три частини (двома пилами), то потужність його двигуна повинна бути не менше 8 кВт.
Потужність інших шпинделів на чотиристоронніх верстатах
Якщо провести нескладний аналіз комерційних пропозицій на чотиристоронні верстати, що передаються нашими верстатоторговими компаніями своїм потенційним покупцям, то виявиться, що потужність приводу шпинделів у цьому устаткуванні чомусь дуже часто однакова.
Разом з тим перша подачі нижня фреза в верстаті, що створює базу для подальшої обробки деталі, знімає із заготівлі досить невеликий припуск, і необхідна потужність приводу нижча, ніж пропонують продавці. Такою ж недостатньою може бути потужність електродвигуна правої фрези, оскільки вона видаляє припуск на кромці заготовки, яка завжди свідомо вже найбільшої ширини пласті.
Найбільш потужним з усіх перерахованих повинен бути привід верхньої горизонтальної фрези, якій видаляється збільшений припуск, що включає всі неточності розмірів заготовки по товщині і ширині. Досвід показав, що потужність двигуна повинна бути не менше 11 кВт. Причому цього може виявитися недостатньо, якщо передбачається обробка глибоких профілів.
Нестача потужності хоча б одного, будь-якого шпинделя веде до необхідності зниження швидкості подачі, що зменшує продуктивність верстата.
Склад та розташування шпинделів чотиристоронніх верстатів
На рис. 3 як приклад наведені деякі з можливих варіантів взаємного розташування шпинделів у чотиристоронніх верстатах. Виробники повинні вибрати їх заздалегідь, до придбання верстата, виходячи з необхідного профілю деталі, що обробляється.
Так, при розташуванні шпинделів, показаному на рис. 3.1, можливе оброблення деталей, що мають прямокутний профіль або неглибоке профільування з чотирьох сторін. Склад шпинделів, наведений на рис. 3.2 дає можливість фрезерувати глибокий профіль на нижній пласті деталі, а конфігурація шпинделів, показана на рис. 3.3 - на правій (по подачі) кромці.
Якщо склад агрегатів верстата відповідає представленому на
Мал. 3.4, за допомогою калювального супорта, що міститься в різні положення, можна виконувати глибокі профілі на всіх поверхнях деталі та здійснювати її поздовжній розкрій.
Додатковий нижній шпиндель, як і схемою, зображеної на рис. 3.5, дає можливість, наприклад, при фугуванні з використанням гребінчастого робочого столу, вирівнювати поверхню нижньої пласти деталі і фрезерувати на ній профіль за допомогою шпинделя калювального.
Для вибірки глибокого профілю по лівій кромці та інших поверхонь деталі служать додатковий вертикальний і шпинделі калювальні (схема 3.6).
Розташування шпинделів, що відповідає схемі 3.7, дозволяє отримувати U-подібні профілі, а зображене на схемі 3.8 - Н-подібні.
Схема розташування шпинделів наведена на рис. 3.9 дає можливість фрезерування профілів К-подібного перерізу, а схема, показана на рис. 3.10, - ще складніших, з додатковими поздовжніми канавками.
На верстатах, у яких шпинделі розташовані відповідно до схем на рис. 3.11 та 3.12, можна отримувати профілі Х-подібного перерізу.
Шпинделі можуть бути послідовно розташовані і в іншому порядку, наприклад, у такому, який дозволяє розподілити припуск, що знімається при формуванні профілю, на дві або навіть три фрези. Крім того, деякі профілі не можуть бути отримані без нахилу хоча б одного шпинделя.
Тому провідні верстатобудівники на замовлення того чи іншого споживача можуть виготовити чотиристоронні верстати, які мають десять і більше шпинделів. Сьогодні верстати з нестандартним розташуванням шпинделів часто зустрічаються на ринку відремонтованого обладнання, що було у використанні.
Шум від чотиристоронніх верстатів
У багатьох країнах гранично допустимий рівень шуму робочому місці законодавчо встановлено не більше 85 децибел (дБ). Там, де рівень шуму перевищує це значення, слід застосовувати засоби захисту. Фактично, 85 дБ – це граничний рівень шуму, вплив якого на людину може тривати вісім годин без шкоди для слуху. Збільшення цього рівня шуму на 3 дБ відповідає подвоєнню інтенсивності впливу та зменшенню вдвічі допустимого часу впливу звуку. При рівні 88 дБ допустимий час впливу становитиме чотири години, при 91 дБ - дві години тощо. буд. Це означає, що шум 110 дБ вухо може переносити лише кілька хвилин.
Але саме такий рівень шуму характерний для всіх працюючих чотиристоронніх верстатів. І його зниженню не допомагає навіть наявність у обладнання шумопоглинаючих кожухів, як правило, відкритих ззаду верстата і мають скоріше декоративне, ніж захисне призначення. Тому такі верстати на виробництвах слід поміщати у спеціальну звукоізолюючу кабіну (рис. 4), а верстатники під час роботи обов'язково повинні носити антифони.
Чотирьохсторонні верстати - один з основних видів обладнання на будь-якому деревообробному підприємстві, і від їх правильного вибору часто залежить не лише якість продукції, а й продуктивність підприємства. Це означає, що при виборі верстата слід звертати увагу не лише на його ціну, потрібно ще уважно вивчити конструкцію такого обладнання та пропозиції потенційних постачальників, зокрема, порівнявши їх із потребами підприємства, і лише тоді приймати остаточне рішення про придбання.
Андрій МОРОЗОВ,
компанія «МедіаТехнології»,
на замовлення журналу «ЛісПромІнформ»
Мал. 1. Верстат чотиристоронній з ремінним приводом всіх агрегатів від єдиного трансмісійного валу.
Тесник використовує сокиру, тісло і скобель - інструмент простий і неточний. А ось столяр тримає у своїх руках такі чудові струги, як рубанок, шерхебель, фуганок, зензубель, фальцгебель, шпунтубель, калівник та інші, за допомогою яких можна не тільки прострогати поверхню дошки або бруска, але і з високою точністю сформувати по всій їх довжині профільний переріз. Інша справа - яких витрат ручної праці та якої кваліфікації вимагатиме ця робота...
Строгаємо або фрезеруємо?
Деревину вміли стругати вже три тисячі років тому, ще в Стародавньому Єгипті, а під час розкопок міста Помпеї, що загинув у 79 році н. е., було знайдено рубанки, дуже схожі із сучасними.
Механізувати процес стругання намагалися всі довгі століття, що минули з того часу. І якщо перший токарний верстат був створений Діодор Сіцілійський ще в 650-і роки до н. е.., такого, який можна було б на 100% назвати стругальним, немає і сьогодні. Замість нього у людства є лише фрезерні верстати, що його замінюють - фугувальні, рейсмусові, фрезерні з вертикальним шпинделем (верхнім або нижнім) і чотиристоронні - у вигляді комбінації названих раніше, що дозволяють обробляти заготівлю за один прохід послідовно з усіх чотирьох сторін. Але оскільки їхнє застосування дозволило відмовитися від стругання вручну, ще наприкінці XIX століття столярами вони були помилково названі стругальними. А коли через сто років російські вчені почали розбиратися з класифікацією деревообробного обладнання, виявилося, що ці верстати не стругальні, а поздовжньо-фрезерні.
Справа в тому, що струганням називається процес різання деревини ножем, лезо якого переміщається паралельно оброблюваної поверхні. Стругання як технологічний процес передбачає отримання за прохід ножа однієї стружки постійної товщини, наприклад, зливною завитками стружки при струганні ручним рубанком або стругання шпону на спеціальних верстатах, коли ніж рухається прямолінійно.
А фрезеруванням називається процес різання деревини фрезою, що обертається, різці якої здійснюють різання під час руху по круговій траєкторії, тоді як прямолінійний поступальний рух подачі може здійснювати або заготівля, або весь інструмент. При цьому припуск на обробку розбивається різцями (ножами), що обертаються по циклоїдів, на велику кількість стружок, що мають внаслідок кінематики процесу змінний переріз і формою нагадують витягнуту кому.
Головна відмінність цих двох видів обробки полягає в тому, що, з точки зору геометрії обробленої поверхні, при струганні вона виходить плоскою, а при фрезеруванні - хвилястою, утвореною у вершин циклоїд траєкторій ножів, що чергуються чергуються западинами і гребенями.
Але термін «стругальний» вже міцно увійшов до професійної лексики, технічної літератури і навіть до підручників з деревообробки. І, розробляючи перший наш ГОСТ на ці верстати, його творці ще на початку 1970-х, щоб не здійснювати революції, були змушені в його найменуванні взяти термін «подовжньо-фрезерні» у дужки, залишивши як основне звичний «стругальні». Звісно, згодом планувалося виправити цю помилку, але потім цей добрий намір якось забувся...
Проте чотиристоронніми називаються «верстати поздовжньо-фрезерні, призначені для плоского та профільного поздовжнього фрезерування заготовок з деревини за один прохід з усіх чотирьох сторін за поперечним перерізом».
Історія «чотирьохприхильників»
Вважається, що винахідником фрезерного верстата для обробки металу був англієць Елі (Ілай) Вітні, який у 1818 році отримав відповідний патент. Але вже незабаром такі верстати почали поширюватися й у деревообробці. Перший "стругально-калювальний" верстат - предтеча сучасних чотиристоронніх поздовжньо-фрезерних верстатів - був запатентований в 1827 році.
Поширення таких верстатів заважало відсутність індивідуального приводу. Привід був груповим, тобто для всіх верстатів загальним, єдиним, і здійснювався від валу водяного колеса, а пізніше - від валу парової машини, проходив через весь цех, а від нього відходили окремі ремінні передачі для кожного агрегату, що обертається. Зрозуміло, що підвести відразу кілька приводних ременів до всіх чотирьох шпинделів, розташованих у чотиристоронньому верстаті і вертикально, і горизонтально, а також механізму подачі, було дуже непросто (рис. 1).
Переможна хода деревообробних верстатів із приводом від власного електродвигуна розпочалася у 1907 році зі створенням англійської фірмою Wadkin верстата DC Pattern Miller. І через 20 років, 1928 року в Німеччині останні великі підприємства завершили заміну групового трансмісійного приводу верстатів індивідуальним - від окремих електромоторів. Почалася епоха промислової деревообробки, у розвитку технологій якої чотиристоронні верстати зіграли одну з основних ролей.
Класифікація чотиристоронніх верстатів
Мал. 2. Класична схема розташування шпинделів чотиристороннього верстата:
1 – нижній горизонтальний шпиндель;
2 – правий вертикальний шпиндель;
3 – лівий вертикальний шпиндель;
4 - верхній горизонтальний шпиндель
Призначення чотиристоронніх поздовжньо-фрезерних верстатів - фрезерування брусків, дощок або бруса для отримання заготовок та деталей, що мають прямокутний або профільний постійний по всій довжині перетин.
Область застосування - деревообробні та меблеві підприємства, що випускають погонажні столярно-будівельні вироби та напівфабрикати, а також деталі меблів із цільної масивної деревини.
За довгі роки, що минули з моменту їх винаходу, чотиристоронні верстати зберегли весь закладений в них склад вузлів, хоча й серйозно змінилися за рахунок вдосконалення конструкції.
Будь-який такий верстат і сьогодні включає станину з розташованими на ній столами (робочим і фугувальним); поздовжні напрямні лінійки; механізм подачі (концентрований чи розподілений); притиски для заготовок (бічні та вертикальні); фрезерні агрегати (горизонтальні та вертикальні) та систему управління.
За виконанням чотиристоронні верстати умовно поділяються на три основні групи. До першої відносять легкі, із шириною обробки деталей до 180 мм. Вони призначені переважно для виробництва столярно-будівельних погонажних виробів (лиштв, плінтусів і т. д.) Швидкість подачі таких верстатів - від 6 до 36 м/хв (кінематична), число шпинделів - 4-6. Верстати другої групи – середні, з шириною обробки до 250 мм. Застосовуються для виробництва будівельного погонажу, брусів, дощок і т. д. Швидкість подачі верстатів цієї групи - 8-60 м/хв, а верстати для калібрування пиломатеріалів - 150 м/хв і вище при числі шпинделів не більше п'яти. Третя група – важкі верстати із шириною обробки до 600 мм. Служать для обробки будівельних балок, клеєного стінового бруса та інших подібних деталей з великим поперечним перетином. Існують і надважкі чотиристоронні верстати із шириною фрезерування до 2600 мм, які використовуються при обробці широких клеєних щитів та балок.
Декілька десятиліть тому до першої групи верстатів відносили також верстати з шириною обробки 60-100 мм, проте останнім часом попит на таке обладнання знизився і його серійне виробництво майже припинено.
Існує також розподіл чотиристоронніх верстатів за технологічним призначенням. Зазвичай у верстатів є, як правило, всього чотири шпинделі для обробки заготовки знизу, з обох боків та зверху.
Якщо чотиристоронні верстати забезпечені пристроями та фрезерними агрегатами для усунення кривизни (покоробленості) вихідних заготовок, то за аналогією з ручним фуганком професійною мовою вони можуть називатися фугувальними. У них є на вході подовжений робочий (фугувальний) стіл та агрегати, що забезпечують створення плоскої базової поверхні на нижній пласті та кромці вихідних заготовок.
Верстати, оснащені на виході додатковим, п'ятим, шпинделем, призначеним для вибірки глибокого поздовжнього профілю на заготовках або їх поздовжнього розкрою пилками на заготовки, називаються калювальними - за аналогією з рубанком-калювальником. Верстати, що поєднують функції фугування та відбірки профілю та оснащені відповідними вузлами та агрегатами, називаються фугувально-калювальними.
Перший гартувальний верстат сконструював у 1920 році в Німеччині Армін Бернер. Працюючи у фірмі Gubisch, він удосконалив конструкцію верстата та розширив спектр його функцій, внаслідок чого було створено перший фугувально-калювальний чотиристоронній верстат.
Технологічні схеми чотиристоронніх верстатів
Будь-який чотиристоронній верстат можна розглядати як комбінацію механізмів фрезерних верстатів, що згруповані на одній станині в порядку послідовності виконання операцій з обробки деталей.
При класичній схемі розташування шпинделів (рис. 2) першим подачі розташовується нижній горизонтальний, який, подібно до шпинделя фугувального верстата, створює на нижній пласті заготовки прямолінійну плоску базову поверхню.
Потім у верстаті встановлюється перший вертикальний шпиндель (зазвичай праворуч по подачі), завданням якого є створення плоскої прямолінійної базової поверхні на кромці заготовки, яка буде строго перпендикулярна до базової, сформованої на її нижній пласті. Робота цього шпинделя подібна до роботи фрезерного вертикального верстата з нижнім розташуванням шпинделя, що виконує функцію фугування кромки.
У верстатах класичної схеми за першим вертикальним шпинделем слід аналогічний, але виконує функцію рейсмусової обробки отримання заданої ширини заготовки. Цим же шпинделем може одночасно виконуватися формування профілю на кромці.
Товщина формується верхнім горизонтальним шпинделем за рахунок знімання припуску з верхнього шару заготовки - аналогічно обробці на односторонньому рейсмусовому верстаті. Цим же шпинделем при встановленні відповідного інструменту можна формувати профіль на верхній пласті заготовки.
Таким чином, на чотиристоронньому верстаті послідовно обробляються всі чотири поздовжні поверхні деталі, що, власне, і зумовило назву обладнання.
Однак у ряді випадків послідовність розташування та кількість шпинделів у чотиристоронньому верстаті можуть відрізнятися від прийнятих у класичній схемі.
Основне значення при цьому має форма перерізу профілю, що обробляється. Він може бути, наприклад, велика глибина припуску, який неможливо зняти однією фрезою через необхідність великого збільшення діаметра фрези. Величина (глибина) припуску може обмежуватися потужністю приводу одного шпинделя, що дозволить видалити припуск повністю за один прохід. У профілю можуть також бути якісь внутрішні, недоступні для горизонтальної або вертикальних фрез.
Крім того, при просуванні оброблюваної заготовки через верстат за допомогою надійного контакту з елементами механізму подачі повинна забезпечуватися сувора рівномірність цього переміщення. Але, скажімо, при виготовленні деталей трикутного або близького до нього перерізу на заготівлі просто не залишається поверхонь, придатних для контакту з вальцями механізму подачі, і остаточне формування профілю повинно проводитись декількома фрезами, встановленими на супортах, які розташовані якомога ближче до вихідної сторони верстата. .
Все це може призвести до необхідності використання у верстаті додаткових горизонтальних та вертикальних шпинделів, у тому числі нахиляються.
Але найчастіше в калювальних чотиристоронніх верстатах для формування відносно нескладних профілів використовується п'ятий, додатковий, шпиндель, супорт якого дозволяє розміщувати його зверху, знизу, ліворуч або праворуч від заготовки або нахиляти під будь-яким заданим кутом.
Патент на такий універсальний калівальний супорт, що переставляється в різні положення, був отриманий 1954 німецькою фірмою Weinig.
Число шпинделів, в порівнянні з класичною схемою, збільшується і в чотиристоронніх фугувальних верстатах. А про принцип роботи цього обладнання та способи фугування йтиметься в наступній публікації.
Андрій МОРОЗОВ,
компанія «МедіаТехнології»
на замовлення журналу «ЛісПромІнформ»
Удосконалення технологічних процесів ускладнює обладнання, підвищує продуктивність окремої одиниці. У столярній справі чотиристоронній верстат по дереву об'єднав роздільні операції на одному столі разовим проходом заготівлі. Чистота, точність обробки відповідає встановленим стандартам якості.
Можливі способи обробки
Зрізати шар з 4 сторін болванки можуть різні головки з лезами різного профілю:
- фрезерні. Виконує лише поздовжнє виймання деревини під паз. Фреза дискового типу виконує завдання розкрою дошки. Для цього на приймальній стороні столу ставлять фіксатори смуг, що виходять;
- стругальна;
- фугувальна.
Більшість промислових моделей поєднує одночасно кілька видів різання. Переробляється матеріал круглого та квадратного перерізу. Тонкі листи матеріалу проходять 2х стороннє фрезерування, фугування.
Специфіка конструкції
У конструкції чотиристоронній деревообробний верстат включає 3 основні частини:
- пристосування подачі заготівлі;
- секція шпинделів із ріжучими органами;
- система встановлення робочих параметрів, регулювання, керування.
Є моделі, які мають кілька ріжучих механізмів, встановлених послідовно з одного боку проходження деталі (множинна обробка).
Число оборотів ножових валів 5000-6000 за хвилину. У верстатах нових конструкцій ножові вали роблять до 9000 об/хв.
Зона обробки
Базова установка включає 2 валів, що горизонтально розташовуються (верхній/нижній) і 2 шпинделя, розташованих вертикально. На шпиндель ставлять голівку із прямим або фасонним ножем. Обертання валу знаходиться в межах 5000 – 9000 об/хв.
Заданий габарит виробу задають відповідним переміщенням шпинделя по горизонталі, посадкою/підйомом ріжучого краю, нахилом поздовжньої осі на кут до 25°. Товщина дошки встановлюється усуненням верхнього валу по вертикалі.
Компонування вузла може включати установку 5-го валу для того, щоб отримати профіль по нижній площині деталі.
Додатково, усувати хвилю на поверхні деревини від головок, що обертаються, призначені прасувальні ножі. Блок нерухомих лез, розташованих під кутом 45° до площини столу, знімає 0,02-0,2 мм дерева кожною кромкою. Гребені хвиль від фуганку зрізаються до заданої чистоти.
Управління
Зниження впливу людини в механічному процесі деревообробки, підвищує його функції за точним виміром, розрахунком параметрів для програмного забезпечення, контролем кожної фази роботи обладнання, терміновою необхідністю зробити коригування відхилень.
Контрольними точками є:
- розрахунок швидкості руху сировини для дотримання заданої точності обробки;
- виставлення кожного окремого вузла у розрахункових координатах;
- синхронізація роботи комплексу;
- очищення, видалення відходів, що утворюються.
В індивідуальному виготовленні це потребує значних витрат часу. При поточному виробництві дає суттєвий виграш продуктивності, стандартизації якості готової продукції з дерева.
Спеціалізація
Установки для багатосторонньої обробки дерева досить складні для пристрою, щоб робити один універсальний агрегат. У деревообробних цехах застосовують різновиди, яким досить швидко і точно випускати певний асортимент виробів.
Вибравши чотиристоронній верстат для профілювання бруса, виробляють профіль зі з'єднанням паз – шип, дві рівні (напівкруглі) сторони. Строгальна операція може бути поєднана на одному верстаті після прорізування профілю. Різноманітність варіантів геометрії перерізу бруса визначається комплектацією ріжучих насадок.
Столяру, що використовує чотиристоронній поздовжньо-фрезерний верстат, спрощується робота з отримання з дерева брусів для дверних, віконних рам, плінтуса, деталі шаф, статевого покриття.
Пиломатеріал після дискової пилки має низьку якість поверхні. Одночасно досягти потрібної точності розмірів дозволяє чотиристоронній стругальний верстат, потрібну продуктивність. У нього є від 4 до 10 шпинделів, на які, за потребою, ставлять і ніж із пазовим лезом по дереву. Це дозволяє експлуатувати обладнання, як верстат для виробництва профільованого бруса, виходячи з виробничих завдань.
Вибір
Технічні характеристики, електросхема, режими роботи, комплектація, програмування - все це потрібно вивчити за заявленими даними виробника. Особливості роботи автоматики, вимоги до кваліфікації персоналу, сировини, технічного обслуговування необхідно врахувати при організації виробничого процесу, складанні технологічних карт. Доступність сервісного обслуговуваннячотиристоронній фрезерний верстат, запасні частини до нього, вплине на безперебійну роботу.