Комбинированные станки
Эффект объединения
Комбинированные станки − особый класс деревообрабатывающего оборудования, объединяющий несколько функциональных модулей в одном корпусе. Модули − это пила, фуганок, фреза, шлифовальный круг − все то, без чего не может обойтись ни одно столярное производство. Там, где целесообразна замена традиционных станков одним − комбинированным, эффект объединения очевиден и в части затрат на оборудование, и в вопросе его компактного размещения.
Рис. 1. Элементы кинематической схемы станка
Рис. 2. Рабочие зоны комбинированного станка
Рис. 3. Пильный узел
Рис. 4. Фуговальный узел
Рис. 5. Рейсмусовый узел
Рис. 6. Сверлильно-пазовальный узел
Рис. 7. Фрезерный узел (вертикальный)
Рисунки к статье «Комбинированные станки» смотрите в PDF-версии журнала
В основу работы комбинированного станка положена кинематическая схема, где несколько модулей имеют общий привод. По сути, это один вал сложной формы (поз. 1 рис. 1), на котором размещаются фланцы пильного диска и ножевой вал для фуговального и рейсмусового модулей. Кроме того, с одной стороны такого вала есть посадочное место для патрона или другого приспособления, используемого в той или иной модели станка. Скоростной режим в схеме поддерживается за счет использования частотных преобразователей, плавно регулирующих частоту вращения вала, либо двухскоростных приводов, переключаемых дискретно. Для того чтобы инструмент вращался в нужном направлении, в системе управления предусматривается реверсивное вращение вала (поз. 1 рис. 1). Встречаются комбинированные станки, в которых установлен фрезерный модуль с вертикальным шпинделем (поз. 2 рис. 1): кинематическая связь с основным валом (поз. 1 рис. 1) была бы слишком сложной − и в этих станках используется второй привод. Также дополнительным приводом оснащают пильный модуль, если у него есть функция наклона пилы по той же причине. В качестве привода используется электродвигатель. Его мощность зависит от того, на заготовки каких размеров рассчитан комбинированный станок. Например, для домашней мастерской производителями выпущена целая серия так называемых бытовых станков с шириной фугования 200−250 мм, масса которых − 10−15 кг, а двигатель мощностью 1,5−2,2 кВт адаптирован к однофазной электросети. Профессиональные модели более мощные (3−5 кВт), с трехфазным электроприводом, массивной станиной, дополнительной оснасткой, например, в виде приводных роликов (поз. 3 рис. 1) рейсмуса, способного строгать заготовку шириной 400 мм.
Типовая компоновка комбинированного станка промышленного класса представлена на рис. 2. В общем корпусе (поз. 1 рис. 2) объединены несколько функциональных модулей: пильный (поз. 2 рис. 2), фуговальный и рейсмусовый (поз. 3 и 4 рис. 2), сверлильно-пазовальный (поз. 5 рис. 2), но в одно и то же время может быть задействован только один модуль. Для полноценной работы каждый модуль, помимо инструмента, оснащается различными вспомогательными устройствами и приспособлениями, призванными облегчить работу оператора и повысить точность обработки древесины.
Пильный модуль
В качестве инструмента для пильного модуля используется круглая пила (поз. 1 рис. 3), желательно с твердосплавными зубьями, что обеспечивает более высокое качество поверхности заготовки после распила. В комбинированных станках, как правило, имеется подвижная каретка (поз. 4 рис. 3) с упорной поворотной линейкой и прижимом. С помощью такой каретки можно торцевать заготовку, распиливать ее в поперечном направлении под любым углом в плане. За счет надежной фиксации заготовки и конструкции направляющих каретки достигается высокая геометрическая точность получаемых деталей. Для пиления древесины в продольном направлении используется линейка (поз. 3 рис. 3), установленная параллельно пиле (поз. 1 рис. 3). Ширина получаемой детали равна расстоянию между ними − это настроечный параметр. Заготовка подается вдоль линейки и стола (поз. 2 рис. 4) оператором, который находится сбоку станка. По правилам безопасной работы он не должен пересекать плоскость пиления. Теми же правилами регламентировано обязательное наличие расклинивающего ножа (поз. 5 рис. 3) и ограждения пилы. Положение инструмента может регулироваться разными способами. В схеме с общим фиксированным валом (поз. 1 рис. 1) высота пилы над столом изменяется за счет подъема самого стола (поз. 2 рис. 3) и достигает 70−90 мм. В моделях, где пильный модуль наклоняется на 45°, он имеет автономный привод и, соответственно, систему позиционирования по высоте. Пила должна вращаться в направлении, встречном подаче. Скорость ручной подачи редко превышает 3−5 м/мин. Для большей производительности пильный модуль оснащается автоподатчиком заготовки − навесным устройством с несколькими роликами и электроприводом. Для активизации модуля необходимо установить инструмент (наиболее трудоемкая процедура), а также одну из двух линеек в требуемое положение. По окончании работы с пильным модулем, если инструмент не препятствует дальнейшей работе на комбинированном станке, он может остаться на штатном месте и вращаться в холостом режиме, будучи закрытым ограждением, что существенно сократит время следующей активации этого модуля.
Фуганок-реймус
Комбинированный станок
В комбинированных станках фуганок и рейсмус, если последний предусмотрен в конструкции, имеют общий ножевой вал (поз. 3 рис. 4). В современных моделях на вал устанавливают четыре ножа шириной 400−500 мм. Для их точной установки требуется специальное приспособление (может входить в базовую комплектацию). В режиме фугования заготовка подается оператором вдоль подающего стола (поз. 1 рис. 4), а по завершении операции должна приниматься помощником оператора. Цель фугования − получение ровной плоской поверхности деревянной заготовки с минимальной шероховатостью. В ряде случаев такая поверхность является базовой для рейсмуса.
Зона строгания закрывается специальным ограждением (поз. 4 рис. 4) − это норматив безопасности. Ножевой вал (поз. 3 рис. 4) вращается навстречу подаче. Подающий стол (поз. 1 рис. 4) имеет механизм опускания ниже уровня приемного стола. Эта функция позволяет настраивать размер припуска, снимаемого за один проход. Активизация фуговального модуля происходит в два этапа. Наиболее трудоемкий этап − установка ножей. Необходимо сделать так, чтобы их режущие кромки оказались на одной условной цилиндрической поверхности, иначе будет работать только один, наиболее выступающий нож. Затем происходит присоединение стружкоуловителя с патрубком (штатной единицы в конструкции комбинированного станка). Второй этап − настройка направляющего стола (поз. 1 рис. 4) по высоте. Как правило, в комбинированных станках такая регулировка выполняется с помощью рычажного механизма, где одна рукоятка управляет четырьмя кулачковыми подъемниками, расположенными по углам стола. Важно, чтобы в любом положении подающий стол (поз. 1 рис. 4) сохранял параллельность приемному столу (поз. 2 рис. 4). Над столами может устанавливаться направляющая линейка с механизмом наклона. Такое устройство необходимо для строгания, например, кромки доски под углом к пласти. Для снижения уровня шума во время работы фуганка кромки столов (поз. 1 и 2 рис. 4) оснащают планками с пазами. Для повышения производительности могут быть использованы дополнительные средства механизации. По окончании работы с фуговальным модулем строгальные ножи остаются на своих местах, если их состояние удовлетворительное. Особое внимание следует уделить ограждению (поз. 4 рис. 4), которое должно надежно закрывать ножевой вал во время его холостого вращения.
Комбинированный станок
Рейсмус − модуль, смежный с фуганком. Механизм подачи в виде подающего (поз. 3 рис. 5) и приемного (поз. 5 рис. 5) валов располагается под столами фуганка и приводится в движение с помощью привода или вручную. Скорость рейсмусования − 1−5 м/мин. Ножевой вал (поз. 3 рис. 5) снимает припуск, выравнивая поверхность. За счет наличия рейсмусового стола (поз. 1 рис. 5) на выходе получается деталь заданной толщины. Толщина задается при вертикальном перемещении стола (поз. 1 рис. 5). Если разница между высотой заготовки и установленной толщиной детали превышает допустимый припуск на строгание (2−4 мм), то станок может заклинить, если в его конструкции не предусмотрена защита от перегрузок. Ширина рейсмусования почти равна допустимой ширине обработки в фуговальном модуле. Максимальная высота заготовки в рейсмусе в разных моделях комбинированных станков варьируется от 150 до 350 мм. Программа активации рейсмусового модуля требует установки стружкоулавливателя на штатное место − сверху ножевого вала, ручки привода подачи (при ручном варианте подачи заготовок), а также выбора направления вращения вала, встречного подаче, и позиционирования стола по высоте при условии полной готовности ножевого вала к работе. По завершении работы рейсмуса обязательным является снятие стружкоулавливателя и демонтаж рукоятки подачи.
Комбинированный станок
При проведении технического обслуживания рейсмусовый модуль, как наиболее сложный, требует особого внимания. Прежде всего надо тщательно следить за тем, чтобы была исправна когтевая система защиты (поз. 2 рис. 5). Она предотвращает обратное движение заготовки во время подачи. Проверяются также прижимы подающего (поз. 3 рис. 5) и приемного (поз. 5 рис. 5) валов. Недостаточный прижим приводит к проскальзыванию валов, остановкам заготовки во время подачи. Чрезмерный прижим может привести к появлению на готовом изделии следов от подающего ролика (чтобы этого избежать, приемный ролик делается гладким).
Сверление, выборка паза
То, что вал комбинированного станка имеет с одной стороны универсальное посадочное место, дает возможность использовать множество основных и дополнительных функций оборудования. Прежде всего это сверление отверстий и выборка пазов. Для выполнения этой операции необходимо установить специальную каретку с прижимом (поз. 2 рис. 6), а на вал − патрон (поз. 1 рис. 6) и соответствующий осевой инструмент − сверло или концевую фрезу. Рукояткой № 3 (поз. 5 рис. 6) предварительно устанавливается размер по высоте от базовой поверхности каретки, к которой прижимается заготовка, до оси инструмента. Подготовка модуля завершается выбором скорости и направления вращения инструмента. Во время работы оператор подает каретку с заготовкой вдоль оси инструмента с помощью рукоятки № 2 (поз. 4 рис. 6), формируя тем самым глубину отверстия. Для формирования паза требуется поперечное перемещение каретки с заготовкой. Это движение оператор выполняет при помощи рукоятки № 1 (поз. 3 рис. 6). Для точности и быстродействия в конструкцию каретки (поз. 2 рис. 6), как правило, вводят регулируемые ограничители ее хода. Таким образом, оператору достаточно воздействовать на рукоятки до тех пор, пока приспособление не достигнет крайнего положения и, соответственно, полностью не сформируется отверстие либо паз.
Помимо операций сверления и выборки пазов этот модуль используется в комбинированных станках для установки шлифовального круга для финишной обработки древесины. Кроме того, на вал может устанавливаться чашка шлифовального круга для заточки коротких плоских ножей. При этом потребуется специальное приспособление (оно может входить в базовую комплектацию).
Вертикальный фрезер
Если в комбинированном станке имеется вертикальная фреза (поз. 1 рис. 7), то она не случайно располагается на столе пильного модуля. Используется имеющаяся каретка (поз. 3 рис. 7) со всеми ее надставками. Установочное движение − шпиндель вертикального фрезерного модуля перемещается по вертикали. Хорошо, когда он полностью может уходить в станок, − это позволяет быстро активировать модуль простым подъемом инструмента. Используются типовые фрезы, как правило, диаметром до 200 мм; они закрываются специальным ограждением (поз. 2 рис. 7). Эта фреза может профилировать погонажные изделия − плинтус, филенку, вагонку и другие, формировать профиль торца, например, в виде микрогребня для дальнейшего сращивания. Широкие возможности открываются при использовании копира: в зависимости от формы эталона у деревянной заготовки формируются криволинейные поверхности. Подготовка к работе модуля включает установку фрезы на вертикальный шпиндель, установку ограждения и позиционирование инструмента по вертикали. Отключение модуля производится либо при опускании всего инструмента ниже уровня стола с установкой закладного лючка в стол, либо при демонтаже инструмента − все зависит от модели станка.
Итоги
Комбинированный станок Minimax cu 410 elite s
Оптимальный выбор комбинированного станка и эффективность его эксплуатации зависят от нескольких факторов. Прежде всего необходимо определиться с уровнем производительности оборудования. Для этого планируется технологический маршрут изготовления изделия с расчетом общего времени обработки всех входящих в него деталей. Умножив общее время на количество изделий в соответствии со сменным планом, можно получить оценочный показатель итогового времени, необходимого для составления производственной программы. Если он превышает продолжительность смены, то одного комбинированного станка предприятию будет недостаточно. Тем более что потребуется определенное время на поочередный запуск его функциональных модулей. Введение специальных станков в производственный цикл влечет за собой увеличение штата, но дает выигрыш в производительности: одновременно в цехе могут выполняться несколько операций.
Встречаются схемы, где комбинированные станки работают в одной технологической линии со специализированным оборудованием, выполняя 2−3 операции поочередно, например, пиление и выборку пазов. Как правило, это обработка, время которой не превышает 10% общего технологического времени.
Основные потребители комбинированных станков − предприятия с штучным и мелкосерийным производством, для которых производительность не является определяющим параметром оборудования. Многофункциональность этого вида деревообрабатывающего оборудования для этих предприятий очень важна, ведь такой станок занимает в 5−6 раз меньше места, чем аналогичный по возможностям участок специальных станков. Потери времени на переналадку компенсируются отсутствием протяженной внутрицеховой транспортировки полуфабриката.
Понятно, что стоимость комбинированного станка выше, чем рейсмусового или фуговального. Но вместе с тем она в разы меньше стоимости оборудования того же участка, укомплектованного полным набором специальных станков. Таким образом, там, где комбинированный станок отвечает технологическим условиям производства, затраты на основные средства в несколько раз меньше. То же относится и к необходимости набора штата обслуживающего персонала. Комбинированный станок может эксплуатироваться одним или двумя специалистами, в зависимости от его загруженности и габаритов заготовок.
При выборе конкретной модели комбинированного станка необходимо, чтобы максимальные размеры заготовки по различным видам обработки превышали максимальные показатели по технологическому маршруту на 10−25% − это своеобразный «габаритный» коэффициент запаса. Время на переключение модулей (с учетом установки инструмента) в современных моделях должно быть минимальным, а время для настройки на размер вспомогательных устройств − мизерным.
Иначе неудобства при переналадке сделают нецелесообразным использование станка и в условиях штучного производства: законы формирования себестоимости одинаковы для производств всех уровней.
Окончательное решение по модели должно быть следствием тестирования станка. Каждый модуль имеет набор характерных признаков, свидетельствующих о его неисправности или ненадлежащем качестве.
Для пиления это дефекты кромки после реза − сколы, кривизна поверхности; для строгания − неоднородная структура поверхности, различная шероховатость по площади, неравномерная подача заготовки; признаки общего характера − повышенный шум или вибрация станка, перегрев подшипников, остановка вращения инструмента при соблюдении режимов резания и т. п.
На этапе эксплуатации комбинированные станки требуют такого же внимания, как и специальное оборудование, − в соответствии с регламентом, предписываемым руководством по эксплуатации.
Эффективность использования комбинированного станка возрастает с внедрением различных средств автоматизации и механизации.
Как и другое деревообрабатывающее оборудование, станки этого типа могут подключаться к централизованной системе управления посредством адаптивных буферных систем при наличии внутренней автоматизации − автоматизированных систем позиционирования, линейных датчиков.
При внедрении системы маркирования полуфабрикатов открывается перспектива использования программы автоматизированного учета и обработки полуфабрикатов, что существенно сокращает подготовительно-заключительное время на всех операционных переходах.
Андрей МОРОЗОВ,
компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»
Комментарий специалиста
Владимир Салов,
директор ООО «Техснаб»:
− Комбинированный станок − это мини-мастерская для небольших производств, в штате которых всего несколько работников. Ремонтно-строительные предприятия подготавливают с их помощью стройкомплекты для своих объектов, малые предприятия изготавливают корпуса для мягкой мебели, двери, окна. Машиностроительные заводы приобретают наши станки для оснащения рабочего места модельщика, производственные предприятия − для упаковочных участков и ремонтно-строительных цехов. Почти все мастерские московских театров изготавливают декорации на станках Д 300 и Д 400. Министерство обороны укомплектовывает этими станками автотранспортные части.
