Русский Английский Немецкий Итальянский Финский Испанский Французский Польский Японский Китайский (упрощенный)

Партнеры журнала:

Мебельное производство

Кромкооблицовочные станки. Внимание к деталям

Автоматизированные станки

В предыдущем номере журнала (ЛПИ № 2(76), 2011) напечатана первая часть публикации, посвященной кромкооблицовочным станкам. Сегодня мы продолжаем рассказ о предназначении этого оборудования, особенностях конструкции и правилах ухода за такими станками.

Рис. 1. Автоматизированный кромкооблицовочный станок
Рис. 1. Автоматизированный кромкооблицовочный станок:
1 – участок подготовки кромки, 2 – базовый модуль,
3 – участок финишной обработки, 4 – станина, 5 – заготовка


Рис. 2. Участок подготовки кромки
Рис. 2. Участок подготовки кромки:
1 – модуль чистового форматирования,
2 – фрезерный модуль

Автоматизированные кромко-облицовочные станки объединяют в себе целый арсенал функциональных модулей, призванных сделать процесс наклеивания облицовочного материала на кромку деталей безупречным, непрерывным, быстрым − таким, в котором участие человека сводится к минимуму. Такая задача формулируется в условиях крупных мебельных предприятий, где объемы переработки достигают десятков тысяч изделий в год.

Концентрация функциональных модулей в автоматизированных кромкооблицовочных станках (рис. 1) достигает абсолютного максимума в отраслевых масштабах, по мере того как возрастают требования к качеству и объему этого вида обработки древесины. Количество фрез, пил, клеенаносящих роликов, циклей, полировальных кругов в сумме доходит до пятнадцати − двадцати на станине, длина которой не превышает 3,5 м!

Кроме того, надо понимать, что автоматизированный кромкооблицовочный станок − штучный высокотехнологичный продукт, учитывающий индивидуальные особенности производства, для которого он предназначен. Следовательно, любой заказчик, который осознанно приобретает оборудование такого класса, стремится учесть все возможные варианты его использования, а также включить в рабочий цикл станка как можно больше смежных технологических операций.

Иначе неизбежна ситуация, когда оборудование, стоимость которого исчисляется сотнями тысяч евро, может неожиданно остановиться из-за сбоев на соседних участках − форматно-раскроечном, фрезерном, финишной обработки и комплектации и т. п.

С переходом на автоматизированные кромкооблицовочные станки на предприятии могут возникнуть самые неожиданные трудности. Так, например, процедура замены рулона кромкооблицовочного материала в магазине обычного станка с ручной подачей несложна и выполняется оператором.

Другое дело автоматизированный комплекс, работающий со скоростью потока 40−50 м/мин. Рулон ленты длиной, скажем, 200 м расходуется за 4−5 мин, замена рулона требует остановки станка на 1−2 мин, что эквивалентно 50−100 м обработанной кромки, то есть простой составляет до 50 % общего времени. Как вариант решения проблемы − использование многопозиционного магазина для автоматизации этой вспомогательной процедуры.

Другая ситуация. Допустим, в результате нанесения чрезмерного количества клея часть его попала на пласть щитовых деталей. В условиях мелкосерийного производства такой дефект легко устраним силами подсобных рабочих, но если требуется обработать тысячи плит, такая процедура может затянуться на несколько смен и вызвать резкий рост себестоимости производства.

Вот почему создание автоматизированных кромкооблицовочных станков потребовало прежде всего выработки принципиально новых подходов к их проектированию, новационных схемо-конструкторских решений, изменений технологии производства.

Ключевые подходы к проектированию

Кромкооблицовочный станок Casadei ALA 20 PLUS
Кромкооблицовочный станок Casadei ALA 20 PLUS

Кромкооблицовочный станок Cehisa Bryko
Кромкооблицовочный станок Cehisa Bryko

Кромкооблицовочный станок Filato 330
Кромкооблицовочный станок Filato 330

Кромкооблицовочный станок Станковита Караман 2.3.3 (Российское производство)
Кромкооблицовочный станок Станковита Караман 2.3.3 (Российское
производство)

Детальный анализ работы всех модулей, входящих в состав автоматизированного кромкооблицовочного станка, показал, что наиболее продолжительны операции, связанные с обработкой кромки по копиру: фрезерование, торцевание и др. Они предопределяют максимальную производительность оборудования этого типа.

Но это не единственное ограничение. Почти все функциональные движения, которые выполняются в автоматизированном кромкооблицовочном станке, потребовали от конструкторов индивидуального подхода к решению вопросов автоматического управления. Было подсчитано, что при ручном режиме настроечных функции модулей и средней частоте плановых перестроек 10−15 за смену время простоя оборудования увеличивается на 20−30 %. Иными словами, фактическая производительность оборудования этого типа может быть в разы меньше номинальной, рассчитанной исходя из максимальной скорости потока.

Позиционирование инструмента, изменение скорости подачи, установка температуры клея, подогрева заготовки и другие технологические процедуры выполняются на автоматизированном кромкооблицовочном станке в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Такая схема поддерживается центральным программируемым процессором, исполнительными устройствами − сервоприводами, нагревателями, гидроцилиндрами и другими; системами обратной связи − датчиками линейного и углового положения, терморезисторами, датчиками давления и т. д. В зависимости от сложности схемы используется процессор соответствующего уровня программирования.

Из-за большой длины автоматизированного кромкооблицовочного станка (3−6 м) актуален вопрос точности позиционирования. Станок проходного типа означает, что заготовка в нем не фиксируется на какой-либо каретке, а захватывается, удерживается и перемещается вдоль функциональных модулей транспортером. Транспортер должен быть высокоскоростным, гарантировать надежное позиционирование детали относительно инструментов в трех координатах. Отклонение от заданной траектории в 5−7 может привести к линейному смещению 10−15 мм. Это недопустимо, учитывая, что наклеиваемая кромка, толщина которой от 1 мм, не должна выступать за границы детали более чем на 0,1−0,5 мм. Для повышения геометрической точности этого вида оборудования, почти каждый функциональный модуль имеет собственную систему компенсации отклонения координат.

У плит большого формата значительная масса − 50−100 кг, их перемещение с высокой скоростью требует соответствующей мощности приводов подачи и усилия прижима с целью удержания заготовки в зоне обработки.

В то же время ролики или иные элементы транспортера могут оставлять следы на заготовке, покрытой декоративным материалом. В результате в автоматизированных кромкооблицовочных станках появились комбинированные транспортные системы с использованием полимерных лент, роликов и т. п.

Из-за отклонения входных параметров заготовки − габарита, ступеньки на кромке, после форматного раскроя для поддержания стабильной работы автоматизированного кромкооблицовочного станка в его конструкцию были добавлены специальная пила и фреза, точно формирующие ширину щита.

Рис. 4. Форма облицовочного материала
Рис. 4. Форма облицовочного
материала


Рис. 5. Форма стыка облицовочных материалов
Рис. 5. Форма стыка облицовочных
материалов

Когда разрабатывались конструкции кромкооблицовочных станков проходного типа для облицовочного полимерного материала толщиной 2 мм и более, перед инженерами возникла задача его скругления по краям (рис. 4) и в месте стыковки между собой (рис. 5).

Задача осложнялась тем, что заготовка в процессе обработки не может быть остановлена или приостановлена: все срезы должны производиться в движении. Так были разработаны узлы фрезерования по копиру, по упорам и т. п. Инженерам пришлось решать еще и такую проблему: в некоторых случаях после обработки темная кромка из ПВХ меняет цвет на белесый.

Было найдено нестандартное техническое решение − локальный подогрев кромки, при котором происходит восстановление ее цвета.

Фрезерование широко используется в автоматизированных кромко-облицовочных станках. В результате обработки из-за особенностей работы инструмента возникает кинематическая волна. Для ее удаления потребовались дополнительные меры финишной доработки поверхностей − циклевание, полирование, шлифование. Кроме того, при фрезеровании образуется значительное количество стружки и древесной пыли, которую необходимо полностью удалять из-за угрозы ее попадания в клеевой слой. Потребовались эффективные средства аспирации, с индивидуальными стружкосборниками, которые устанавливаются почти на каждом функциональном модуле. В ряде случаев излишки клея попадают на пласти детали, и для их удаления автоматизированные кромкооблицовочные станки стали оснащать дополнительными циклями и устройствами нанесения специальной разделительной жидкости, препятствующей адгезии клея с пластью.

Кромкооблицовочный станок Armaksan Beeman Bandstar-5.6.7
Кромкооблицовочный станок Armaksan Beeman Bandstar-5.6.7

Одновременная работа множества агрегатов была причиной возникновения вибраций, интерференция колебательных волн нередко приводила к разрушительному резонансу. Вибрация заставила разработчиков прибегнуть к тотальной динамической балансировке всех вращающихся деталей, а также к созданию массивных станин, на которых монтируются все узлы и агрегаты станка. К станине также предъявляются высокие требования по жесткости во избежание ее деформации в процессе работы.

В результате сегодня существует множество автоматизированных кромкооблицовочных станков проходного типа со специальными функциями, которые способны поддерживать фактическую скорость потока на уровне 20−30 м/мин, синхронизировать работу всех функциональных модулей в автоматическом режиме и характеризуются достаточным рабочим ресурсом и высокой геометрической точностью.

Компоновка

Кромкооблицовочный станок Paolini B 20
Кромкооблицовочный станок Paolini B 20

Качество работы автоматизированного кромкооблицовочного станка − суммарный показатель, зависящий от работы каждого составляющего его компонента. Компоненты группируются таким образом: участок подготовки кромки заготовки, зона базового модуля, участок финишной обработки кромки после облицовывания. Когда все составляющие работают штатно и синхронно, заготовка входит в станок, проходит все этапы обработки и выходит из него после завершения наклеивания облицовки на ее кромку. Существуют односторонняя (рис. 1) и двухсторонняя компоновки автоматизированных кромкооблицовочных станков; комплексы, предназначенные для наклейки кромки сразу с двух сторон, по сути, состоят из двух односторонних станков, установленных параллельно.

Кромкооблицовочный станок SCM Olimpic K 800 TERS
Кромкооблицовочный станок SCM Olimpic K 800 TERS

Для исследования качества компонентов станка необходимо обратиться к их устройству. Модуль чистового форматирования может входить в состав участка подготовки кромки (рис. 2). Его задача − удалить со всех сторон припуск, оставленный для чистовой обработки на этапе форматного раскроя. Эта процедура позволяет исключать дефекты, возникающие в процессе транспортировки заготовки, − сколы и вмятины кромки, компенсировать искривление древесины.

Модуль состоит из пилы и дробилки, которые установлены на одном шпинделе: припуск отпиливается и дробится для удобства транспортировки пневмотранспортом. Размер припуска может составлять до 10−15 мм в зависимости от ширины дробилки. Этот компонент встречается в двухсторонних станках.

Кромкооблицовочный станок Casadei FLEXA 208
Кромкооблицовочный станок Casadei FLEXA 208
Кромкооблицовочный станок IMA BIMA 400v
Кромкооблицовочный станок IMA BIMA 400v

Кромкооблицовочный станок Griggio GB 4/8
Кромкооблицовочный станок Griggio GB 4/8

Кромкооблицовочный станок Maggi Engineering Edging System 3/5
Кромкооблицовочный станок Maggi Engineering Edging System 3/5

Фрезерный модуль включается в подготовительный участок также с целью удаления возможных дефектов − ступеньки, остающейся после обработки на форматно-раскроечном станке, тех же транспортных сколов и вмятин. В отличие от модуля чистового форматирования, снимаемый фрезерным модулем припуск меньше − в пределах 2−5 мм.

Получаемая ровная, без рисок и царапин, поверхность кромки лучше покрывается клеевым слоем. Во избежание сколов при фрезеровании во фрезерном модуле используются две фрезы, работающие последовательно и вращающиеся навстречу друг другу. В некоторых моделях, применяемых для обработки определенной номенклатуры деталей, в инструменте используют не плоские, а профильные ножи, например, для получения радиусной кромки.

Базовый модуль в кромко-облицовочных станках с механизированной подачей не отличается принципиально от базового модуля в станках с ручной подачей. Принцип его работы подробно описан в первой части обзора (см. ЛПИ № 2(76), 2011). Есть некоторые особенности конструкции, связанные с автоматизированным процессом клеенанесения, загрузки, подачи и обрезки облицовочного материала − ленты, полосы или рейки. В станках проходного типа высокой производительности агрегаты, входящие в состав базового модуля, настраиваются на минимальный припуск облицовки и оптимальный расход клея, так как при больших объемах переработки это значимый фактор, влияющий на себестоимость готовой продукции. Температурные режимы в базовом модуле также контролируются автоматически центральным процессором, включая температуру заготовки. В случае необходимости в конструкцию базового модуля встраивается инфракрасный нагреватель кромки.

В автоматизированных кромкооблицовочных станках прижим облицовки осуществляется несколькими роликами, которые способствуют увеличению периода прижима. Усилие прижима регулируется механически − пружинами или с помощью пневмоцилиндров. В некоторых конструкциях базового модуля предусмотрена регулировка положения дополнительных роликов для облицовывания профильных кромок.

Кромкооблицовочный станок Stefani Evolution SSB
Кромкооблицовочный станок Stefani Evolution SSB
Рис. 3. Участок финишной обработки кромки
Рис. 3. Участок финишной обработки кромки:
1 – торцовочный модуль,
2 – многофункциональный фрезерный модуль,
3 – циклевочный модуль,
4 – модуль полирования,
5 – дополнительный модуль,
6 – конвейер

Торцовочный модуль (поз. 1 рис. 3) аналогичен тому, что используется в некоторых моделях кромкооблицовочных станков позиционного типа (см. первую часть публикации). Привод его перемещения синхронизирован с подачей заготовки, а пила регулируется под углом в плане, чтобы не повредить поверхность детали. Многофункциональный фрезерный модуль (поз. 2 рис. 3) − это фрезерный агрегат. Во многих моделях он может срезать лишний облицовочный материал, придавать облицованной кромке определенную форму. На рис. 4 показан вариант обработанной кромки в таком модуле: кромочный материал не выступает за габариты заготовки и имеет на краях радиусные скругления «р». В модуле не менее двух фрез − для обработки кромки с двух сторон. Фрезерование может осуществляться в два этапа − для повышения качества поверхности и точности получаемых размеров. Фрезы, как правило, имеют несколько установочных перемещений для возможности обработки кромок разной формы и размеров.

После фрезерования на поверхности облицовки остаются неровности, обусловленные кинематикой процесса резания. Так называемая кинематическая волна сглаживается циклями − специальными ножами, имеющими профиль кромки, которые устанавливаются в циклевочный модуль (поз. 3 рис. 3). Некоторые конструкции таких модулей содержат плоские цикли для удаления остатков клея, попавших на пласть заготовки. Для очистки детали также применяется автоматизированное устройство дозированной подачи разделительной жидкости, препятствующей адгезии клея с пластью.

Таблица 1. Кромкооблицовочные станки различных
производителей

Посмотреть в PDF-версии журнала. Таблица 1. Кромкооблицовочные станки различных производителей (производители и модели станков - Adamik Manual plus, Донстан СК 60-1, Z-group R17, Z-group R15, Casadei ALA 5 R, Griggio S.p.a. GB 60/10, SCM Olimpic M80, Woodtec WT91M, Lange B 560, Felder Forka 300, Maggi 3/50, Filato FL91B, Станковита Караман 2.3.3, Italmac Margo T, VITAP ECLIPSE, Paoloni B 3, Casadei ALA 20 PLUS, MiniMax (SCM Group) ME 25, Cehisa Bryko, Felder G500, Holz-Her AURIGA 1307, Paoloni В 20, Cehisa System-5, Griggio GB 4/8, Filato FL430, Armaksan Bandstar-6, Italmac Mira 6, IMA Advantage 300, SCM Olimpic K 800 TERS, Homag KTD 720, Stefani (SCM Group) Solution HD, IMA BIMA 400V, Homag BAZ 222)

Модуль полирования (поз. 4 рис. 3) также входит в группу агрегатов финишной обработки кромки. Его функция − удаление царапин, мелких неровностей.

Полирование осуществляется с двух сторон с помощью двух полировальных кругов. Круги совершают вращательное движение, иногда сочетаемое с возвратно-поступательным, − для повышения эффективности полирования. Для доработки такого облицовочного материала, как шпон или рейка из натуральной древесины, в комплекте с полировальным модулем устанавливается шлифовальный агрегат.

На финишном этапе обработки кромки могут устанавливаться дополнительные модули (поз. 5 рис. 3), связанные с конкретной технологией обработки деталей. Не случайно автоматизированные кромкооблицовочные станки проходного типа в основном изготавливаются по индивидуальному заказу. Самая распространенная опция − это устройство для формирования радиусного скругления кромок «р» на месте их стыковки (рис. 5).

Режущий инструмент в нем совершает сложное движение по копиру так, чтобы на движущейся детали с уже наклеенным облицовочным материалом сформировать конструктивный элемент «р» (рис. 5). Устройство применяется, как правило, для облицовки толщиной более 2−3 мм, когда обработка стыка вручную экономически нецелесообразна.

Кромкооблицовочный станок Italmac Margo T
Кромкооблицовочный станок Italmac Margo T

Кромкооблицовочный станок Кромкооблицовочный станок Felder G 400
Кромкооблицовочный станок Felder G 400

Таблица 2. Особенности некоторых станков
Посмотреть в PDF-версии журнала. Таблица 2. Особенности некоторых станков (Adamik Manual plus, Донстан СК 60-1, Griggio GB 60/10, Italmac Margo T, VITAP ECLIPSE, Casadei ALA 20 PLUS, Felder G500, Griggio S.p.a. GB 4/8, Italmac Mira 6, IMA Advantage 300, IMA BIMA 400V, Olimpic K800 TERS, Homag GUS BAZ 222)

Подача заготовок осуществляется цепным или ленточным конвейером. Заготовка прижимается к нему роликами или лентой.

От системы подачи зависит точность перемещения заготовки, ее стабильное положение относительно функциональных модулей. От конструкции конвейера зависит значение минимальной ширины обрабатываемой детали, а также минимальной ширины плоского периферийного участка пласти.

Последний показатель важен при выборе кромкооблицовочного станка для обработки профильных дверей (выпуклый профиль).

Ключевые подходы к выбору

Выбор автоматизированного кромкооблицовочного станка целесообразно осуществлять в несколько этапов. Прежде всего следует оценить требуемую производительность оборудования (см. первую часть публикации). При достаточных объемах выполняется расчет уровня автоматизации будущего станка и формулировка требований к составу участков. Следует учитывать, что приобретение «запасных» функциональных модулей – дорогостоящее дело.

Подсчитано, что с увеличением их количества, размещаемого на одном погонном метре станины, стоимость станка увеличивается примерно на 5−10 тыс. евро. Оптимальный вариант − приобретение станка, на станине которого предусмотрены резервные места под установку дополнительных модулей.

Необходимо стремиться к тому, чтобы уровень автоматизации и процессор кромкооблицовочного станка соответствовали уровню системы управления производством в целом. В этом случае достигается эффективная интеграция нового оборудования в существующую технологию с подключением к нему сквозных каналов управления, под которыми понимается прямая передача информации − управляющей программы − от разработчика продукции к технологическому оборудованию. В этом случае трансляция происходит мгновенно, нет информационных искажений и потерь.

Это идеальная схема, к которой стремятся сегодня передовые разработчики автоматизированных систем облицовывания изделий из древесины.

Андрей МОРОЗОВ,
компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»