Партнеры журнала:

Лесопиление

Изготовление пиломатериалов на станках для индивидуальной распиловки

Среди компаний, выпускающих станки с дисковой пилой большого диаметра и подвижным столом для индивидуальной распиловки бревен, деревообработчикам хорошо известны финские фирмы Kallion Konepaja Oy (торговая марка KARA), Laitilan Metalli Laine Oy (торговая марка Laimet), Tommi Laine Trading Oy (торговая марка Slidetec).

Названные производители обычно предлагают свое оборудование для использования в автономном режиме. Ими разработаны стационарные и передвижные варианты станков, которые оснащаются различными приспособлениями и навесным оборудованием. В Скандинавии часто проводятся соревнования операторов таких станков. Их возможности демонстрируются на всех крупных выставках, в том числе и сельскохозяйственных. Возможно, поэтому они и получили в обиходе название «фермерское оборудование».

Опыт объединения отдельных станков в технологические потоки стал распространяться в России в 1990­е годы. Первые линии были много­уровневыми и занимали в цехах два этажа. В верхнем ярусе располагались автономные единицы оборудования, обслуживаемые операторами высокого класса. В качестве делительных выступали специализированные станки для доработки горбылей и обрезки досок. Некоторые российские пользователи пытались установить многопильные (кругло­ или ленточно­пильные) делительные станки вслед за головными. Однако особой эффективности производства эта мера не дала.

Если вспомнить классическую технологию лесопиления, то для массовой распиловки лесоматериалов группой пил требуется тщательная сортировка бревен по диаметру и накопление одинаковых партий бревен на какой­то период работы. Например, на предприятии могут половину смены выполнять распиловку одним поставом, а вторую половину смены - другим. В обеденный перерыв пилы можно переставить или заменить на агрегатах первого и второго прохода. Однопильный станок или оборудование для индивидуальной распиловки не требует сортировки бревен по диаметру и накопления партий лесоматериалов для обеспечения определенного периода работы лесопильного потока (по старой терминологии - упряга). Попытка соединить два разных типа оборудования в одной линии вызывает определенные трудности.

Возьмем пример, когда в одном технологическом потоке в качестве головных установлены однопильные станки, а делительными являются многопильные для брусьев. Однако у бревен, поступающих в цех, разный диаметр, поэтому и у изготавливаемого бруса будут разные размеры. Хорошо, если в многопильных станках расстояния между пилами можно оперативно менять. Если нет, придется где­то в помещении цеха накапливать партии одинаковых по размерам брусьев, другими словами - перенести операцию сортировки с бревен на брусья. На предприятиях часто были попытки скомпоновать разные виды и типы станков в различных сочетаниях. Обычно это происходило спонтанно, без расчетов и разработки проекта. Достался, например, новому хозяину цех с морально устаревшим оборудованием - лесопильными рамами. Он просто вставлял в существующую технологическую схему современные импортные однопильные станки и тщетно ожидал хороших результатов.

Все станки для индивидуальной распиловки бревен, с дисковой пилой большого диаметра и подвижным столом, работают по одному принципу и примерно сопоставимы по стоимости. У каждой из выпускающих их компаний, обладающих большим опытом реализации как отдельных станков, так и технологических потоков, имеются свои линейки типоразмеров оборудования.

Многократно проверенной на опыте компаний и экономически эффективной является технологическая схема, в которую включена тройка станков Slidetec в варианте: один головной и за ним два делительных (см. рис.). Особенности технологии таковы, что только головной станок требует максимальной оснастки всевозможным дополнительным оборудованием и приспособлениями. Для двух других достаточно и минимальной комплектации.

Плюсы этой схемы:

  • все оборудование, участвующее
    в процессе, расположено в одном уровне первого этажа;
  • не требуется обязательная сор­тировка бревен - трудоемкий и очень дорогой процесс;
  • обеспечивается высокая производительность при минимальных капитальных вложениях;
  • головной станок специализируется только на распиловке бревен, делительные станки - на распиловке бруса и крупных сегментов;
  • появляется возможность значительно увеличить производительность потока за счет того, что при обработке бревна на головном станке выполняются только три реза, после чего полученный брус и сегменты бревна сразу же отправляются на доработку на другие станки. На аналогичном станке, работающем автономно, при обработке бревна придется сделать около 20 резов. Оператору автономного станка требуется дополнительное время на откладывание в сторону недопиленных полуфабрикатов со стола и возврат их на доработку;
  • при использовании верхней пилы есть возможность распиловки на головном станке крупных бревен (на Slidetec можно распиливать бревна диаметром до 80 см);
  • с целью получения радиальных досок можно применять сегментную схему распиловки;
  • за счет минимальной комплектации двух делительных станков достигается экономия капитальных затрат;
  • околостаночные механизмы и конвейеры просты в эксплуатации и надежны;
  • высокая квалификация оператора требуется только для управления головным станком;
  • есть возможность практического обучения операторов на операциях методом «от простого -
    к сложному»;
  • монтаж оборудования выполняется в минимальные сроки, гарантирована быстрая окупаемость оборудования;
  • переналадка устройства, определяющего размер сечения, несложна (например, если требуется изменить припуск на усушку, достаточно поменять «размерную гребенку», а в станках с электронным размерным блоком эта операция выполняется автоматически);
  • пилу можно затачивать прямо на станке, без ее снятия, что существенно экономит рабочее время, повышает качество и точность пропила;
  • обеспечивается гибкость управления процессом, есть возможность регулировки загрузки станков во время работы;
  • за счет того, что на делительных станках можно использовать двигатели минимальной мощности
    (37 кВт), достигается экономия электроэнергии.

 

Slidetec - станок нового поколения, в нем учтены все недостатки оборудования­«предшественника». Главное достоинство Slidetec - отсутствие широких роликов, по которым движется стол. Они заменены жесткими направляющими с низким коэффициентом трения. Это спасает решетчатый рабочий стол от деформации при падении на него бревен, поступающих из механизма поштучной подачи. Также успешно решены вопросы эргономики (удобства работы на станке).

Описание процесса лесопиления

На рисунке представлена схема процесса лесопиления с развитой механизацией. Фактическая производительность может составить 100-110 м3 пиловочника в смену (8 ч) для бревен средним диаметром 22 см и длиной 6 м. При среднестатистическом выходе пиломатериалов 50% цех может вырабатывать 50-55 м3 обрезных досок стандартной длины (данные действующих производств).

Схема работает следующим образом. Пиловочник из оперативного запаса сырья, находящегося перед цехом, автопогрузчиком подается на поперечный конвейер загрузочного устройства. К головному станку Slidetec бревна поступают при помощи нескольких устройств: механизма поштучной подачи бревен, бревнотаски, сбрасывателя, поперечного конвейера­накопителя, отсекателя или механизма поштучной подачи бревен.

В этой схеме предусмотрен также страховой вариант подачи бревен к станку второго ряда Slidetec, в котором установлен сбрасыватель, небольшой накопитель с отсекателем. Этот вариант компоновки оборудования позволяет в особых случаях совместно работать паре станков (делительных) и отдельно на бревнах - станку, который в нашей схеме назван головным. Такая технология эффективна при поступлении в цех большого количества низкокачественного или тонкомерного сырья. Распределением подачи бревен к разным станкам руководит рабочий, обслуживающий механизмы.

В обычном режиме технологический процесс протекает следующим образом. На головном станке в бревне выполняется всего три реза. Оператор, руководствуясь собственным опытом и схемой распиловки, заранее спроектированной на компьютере, отсекает первый крупный сегмент, который тут же передается на один из делительных станков. Перемещение выполняется по роликовым направляющим. Помощники операторов регулируют равномерную загрузку оборудования. Целесообразно использовать вариант специализации делительных станков. Его достоинство в том, что, например, самый востребованный потребителями брус (сечением 150 мм) можно распилить пилой диаметром 550 мм с толщиной 2,2 мм, которая дешевле, чем пила диаметром 1000 мм (толщина 3,2 мм).

После выполнения первого реза на головном станке сегмент отправляется на доработку на один из делительных станков. Оператор поворачивает на головном станке бревно на 90° пластью вниз и делает второй рез, полученный сегмент отправляется на доработку. Затем выставляется значение толщины (высоты) бруса и делается третий рез. Брус и последний сегмент отправляются на делительные станки. Головной Slidetec готов к распиловке следующего бревна. Оператор приводит в действие отсекатель, наваливает бревно на стол, выравнивает его при помощи гидроштурмана, закрепляет крюком и торцевым фиксатором. И все операции, описанные выше, повторяются в той же последовательности.

На одном из делительных станков, расположенных симметрично, трехкантный брус распиливается на толстые обрезные, тонкие необрезные доски и горбыль. Сброс досок и горбылей со стола выполняется при помощи сбрасывателя в одном из трех направлений. Оба делительных станка оснащены распределителем «доска - горбыль». В механизме имеется вал с рычагами - «гребенкой». Если рычаги прижаты к станине, необрезная доска сваливается на поперечный конвейер и попадает к оператору обрезного станка. Цепи поперечного конвейера выполняют также роль накопителей. Обрезчик для удобства пользуется крюком.

Когда необходимо удалять горбыли со столов обрезных станков, операторы открывают «гребенки» и отходы падают на ленточные конвейеры 17, лежащие на полу. При распиловке бруса толстые обрезные доски сваливаются при помощи сбрасывателя стола на ленточные конвейеры 15 и подаются сразу на сортировочный конвейер 21. Рабочие ветви конвейеров 15 находятся чуть ниже уровня стола станка. С них доски сначала попадают на навесные роликовые конвейеры 18, затем сползают вбок за счет винтовой нарезки роликов и падают на цепи сортировочного конвейера 21.

Крупные сегменты распиливают вертикально. Для обеспечения высокой устойчивости первый сегмент подрезают на 25-30 мм с одной стороны, чтобы при пилении он стоял вертикально на ребре.

Операция обрезки позволяет увеличить производительность всего потока примерно на 30%. Дело в том, что при обработке бревен диаметром от 16 см появляются боковые необрезные доски, и чем больше диаметр бревна, тем больше таких досок. При работе с каким­либо элементом (брусом, сегментом) или непосредственно с бревном оператор не может обрезать доски, пока не будет освобожден стол станка, для чего боковые доски надо снимать со стола и укладывать на специальную полку. При скоплении определенного количества оператор последовательно возвращает боковые доски на стол для обрезки. Обработка нескольких досок одновременно - «пачкой» - приводит к потере высокого показателя выхода, потому что таким образом можно получить доски минимальной ширины, например, 100 мм. Обрезка же этих досок на отдельном станке позволила бы получить доски шириной 100, 125, 150 мм.

Обрезка досок на делительном станке пилой 1000 х 3,2 мм с двигателем 45 кВт и даже 37 кВт за два прохода - операция неэффективная. Специализированный обрезной станок сделает это без труда тонкими пилами небольшого диаметра и на высокой скорости. От обрезного станка доски подаются на сортировку по рольгангу и навесному роликовому конвейеру. Рейки при помощи рейкоотделительного устройства отбрасываются на наклонные плоскости и попадают на ленточные конвейеры для отходов.

В сортировочный конвейер встроен торцовочный станок, который предназначен для проходной торцовки досок с «шилохвостостью». По ходу движения сортировщики снимают доски с цепей и укладывают в пакеты по признаку одинакового сечения. Доски, которые не подошли по сечению ни к одной сортировочной группе (отбраковка, обапол и пр.), сваливаются в контейнер, расположенный в торце сортировочного конвейера.

Наиболее производительные участки сортировки оснащены встроенным торцовочным столом проходного типа с упорами и доводчиком досок. При помощи пил, которые расположены с двух сторон станка, торцовка выполняется на ходу в поперечном направлении, а упоры обеспечивают получение досок необходимой длины.

Кусковые отходы от торцовочного станка падают в ящик, который периодически вывозят на участок утилизации к рубительной машине. Опилки от станков удаляют при помощи аспирационной установки. Если цех отапливаемый, то в его помещении устанавливают современные фильтры, позволяющие возвращать в цех теплый воздух.

В соответствии с представленной схемой горбыли и рейки от станков собирают на участке за пределами цеха, у рубительной машины. При означенном выше объеме переработки древесного сырья в смену требуется измельчать максимум 25м3 отходов. Для изготовления топливной щепы годятся любые рубительные машины. Ленточные конвейеры для горбылей и реек установлены на полу у делительных и обрезного станков, далее они под уклоном выходят за пределы цеха на высоте около двух метров. На участке переработки отходов рейки и горбыли сваливаются в подстопные места и перерабатываются в технологическую и топливную щепу. Если на предприятии имеется сушильно­тепловой комплекс, то его необходимо обеспечить запасом сыпучих отходов «зима - лето», там же технологическую щепу сортируют и отгружают потребителю (покупателю).

На рисунке представлена наиболее полная из возможных схем обработки бревен, оснащенная развитой механизацией. Однако эта схема может быть реализована и в упрощенном варианте. Уровень и степень механизации и автоматизации обосновываются экономическими расчетами, финансовыми возможностями предприятия, наличием рабочих кадров и уровнем зарплаты. Как правило, уровень механизации замещается количеством рабочих и степенью тяжести труда. Естественно, чем проще схема технологического процесса, тем ниже производительность цеха в целом.

Варианты упрощения механизации:

  • поперечный конвейер загрузки с механизмом поштучной подачи или гидравлический механизм загрузки могут быть заменены простой наклонной металлоконструкцией - накопителем;
  • в варианте без использования бревнотаски бревна с наклонного накопителя могут подаваться прямо к штатному отсекателю головного станка;
  • от делительных станков продукцию и отходы можно удалять вручную. Для этого потребуются рельсовые или колесные тележки, размеры которых соответствуют каждому сечению досок и отходов. По опыту работы таких производств: для обслуживания каждого станка необходимо двое рабочих;
  • целесообразно организовать отдельный участок торцовки с двумя позиционными станками. Они должны быть оснащены быстро устанавливаемыми упорами с доводчиками досок;
  • основная схема с «тройкой» станков остается неизменной, но производительность всего производства снизится в 1,5-2 раза.

Стратегия производства может развиваться по следующему сценарию:

  • в расчете на конечную схему процесса проектируется и строится здание;
  • закупается, например, только головной станок (или пара), работающий без механизации, для остального оборудования резервируется площадь;
  • после того как коллектив предприятия получит опыт работы и накопит средства, закупается остальное оборудование.

Одна из разновидностей представленной на рисунке схемы - это вариант, в соответствии с которым один из делительных станков замещается, например, обрезным станком или парой станков для переработки горбыльной части доски и т. д. - в зависимости от специализации производства. Распространены варианты схемы, в которой используются два станка - головной и делительный; в этом случае на головном станке при обработке бревна выполняют не более трех резов и оператор отправляет полуфабрикаты на доработку.

Любой из предложенных выше вариантов может быть реализован на практике.

Игорь СУХОВ, канд. техн. наук