Партнеры журнала:

Мебельное производство

Особенности оборудования для производства мебели на малых предприятиях. Часть 3

В соответствии с законодательством РФ, к малым предприятиям (МП) относятся те, на которых трудится не больше ста работников. Среди действующих в нашей стране мебельных производств таких подавляющее большинство. Безусловно, успех деятельности каждого из них во многом зависит от степени технического оснащения производства.

На всех предприятиях, выпускающих корпусную мебель на основе ламинированных плит, выполняется несколько стандартных базовых технологических операций: раскрой полноформатных плит на детали, облицовывание кромок, сверление присадочных (сборочных) отверстий и сборка.

У оборудования, которое используется для этих целей, сходная конструкция; станки могут отличаться друг от друга наличием дополнительных агрегатов, производительностью и ценой, которая часто зависит только от бренда производителя.

Облицовывание прямолинейных кромок

Схожесть конструкции оборудования, выпускаемого различными производителями, особенно характерна для кромкооблицовочных станков с механической подачей, которые используются для обработки прямолинейных кромок. Важно отметить, что на современных мебельных предприятиях эксплуатируются только односторонние станки.

Все они, независимо от изготовителя, имеют следующие основные агрегаты: механизм подачи, узел разогрева и нанесения клея­расплава на кромку заготовки, узел подачи кромочного материала, агрегаты для удаления продольных свесов, агрегаты для удаления свесов по толщине и агрегаты для очистки ребер облицованных кромок.

Кромкооблицовочный станок IMAAdvantage
Кромкооблицовочный станок IMAAdvantage

В зависимости от требуемой производительности малого предприятия различаются станки с нерегулируемой (постоянной) скоростью подачи - около 7-8 м/мин, 10-11 м/мин и более производительные - с бесступенчато регулируемой скоростью в диапазоне 6-30 м/мин. У основных агрегатов этих станков сходная или, по сути, одинаковая конструкция. Главное их отличие - в прочности исполнения (надежности) и скорости обработки.

На состав дополнительных агрегатов напрямую влияют вид используемых кромочных материалов и, конечно же, финансовые возможности предприятия.

Так, если на предприятии есть необходимость облицовывания и рулонным, и полосовым кромочными материалами, усложняется конструкция механизма подачи этих материалов. А если предполагается использование пластиков толщиной более 2 мм, станок должен быть оснащен устройством для разогрева с целью повышения пластичности материала. Эти устройства в дорогих и сложных станках оснащаются механизмом возврата остатка полосы кромочного материала в рулоне для уменьшения длины передних свесов.

Внутренняя поверхность клеевых бачков лучших моделей станков имеет антиадгезионное покрытие, упрощающее очистку бачков. А сменные внутренние емкости для клея­расплава позволяют быстро заменить клей определенного цвета клеем другого цвета. Станки могут оснащаться устройством для задания времени автоматического включения разогрева клея и устройством для снижения температуры его нагрева, если облицовывание кромок в станке не выполняется в течение какого­то периода времени.

К дополнительным агрегатам лучших производителей кромкооблицовочных станков относятся: устройства для автоматического задания величины межторцевого разрыва между заготовками, которые устанавливаются на входе в станок; подвижная поперечная линейка для точного базирования заготовок по отношению к направлению подачи под углом 90°; обогреваемая продольная линейка; суппорт с двумя фрезами для предварительной обработки поверхности облицовываемых кромок, основное назначение которого - устранение «ступеньки», образующейся на заготовках после раскроя плит на круглопильных станках с кареткой из­за несовпадения резов подрезной и основной пил, а также удаление мелких сколов на ребрах заготовок. Суппорт также предназначен для обеспечения прямолинейности кромки, - с помощью подвижной поперечной линейки может частично устраняться саблевидность кромки. Но использование подобных суппортов может привести к непрогнозируемому изменению размеров заготовки, так как обработка детали всегда ведется со стороны базы.

В конструкциях лучших моделей кромкооблицовочных станков пилы суппортов, предназначенных для удаления продольных (торцевых) свесов кромочного материала, могут поворачиваться на угол около 15° при обработке уже облицованных поперечных кромок, по команде, отданной непосредственно с пульта управления станком.

Сверлильно-присадочный станок Hirtz Tosca
Сверлильно-присадочный станок Hirtz Tosca

В станках, предназначенных для обработки приклеенной рейки из массива, используются суппорты для предварительного фрезерования свеса по толщине. А если требуется удаление свесов заподлицо к профилю поперечных кромок, уже облицованных методами пост­ и софтформинга, то станок может быть оснащен специальным суппортом для его копирования. Причем если в качестве кромочного материала будет использован натуральный шпон, то во избежание сколов желательно использовать суппорты с четырьмя фрезами, и надо понимать, что это усложняет конструкцию станка и увеличивает его стоимость.

Высокого качества фрезерования и равномерности фасок на ребрах облицованных деталей без вскрытия подложки можно достичь лишь используя суппорты с роликами, которые копируют форму поверхности не только пласти, но и кромки. Причем перед копирами на верхней пласти заготовки должны быть установлены сопла, сдувающие стружку в зоне перед копирующим роликом.

Если на станке предполагается выполнять облицовывание кромочными пластиками толщиной более 2 мм, а также фрезерование полукруглой фаски на ребрах, то для получения высокого качества обработки в станке обязательно следует использовать суппорты с циклями, удаляющими остатки клея­расплава, который выдавливается на пласть заготовки и на выступающий за нее край кромочного материала.

Процесс облицовки с применением утолщенных кромочных материалов на основе термопластичных пластмасс требует использования агрегатов для циклевания широкой плоской или закругленной фаски. Эта операция необходима для устранения образующейся после фрезерования так называемой кинематической волны в виде чередующихся поперечных впадин и гребней, которые становятся заметными вскоре после начала эксплуатации мебели.

При циклевании фасок образуются отходы в виде пластмассовых спиралей, которые система аспирации почти не захватывает. Поэтому некоторые изготовители предлагают дооснастить станок специальным устройством для сбора таких отходов.

Циклевание фасок у кромочных пластиков, изготовленных из пластмасс некоторых видов, приводит к изменению цвета («поседению») обработанных участков. Для устранения этого дефекта станки снабжаются промышленными фенами с рабочей температурой до 500°С, подплавляющими ребро кромочного материала, что обеспечивает восстановление цвета кромочного пластика.

Сверлильно-присадочный станок WeekeBHX 050
Сверлильно-присадочный станок Weeke BHX 050

Если на предприятии выполняется облицовывание кромок полосовым или рулонным натуральным шпоном, то перед приобретением кромкооблицовочного станка следует рассмотреть целесообразность его оснащения суппортом для шлифования кромки; это позволит избежать необходимости приобретения еще одного станка - для шлифовки.

Наиболее «продвинутые» кромкооблицовочные станки оборудованы системами, позволяющими включать имеющиеся агрегаты в технологический процесс в нужное время и задавать требуемое их положение непосредственно с пульта управления станком.

Надо учесть, что использование любых дополнительных агрегатов в кромкооблицовочных станках ведет к изменению их габаритов, в частности к удлинению станины и механизма подачи, и, конечно, к увеличению стоимости оборудования. Желание потребителя приобретать дешевые станки, да еще и от непроверенных или недостаточно проверенных изготовителей, понять трудно. Ведь один кромкооблицовочный станок обеспечивает потребности почти любого малого предприятия, и в случае его поломки производство окажется в сложном положении. Поэтому, заботясь о рациональном расходовании средств, следует заранее оценить необходимость приобретения и целесообразность использования тех или иных дополнительных агрегатов и стараться покупать оборудование только проверенных фирм, массивные, тяжелые станки, которые хорошо держат настройки и обеспечены защитой от неправильных действий неквалифицированного оператора (т. н. «защитой от дурака», foolproof).

Особое место в ряду оборудования для МП занимают станки для облицовывания кромок методами постформинга и софтформинга. Назначение первых - облицовывание кромок щитовых заготовок с профильным поперечным сечением путем заворачивания свеса облицовочного материала пласти на кромку с его одновременным приклеиванием. Такие станки эксплуатируются преимущественно на специализированных производствах, и их использование малыми предприятиями должно быть оправданным экономически, чего можно достичь только при полной загрузке подобного оборудования.

Станки для облицовывания кромок методом софтформинга предназначены для наклеивания полосовых или рулонных кромочных пластиков на кромки с профилем, заранее сформированным на отдельном оборудовании или фрезеруемым на том же станке. На этом оборудовании можно также облицовывать и плоские прямолинейные кромки. Целесообразность приобретения этого оборудования для нужд малого предприятия определяется объемом использования профильных деталей в изделиях, которые изготавливаются на МП.

При этом большое значение имеет форма облицовываемого профиля, напрямую влияющая на состав агрегатов станка и его цену, которая может быть в два и даже в три раза выше, чем у станка, предназначенного для облицовывания только плоских кромок.

Сверление отверстий

Соединения деталей корпусной мебели в готовом изделии выполняются с использованием шкантов и стяжек разной конструкции. От того, насколько точно просверлены отверстия под соединения, зависит качество сборки готового изделия и отсутствие в нем перекосов и внутренних напряжений.

Высокая точность сверления сборочных (присадочных) отверстий подтверждается характерным шипением воздуха, выходящего из отверстий соединяемых деталей при вдавливании в них шкантов, и образованием в готовом соединении платика между лицевыми кромками деталей. Большое значение имеет и обеспечение при сверлении соосности расположения отверстий под стержень и цилиндр (эксцентрик) эксцентриковой стяжки, а также расстояния от кромки присоединяемой детали до центра отверстия под этот эксцентрик.

Точность расположения присадочных отверстий закладывается еще на этапе подготовки рабочих чертежей изделия: конструктор должен правильно рассчитать размерные цепи и указать в чертежах расположение технологических баз с учетом особенностей оборудования для сверления.

Большинство маленьких мебельных предприятий начинали деятельность с приобретения многошпиндельного сверлильного станка, оснащенного одним суппортом с 19 или 21 шпинделем, работающими в горизонтальном и вертикальном положении. Такой станок малопроизводителен, поскольку много времени уходит на перенастройку положения суппорта и упоров, а из­за необходимости многократно перебазировать обрабатываемую деталь невозможно обеспечить точность выполнения карты присадки. Эти же недостатки характерны для станков с одним боковым горизонтальным многошпиндельным сверлильным суппортом и двумя­тремя вертикальными, с помощью которых выполняется сверление детали снизу.

Сверлильно­присадочные гори­зонтально­вертикальные станки с двумя горизонтальными суппортами и несколькими (до шести) нижними вертикальными суппортами обеспечивают одновременное сверление всех отверстий в детали за один проход. Но и эти станки требуют значительного времени на перенастройку, что делает невозможным их использование в единичном и мелкосерийном производстве изделий.

В последнее время все большее распространение получают многошпиндельные сверлильно­присадочные станки с продольной шаговой подачей деталей и поперечным расположением суппортов, оснащенных отдельно вызываемыми сверлильными шпинделями. Такие станки снабжены системами ЧПУ, обеспечивающими полную индивидуальную обработку каждой детали по заданной программе за один проход. На них можно осуществлять как вертикальное, так и горизонтальное сверление, а на некоторых станках и пропиливание пазов по пласти.

Производительность названных выше многошпиндельных сверлильно­присадочных станков значительно ниже производительности горизонтально­вертикальных с поперечной подачей, но ее вполне достаточно для удовлетворения потребностей малых предприятий. Тем более что по сравнению с горизонтально­вертикальными они не требуют времени на перенастройку и стоят дешевле. Сегодня такие станки для предприятий малой и средней мощности производят итальянские компании Hirzt, V. Alberti, Vitap, Biesse и Bre.Мa, австрийская Erwin Ganner, а также немецкая Weeke и испанская Vertimaq.

Оборудование, которое предлагают компании Bre.Мa, Weeke и Vertimaq, - сверлильные станки с подачей деталей на обработку в вертикальном положении (на продольной кромке), - имеет множество достоинств. В частности, оно занимает небольшую площадь. Есть и некоторые недостатки, например, повышенная трудоемкость при загрузке и выгрузке деталей.

Подобные сверлильно­присадочные станки по своим технологическим возможностям вплотную приближаются к обрабатывающим центрам (ОЦ).
А если на предприятии имеется ОЦ, необходимость в отдельном оборудовании для сверления присадочных отверстий просто отпадает.

Обрабатывающие центры

Обрабатывающим центром называется станок, в котором с целью получения детали максимальной готовности без переналадки оборудования, по заданной программе за одну установку выполняются разные технологические операции механической обработки заготовки.
В производстве мебели это могут быть, например, такие операции, как пиление, плоское и профильное фрезерование по контуру, фрезерование шипов, пазов и отверстий сложной формы, сверление сквозных и глухих отверстий по пласти и кромке, шлифование, а также облицовывание кромок с полной последующей обработкой или установкой фурнитуры, которое относится уже к сборочным операциям.

Станки, предназначенные для выполнения операций только одного вида, допустим, только пиления или только сверления, в которых не предусмотрена автоматическая смена инструмента, относятся к станкам­автоматам и не являются обрабатывающими центрами. Поэтому нельзя называть ОЦ, например, станки для раскроя плит
с прижимной балкой, оснащенные программируемым толкателем для перемещения раскраиваемого пакета.

Первый ОЦ мод. BIMA1 был создан немецкой компанией IMA в 1982 году и предназначался для обработки щитовых заготовок. Станок высверливал
в щитовых деталях мебели отверстия под фурнитуру, которую затем устанавливал в автоматическом режиме.

Схема работы IMA1 применяется сегодня в большинстве обрабатывающих центров, эксплуатируемых на мебельных предприятиях. Основание станка - станина коробчатой формы. На задней стенке станины монтируется подвижный по оси Х хобот сварной конструкции, несущий подвижные по оси Y сани шпиндельной бабки. На санях по оси Z перемещается шпиндельная бабка с мотор­шпинделем. На шпиндельной бабке смонтирован привод для поворота адаптерных агрегатов на заданный угол по оси С.

Рабочие узлы перемещаются на линейных подшипниках качения, использование которых гарантирует долговечность системы направляющих при работе на больших скоростях подачи. Перемещения контролируются бесконтактными датчиками системы отсчета и конечными выключателями, при достижении рабочими узлами конечных положений их энергия перемещения гасится демпфирующими устройствами.

Привод перемещения хобота по оси Х осуществляется от регулируемого электродвигателя через двухступенчатый редуктор и зубчато­реечную передачу с устройством постоянной выборки зазора. Привод подач рабочих органов по осям Х и Z осуществляется от отдельных регулируемых электродвигателей через шариковинтовые пары.

Станки оснащаются системой ЧПУ и электроприводами, пневмоаппаратурой и другими комплектующими. Система ЧПУ станков обычно обеспечивает управление шпинделем и приводами по четырем осям одновременно, а также линейную и круговую интерполяцию, коррекцию инструмента, коррекцию ошибок. Дискретность задания перемещений - 0,001 мм.

Инструментальные магазины могут устанавливаться на хоботе, на станине (причем могут перемещаться по станине с помощью пневмоцилиндра) и даже на полу, рядом со станком. Смена инструмента чаще выполняется шпинделем, инструмент в шпинделе зажимается автоматически.

На станках предусмотрены системы воздушного или жидкостного охлаждения электрошпинделя, обдува конуса при смене инструмента, наддува воздуха в зоны передних подшипников электрошпинделя и привода по оси С.

Для установки и зажима обрабатываемых деталей на верхней плоскости станины монтируются подвижные траверсы, на которые устанавливаются вакуумные присоски с возможностью их перемещения и механической фиксации в нужном положении. В дорогих моделях таких станков может быть использована система индикации положения присосок или система их механического перемещения в рабочее положение в зависимости от размеров и профиля получаемых деталей.

Вакуум для присосок обеспечивает вакуумная станция. Со стороны задних торцов траверс и на обоих краях станины установлены упоры для базирования заготовок, которые поднимаются и опускаются пневмоцилиндрами.

На такой базовый обрабатывающий центр может быть установлено множество дополнительных агрегатов, расширяющих его технологические возможности и повышающих комфортность его эксплуатации.

Так, рядом с основным шпинделем может монтироваться сверлильный агрегат с вызываемыми по заданной программе вертикальными шпинделями, которые расположены вдоль осей Х и Y, и горизонтальными шпинделями, которые обычно расположены вдоль оси Х. В некоторых моделях станков весь этот агрегат может иметь поворот на заданный угол относительно вертикальной оси. В этом же агрегате обычно устанавливается и пильный суппорт, обеспечивающий прорезание пазов в детали вдоль оси Х.

Некоторые изготовители оборудования предлагают производственникам оснащение траверс подъемными устройствами, обеспечивающими отрыв обработанных деталей от присосок, что значительно упрощает снятие деталей с рабочего стола и предотвращает образование на них царапин и сколов.

Стол станка может оснащаться вторым рядом упоров, что дает возможность укладывать на позицию обработки по две детали и тем самым уменьшать простои при загрузке заготовок и выгрузке деталей.

В комплекте со станком, как правило, предлагается поставка так называемых адаптерных агрегатов, наличие которых позволяет использовать основной вертикальный шпиндель станка не только для обработки концевыми фрезами, но и для сверления в кромке заготовки, сверления отверстий на нижней, обращенной к столу, пласти заготовки, сверления наклонных отверстий, фрезерования профиля кромки и т. д.

В качестве дополнительного оснащения некоторые изготовители предлагают также располагаемый в нижней части станины скребковый транспортер для подачи падающей стружки к местному отсосу системы аспирации.

Конечно, оснащение оборудования дополнительными агрегатами значительно повышает стоимость обрабатывающего центра, но, как правило, кажущиеся поначалу излишними, эти затраты окупаются в самый короткий срок.

Главное, на что следует обращать внимание производителям мебели при выборе обрабатывающего центра, - это мощность привода главного шпинделя и возможность бесступенчатого программируемого регулирования скорости его вращения, скорость холостого хода суппорта по оси Х и размеры рабочего стола.

Причем под размерами стола следует понимать фактически возможную величину зоны обработки при использовании любого из необходимых инструментов, помещенных в основной шпиндель. Длина стола определяется с учетом количества наиболее длинных деталей в изделиях, выпускаемых предприятием. Так, если, например, в смену обрабатывается лишь несколько деталей длиной 2,15 м, то для нормальной работы ОЦ может хватить и стола длиной 3 м. Но если длинномерных деталей довольно много (например, при производстве шкафов с проходными боковыми стенками) и для увеличения производительности их нужно обрабатывать поочередно на двух позициях, то, с учетом необходимого разрыва между ними (около 0,9 м) и с учетом размерного ряда станков длина стола составит 6 м.

То же касается и ширины стола при обработке деталей в два параллельных ряда.

Большое значение имеет и выбор магазинов для инструмента. Стандартные магазины обычно предназначены для размещения фрез диаметром не более 180 мм. Но если предприятием планируется использовать адаптерные агрегаты, то число мест в инструментальном магазине должно быть увеличено. Не следует забывать, что замена инструмента на основном шпинделе требует времени. И чем ближе к шпинделю расположен магазин, тем выше будет производительность обрабатывающего центра.

Выбор «правильного» обрабатывающего центра - непростая задача. Решая ее, ни в коем случае не нужно доверять заверениям менеджеров станкоторговой фирмы в превосходных кондициях предлагаемого оборудования - понятно, что они заинтересованы выгодно продать товар. Сначала следует изучить, как работают обрабатывающие центры вообще, сколь велики их технологические возможности и какие из них лучше всего подойдут для конкретного предприятия при выпуске конкретной продукции. Невозможно дать однозначные советы по организации малого мебельного предприятия, не зная продукции, которую оно должно выпускать, возможного уровня инвестиций в него, возможностей по найму квалифицированного персонала и каких­то других конкретных требований. Поэтому ограничимся самыми общими.

При организации производства детской мебели, компьютерных столов, разнообразных стеллажей, крышек столов офисной мебели и другой продукции понадобится обрабатывать большое количество деталей непрямоугольной формы с непрямолинейными кромками, и тогда покупка ОЦ с узлами для облицовывания и последующей обработки непрямолинейных кромок будет оправданной. Если же детали непрямоугольной формы с непрямолинейными кромками на мебельном предприятии изготавливать не предполагается, тогда не потребуется и ОЦ - можно обойтись более дешевым сверлильно­присадочным станком­автоматом.

Сегодня изготовители деревообрабатывающего оборудования предлагают такие решения, которые дают возможность построить малое предприятие на основе обрабатывающего центра, выполняющего раскрой плит, фрезерование щитовых деталей любой формы с выборкой проемов и сверление в них всех необходимых отверстий. В комплекте со станком для облицовывания прямолинейных кромок деталей, оснащенным устройством для их возврата к оператору, такой центр позволяет создать производство, на котором будет занято всего три или четыре человека. Причем расходы на приобретение всего необходимого оборудования окажутся не заоблачно высокими.

Предыдущая статья

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