Станки для раскроя плит с прижимной балкой

Необлицованные древесно-стружечные плиты (ДСП), которые появились на рынке в 1950-х годах, подвергались так называемому «черновому» раскрою на заготовки с припуском до 10–15 мм на сторону. Затем заготовки облицовывались по пласти, а перед облицовыванием кромок подвергались форматной обрезке в точный размер по периметру, для чего использовались двухсторонние форматнообрезные станки проходного типа, на которых пилами и фрезами одновременно удалялись свесы облицовки и припуски плит. Позднее такую обработку стали выполнять на комбинированных двухсторонних кромкооблицовочных станках.

Использование облицованных плит в производстве мебели позволило перейти к так называемому чистовому раскрою деталей – их распиливанию на заготовки без припусков, с точно заданными размерами.

Но эксплуатировавшиеся в 70-е годы прошлого века многопильные станки для раскроя плит (типа отечественных ЦТ3Ф, ЦТМФ, линии МРП1 и аналогичного им зарубежного оборудования, например, станков немецких компаний Anthon и Schwabedissen) не обеспечивали необходимой точности размеров заготовок. Поэтому уже с середины 1970-х годов во всем мире получили распространение однопильные станки для раскроя плит с прижимной балкой. Тогда же и в СССР были разработаны два таких станка мод. ДРЛ, которые отличались шириной рабочего стола, и линия МРД1, созданная на их основе, однако серийное производство этого оборудования так и не было освоено.

Станки для раскроя плит с прижимной балкой предназначены для раскроя листовых и плитных материалов на прямоугольные, трапециевидные или треугольные заготовки, а также для прорезания (пропиливания) пазов в нижней пласти плит и изготавливаемых из них щитовых деталей.

Основная область применения этого оборудования – производство мебели и изготовление столярно-строительных изделий, например, щитовых деталей для стеновых панелей. 

Они производились в разных странах и многими фирмами – Schelling (Австрия), Dornburg, Holz-Her, Holzma, Jirion, Mayer, Panhans, Scheer, Schwabedissen (Германия), Euromac, Gabbiani, Giben, Macmazza, Mantec, Olimpic, Polymac, SAG, Selco, Steton (Италия), а также фирмами Юго-Восточной Азии.

Сейчас количество европейских производителей таких станков из-за общего снижения спроса на деревообрабатывающее оборудование и обострения конкуренции заметно снизилось.

Все известные станки такого типа работают, по сути, по одной и той же технологической схеме и отличаются только конструктивным исполнением (рис. 1). Такой станок состоит из сварной станины; рабочего стола; пильного суппорта, который перемещается по длинным горизонтальным направляющим; привода перемещения суппорта; П-образного портала, который расположен над столом и удерживает на себе прижимную балку с механизмом ее вертикального перемещения; упорной линейки; упора для прижима раскраиваемого пакета к линейке; механизма перемещения упора. Обязательным элементом такого станка является гладкий стол с устройствами для создания воздушной «подушки», для шаговой подачи раскраиваемых пакетов на позицию обработки, для приема стопы раскраиваемых плит, для сортировки и автоматического формирования пакетов раскроенных заготовок, а также стол для разворота раскраиваемых пакетов на 90° в горизонтальной плоскости.

Кажущаяся внешняя схожесть оборудования, которое предлагают его продавцы, толкает покупателя на соблазн приобрести недорогой станок.

Но надо помнить: высокая стоимость станков обычно оправданна, она объясняется высоким качеством оборудования и особенностями его конструкции, которые обеспечивают надежность и качество обработки деталей. Несколько слов об основных элементах конструкции такого оборудования.

Станина станка – сварная, из трубчатого или уголкового прокатного профиля, со всех сторон закрывается листами металла. В начале движения обладающего большой массой пильного суппорта и в момент его остановки по окончании холостого хода на высокой скорости станина испытывает значительные динамические нагрузки. При длительной эксплуатации станка нельзя допускать деформаций станины и появления в ней усталостных трещин. Поэтому большое значение имеет толщина деталей, из которых состоит станина, и качество сварки.

Стол станка выполняется в виде стальной плиты с прорезью для прохода основной и подрезной пил. Его прочность должна быть достаточной для того, чтобы сохранять плоскостность под воздействием усилия прижимной балки. При периодическом перемещении раскраиваемых плит по столу рабочая поверхность стола подвергается абразивному износу, поэтому она должна иметь твердое гальваническое покрытие.

В конструкции станков для раскроя имеется маленькая хитрость, незаметная глазу: каждая половина стола наклонена на несколько градусов в сторону от линии пропила. В процессе пиления этот наклон приводит к самопроизвольному раздвиганию верхних плит в раскраиваемом пакете, что снижает трение пилы о боковые стороны пропила и исключает образование прижогов.

В сложных и дорогих станках со стороны выхода заготовок вдоль всего стола имеется продольная металлическая планка, которая в процессе раскроя автоматически опускается вниз после выполнения первого и последнего резов пакета. В результате образуется довольно широкая щель, в которую падают полосовые отходы (рейки), удаляемые затем из-под стола ленточным транспортером в дробилку для измельчения.

Суппорт станка для раскроя плит устанавливается на продольных направляющих станины. Он состоит из корпуса с закрепленным на нем основным пильным шпинделем, имеющим самостоятельный привод от электродвигателя посредством клиноременной передачи, и дополнительного подрезного пильного агрегата с отдельным электродвигателем (этот агрегат может приводиться во вращение и от основного электродвигателя – также посредством клиноременной передачи).

Направление вращения основного шпинделя – встречное; подрезного – попутное.

Регулирование исходного положения обоих шпинделей по высоте по отдельным направляющим, установленным на корпусе суппорта, выполняется вручную: непрерывное – посредством винта, дискретное (ступенчатое) – с использованием заранее настроенных упоров. В станках сложной конструкции применяется механическая настройка с использованием отдельного привода.

Причем в дорогих моделях станков настройка величины вылета зубьев основной пилы над верхней пластью раскраиваемого материала выполняется автоматически, в зависимости от толщины пакета, и задается положением по высоте прижимной балки после ее опускания вниз. 

Подрезной шпиндель может перемещаться в продольном направлении с целью совмещения пропила, выполняемого его пилой, с пропилом, который выполняется пилой основного шпинделя. Это важно, для того чтобы не допустить появления так называемой ступеньки, часто образующейся из-за несовпадения пропилов основной и подрезной пилы.

Компания Holzma предлагает, например, устройство с видеокамерой для наблюдения за положением подрезной пилы с пульта управления станком.

Чтобы исключить образование вырывов материала раскраиваемой плиты с профильной кромкой, в конце рабочего хода всего суппорта подрезной шпиндель может автоматически подниматься, чтобы прорезать кромку полностью, на всю высоту.

Это необходимо, например, при поперечном раскрое полос плит с кромками, облицованными методами софт- или постформинга. В некоторых моделях станков для этой цели используется отдельное устройство с пилой, движущейся вертикально вниз и прорезающей кромки всех плит в пакете.

Во всех современных станках основной шпиндель в момент начала обратного (холостого) хода суппорта автоматически опускается, чтобы его пила проходила под нижней пластью раскраиваемой плиты, лежащей на столе станка, и затем сразу же поднимается вверх. Это заметно уменьшает время цикла и исключает повреждение зубьями пилы боковой стенки уже выполненного ею пропила; пакет освобождается и начинает перемещение одновременно с обратным движением суппорта.

Обе пилы на суппорте должны быть снабжены приемниками образующихся в процессе раскроя отходов (стружки и пыли), эти приемники посредством гибких шлангов присоединяются к системе вентиляции.

Эффективность работы таких устройств до начала эксплуатации станка выявить трудно, поэтому желательно, чтобы у станка имелся дополнительный щелевой отсос, обеспечивающий удаление отходов, которые могут оставаться внутри станины.

Рабочий ход и возврат (обратное перемещение) всего суппорта по направляющим осуществляются отдельным механизмом подачи с помощью втулочно-роликовой цепи или троса.

В любом случае между приводом и суппортом должна быть гибкая связь (например, в виде пружины), препятствующая образованию рывков и ударов в момент начала движения суппорта и в конце движения.

Существуют также станки с приводом перемещения суппорта посредством пары «шестерня – рейка».

Их большой минус в том, что приходится устанавливать двигатель привода на самом суппорте, что неоправданно увеличивает его массу. Кроме того, такой привод требует частого обслуживания и быстро изнашивается, особенно при больших скоростях перемещения суппорта.

Станки дорогих моделей оснащаются устройством, которое автоматически определяет ширину раскраиваемого пакета и после совершения суппортом холостого хода останавливает его в положении, максимально приближенном к краю пакета, что сокращает период рабочего и холостого хода суппорта.

Регулирование скорости движения суппорта в станках выполняется посредством механического вариатора или с помощью частотного изменения скорости вращения электродвигателя привода – с пульта управления, что уменьшает потери времени на настройку.

Для обеспечения прямолинейности реза, выполняемого основной пилой, большое значение имеет конструкция всего суппорта. Расположение его центра тяжести должно обеспечивать равномерное распределение нагрузки на обе параллельные направляющие, что уменьшает их износ при длительной эксплуатации станка.

Направляющие для перемещения суппорта станка в процессе его рабочего и холостого хода испытывают высокие динамические нагрузки.  

Поэтому от их жесткости напрямую зависит прямолинейность пропила, качество которого будет тем выше, чем больше поперечное сечение направляющих и чем в большем количестве точек они будут прикреплены к станине.

В станках известных моделей используются как круглые, так и плоские направляющие.

Но одна из них всегда несет на себе основную нагрузку от горизонтального смещения суппорта, а вторая является поддерживающей.

Важно, какие устройства предусмотрены изготовителем для очистки направляющих от налипающих пыли и стружки. При этом должны быть надежно защищены и подшипники роликов для перемещения суппорта по этим направляющим.

При выборе станка желательно обратить внимание, как направляющие расположены в нем конструктивно.  

Покупателю следует просто представить, как будет отклоняться полотно пилы при возникновении боковых нагрузок на него: если направляющие расположены непосредственно под столом и установлены максимально близко к нему, то отклонение пилы будет всегда меньшим, чем в том случае, когда направляющие установлены в самой нижней зоне станины.

Это обстоятельство наряду с другими факторами оказывает существенное влияние на точность раскроя деталей, особенно при несимметричных нагрузках на пилу при совершении начального и окончательного отбеливающих резов.

Для удобства эксплуатации станка важно и то, какова длина направляющих и как далеко в крайнем нерабочем (исходном) положении суппорт выходит за станину.

В моделях некоторых станков суппорт не полностью выдвигается за станину, в результате чего сильно затрудняется замена пил.

П-образный портал устанавливается непосредственно на станине, над столом, и представляет собой две колонны, соединенные вверху горизонтальной (полой, открытой снизу) балкой, внутрь которой помещены прижимная балка для закрепления раскраиваемого пакета на столе и механизм привода ее вертикального перемещения (пневмоцилиндры).

Прижимная балка также полая (в станках простых моделей – цельная); в ней снизу имеется прорезь, в которую в процессе раскроя проходят зубья основной пилы, выступающие над пластью верхней детали раскраиваемого пакета. Опилки, попадающие внутрь этой балки, удаляются через патрубок, подсоединенный к общецеховой или локальной системе пневмоудаления отходов.

Для прочного удержания пакета в процессе пиления важно, чтобы балка прижимала его равномерно по всей длине реза.  

Поэтому балка снабжается уравнивающим механизмом с двумя зубчато-реечными парами, исключающими ее перекос при несимметричном расположении под балкой узкого раскраиваемого пакета плит.

Для того чтобы под балку не попадали опилки, желательно укомплектовать станок ручным пневмопистолетом, с помощью которого перед проведением каждого следующего реза обдувается поверхность раскраиваемого пакета. Станки некоторых современных моделей уже снабжены встроенными устройствами обдува. В станках некоторых производителей прижимная балка состоит из двух частей (с отдельными приводами), у каждой из которых независимый ход по вертикали. Это обеспечивает эффективный прижим к столу раскраиваемого пакета без перекашивания балки (рис. 2) и позволяет избежать разваливания под давлением сверху стоп узких деталей и реек при выполнении отбеливающих резов.

Кроме того, клещи программируемого толкателя пакета могут входить под заднюю часть прижимной балки и не размыкаться при последнем резе, удерживая стопу узких деталей (рис. 3). 

Иногда предприятию приходится раскраивать пакет, состоящий из покоробленных, волнистых тонких материалов. Для их распрямления не всегда достаточно усилия прижимной балки. Такое может произойти, например, при раскрое окрашенной с одной стороны ДВП «мокрого» способа производства. В результате на кромках деталей внутри пакета, в зонах, не имеющих подпора, образуются сколы и бахрома. Единственный способ устранить проблему – раскраивать такие материалы по одному листу.

Направляющая линейка в станке должна обеспечивать перпендикулярность продольных кромок продвигаемых через станок раскраиваемых пакетов или отдельных заготовок и кромок, полученных после поперечного рабочего перемещения пилы.

Эта линейка в зависимости от конструкции станка может располагаться слева или справа и обычно крепится к одной из стоек П-образного портала. Во время работы станка она должна быть строго перпендикулярна направлению движения пилы.  

Поэтому необходимо предусмотреть возможность настройки линейки и ее жесткого закрепления в определенном положении. Линейка не должна изгибаться или смещаться под воздействием усилий, возникающих при перемещении пакета. Желательно, чтобы она была изготовлена не из алюминия, а из стали.

Упор для прижима раскраиваемого пакета к направляющей линейке перемещается параллельно линии движения пил в станке и располагается на станине или на П-образном портале.

Его перемещение осуществляется от индивидуального привода посредством пары «рейка – шестерня». Лучше всего, если упор состоит из двух частей, расположенных по обе стороны прижимной балки.

Об околостаночном оборудовании, которое используется для раскроя плит на станках с прижимной балкой, – в следующем номере журнала.