Производство деревянных оконных блоков

По мнению экспертов, сегодня у отечественного оконного рынка огромные перспективы развития. Ведь почти 70% окон в жилых зданиях в России - старые деревянные конструкции с низким уровнем теплозащиты, которые нуждаются в замене.

Древесина, пластмасса, алюминий

Еще каких-то полтора десятка лет назад можно было говорить о том, что объемы производства деревянных и пластмассовых оконных блоков в нашей стране примерно равные, а дерево-алюминиевых - совсем незначительные.

Сегодня же данные исследования состояния рынка окон, проведенного Европейской ассоциацией производителей окон (VFF) свидетельствуют, что в России и на Украине объемы выпуска пластиковых окон (80,1%) превосходят объемы производства деревянных (10,2%), алюминиевых и дерево-алюминиевых окон (8,7%).

Окна из ПВХ-профиля появились на российском рынке в конце 1990-х годов и в настоящее время являются наиболее экономичным вариантом остекления зданий самого разного назначения. Основной областью применения окон из алюминия в России до недавнего времени были объекты промышленного назначения и общественные здания и сооружения. Однако в настоящее время металлопластиковые окна отвоевывают все большую долю рынка в жилищной сфере.

До появления окон из ПВХ древесина считалась традиционным материалом для изготовления оконных блоков. Деревянные рамы устанавливались во всех строившихся жилых домах. Однако техническое несовершенство деревянных светопрозрачных конструкций было очевидным: неплотности стыков, которые необходимо было герметизировать в холодное время, отсутствие звукоизоляции, плохо работающая фурнитура, необходимость частых косметических ремонтов и т. д.

Современные деревянные окна - это светопрозрачные конструкции из натуральной древесины, которые помимо высоких эстетических показателей отличаются хорошей тепло- и звукоизоляцией, воздухонепроницаемостью, прочностью, устойчивостью к действию окружающей среды, очень удобны и просты в эксплуатации. Такие окна относятся к сегменту элитных светопрозрачных конструкций и устанавливаются в основном в элитных квартирах и коттеджах. Но на их конструкцию и технологию производства заметное влияние оказало производство металлопластиковых окон. Так, деревянные окна изготавливаются из погонажа - клееного бруска, детали их рам могут соединяться на ус, для оснащения тех и других используется одна и та же фурнитура.

Рынок окон из древесины

Российский рынок качественных деревянных окон начал формироваться в 1990-х годах параллельно с рынком пластиковых окон, но его динамика была изменчивой. В связи с ростом популярности ПВХ-окон в 2002-2004 годах у него была отрицательная динамика. Активный рост спроса на деревянные окна в России возобновился в 2005 году. Однако в 2008 году, под влиянием экономического кризиса, положительная динамика вновь сменилась отрицательной: за два года объем их потребления сократился на 53,5%. Поэтому уровень конкуренции на рынке деревянных окон сегодня можно оценить как высокий. По официальным данным, в настоящее время в России производством оконных блоков из дерева занимаются почти 600 предприятий. Однако в действительности таких компаний намного больше.

Основной объем выпуска деревянных окон приходится на два федеральных округа: Центральный и Приволжский (суммарно - более 60% общего объема производства); наименьший объем - на Северо-Кавказский и Дальне­восточный.

Поскольку современные деревянные окна относятся к элитному сегменту, наибольшая концентрация производителей деревянных окон, а следовательно и наибольший уровень конкуренции, характерна для крупных городов (Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Нижнего Новгорода и т. д.). Кроме того, комплектация деревянными окнами малоэтажных деревянных домов обуславливает также сосредоточение производителей в регионах - лидерах деревянного домостроения (Московской области, Республике Башкортостан, Нижегородской, Челябинской, Ленинградской, Тюменской, Кемеровской и Свердловской областях, Республике Татарстан и т. д.).

Рост российского оконного рынка в 2012 году составил 3%. При этом в Южном федеральном округе объем рынка вырос на 10%, в Западной Сибири - на 5%, в регионах Урала сократился на 2-3%, а в Центральном федеральном округе и Поволжье не было ни роста, ни падения производства. По разным прогнозам, среднегодовой рост российского рынка деревянных окон в 2011-2015 годах составит от 0 до 6%.

Есть ли спрос на деревянные окна

Нормативный срок эксплуатации деревянных и пластмассовых окон сегодня составляет 50 лет.

Этот временной ресурс уже выработали оконные блоки, установленные в домах, построенных в эпоху начала массового жилищного строительства на рубеже 1950-х и 1960-х годов. Давно закончился он и у домов, построенных в довоенные годы, и тем более у тех, что были возведены еще в конце XIX века, в которых пока были заменены единицы оконных блоков. Но бума по замене окон пока не предвидится: это ведь только в богатой Москве снесены «хрущобы» первых серий и ведется весьма интенсивное жилищное строительство. А в других городах и поселках процесс реконструкции и обновления жилого фонда протекает вяло.

Но все городские власти заинтересованы в экономии бюджетных средств на ремонт зданий, из-за чего даже в Москве, когда жильцы-соседи на свои средства устанавливают в квартирах разномастные оконные блоки, чиновники закрывают глаза на нарушение действующего закона о сохранении неизменным внешнего вида фасадов.

Вялотекущая модернизация жилья будет продолжаться еще долго - до тех пор, пока жители не почувствуют реальной экономии средств, уплачиваемых ими за теплоснабжение, которую и деревянные, и пластмассовые окна обеспечивают в одинаковой степени.

Но спрос на оконные блоки постепенно начнет превращаться из отложенного в действительный, и начнется острая борьба за рынок между производителями деревянных и пластмассовых оконных блоков.

Борьба за рынок

Можно ожидать, что в крупных городах победу одержат металлопластиковые оконные блоки, а в малых городах и поселках, наоборот, деревянные. Дело в том, что реклама пластмассовых окон, профессионально подготовленная с участием европейских изготовителей погонажных профилей (Rehau, KBE, Thyssen, Veka и др.), в городах почти все время на виду и на слуху у потенциального покупателя. В провинции же труднее перебороть консерватизм жителей малых городов и поселков.

При этом крупные деревообрабатывающие производства столярно-строительных изделий, традиционно обслуживавшие большие города, постепенно вытесняются с их территорий, что приводит ко все большему отдалению изготовителей деревянных оконных блоков от потенциального потребителя. И наоборот: мелкие производства пластмассовых окон, которые могут размещаться даже в небольших гаражах, остаются в городской черте.

Крупные деревообрабатывающие комбинаты полного цикла, рассчитанные на серийный выпуск продукции и не привязанные к строительным организациям, не могут выжить за счет выполнения мелких заказов, даже многочисленных. Они неминуемо будут разделены на мелкие производства, специализирующиеся на выпуске однородной продукции или изготавливающие ее по заказам. И такое разделение началось уже довольно давно. Организуемые заново предприятия сразу разделяются на лесопильные, выпускающие пиломатериалы, деревообрабатывающие, производящие клееный щит и клееный брус, и малые предприятия, изготавливающие дверные и оконные блоки по заказу строительных организаций и населения.

Оснащение малых предприятий

Можно смело утверждать: сегодня в стране мало изготовителей высококачественных деревянных оконных блоков для удовлетворения будущего спроса на них. Чтобы соответствовать этому спросу, потребуется организовать множество новых малых предприятий, которые будут способны обслуживать запросы населения в своих районах. При этом они должны быть в определенной мере универсальными, чтобы не ограничиваться изготовлением продукции только одного вида.

Если принять, что для изготовления оконного блока в качестве полуфабриката будет использоваться клееный брусок, то в набор технологических операций войдут следующие: раскрой клееного бруска по длине, фрезерование профиля брусковых деталей с одновременным формированием штапиков, фрезерование шипов и проушин, сверление отверстий, склеивание рам, их отделка, установка стеклопакетов и фурнитуры, а также окончательная сборка и упаковывание.

Состав оборудования для оснащения любого подобного производства (цеха) напрямую зависит от требований к его мощности (производительности). Комплекты оборудования можно подразделить на три вида: построенные на основе вертикальных фрезерных станков с нижним расположением шпинделя; на основе двух станков-автоматов, расположенных под углом друг к другу (угловых центров); на основе обрабатывающих центров с горизонтальным столом и расположенным вертикально фрезерным шпинделем, перемещение которого управляется системой ЧПУ.

При этом использование клееного бруска заранее заданного сечения для изготовления оконных блоков предполагает, что для поперечного раскроя бруска на заготовки заданной длины в каждом из трех комплектов могут использоваться простейшие торцовочные станки, фуговальные и рейсмусовые, а необходимости в четырехсторонних станках нет.

Цех на базе вертикальных фрезерных станков

Рис. 1. Станок вертикальный фрезерный с нижним
расположением шпинделя и удлиненным столом,
оснащенный автоподатчиком и дополнительным
пильным суппортом для отделения штапика

В составе комплекта оборудования могут использоваться вертикальные фрезерные станки с нижним расположением шпинделя, имеющие универсальное назначение. Важным условием является наличие у них шпинделя, предназначенного для установки на него нескольких фрез разного профиля, каждая из которых выводится в рабочее положение путем вертикального перемещения шпинделя. Для обеспечения качественной обработки длинных заготовок этот станок должен быть оснащен автоподатчиком и шипорезной кареткой.

Профиль фрез должен обеспечивать обработку заготовок необходимого сечения с формированием штапика, шипов и проушин. При этом в блок фрез устанавливается пила для выполнения пропила, необходимого для отделения штапика от обрабатываемой заготовки, что выполняется на отдельном круглопильном станке, также оснащенном автоподатчиком.

Больший эффект обеспечивает использование в составе комплекта двух специальных фрезерных станков. Один из них применяется для продольной обработки заготовок - формирования профиля их поперечного сечения. Он должен быть оснащен удлиненным рабочим столом, автоподатчиком и дополнительным пильным суппортом для окончательного отделения штапика (рис. 1).

Рис. 2. Станок вертикальный фрезерный с нижним
расположением шпинделя, оснащенный кареткой с
поворотной линейкой

Второй станок - вертикальный фрезерный с нижним расположением шпинделя (рис. 2), оснащенный кареткой с поворотной линейкой, применяется для фрезерования шипов и проушин. Поворот поперечной линейки на каретке станка позволяет формировать на торцах заготовок зубчатые шипы, расположенные под углом к их продольной оси, что дает возможность изготавливать арочные оконные блоки.

Комплект оборудования, включающий станок для поперечного раскроя клееного бруска на заготовки заданной длины и оба названных фрезерных станка, дополненный ваймой и простейшим настольным вертикальным сверлильным станком с многошпиндельной головкой для формирования трех отверстий под ручку створки, полностью обеспечивает производство оконных блоков, готовых к отделке.

Его производительность может быть рассчитана исходя из общей длины брусков в рамах оконного блока и скорости подачи автоподатчика фрезерного станка, с учетом коэффициента использования, назначаемого 0,7-0,75.

Цех на базе «углового центра»

Стремление добиться максимальной гибкости оборудования и сократить время, необходимое для его перенастройки на другие размеры обработки, привело к созданию так называемых угловых установок для обработки брусков, предназначенных для составления рамы коробки и створок оконного блока.

К таким установкам можно с уверенностью отнести обрабатывающие центры, отличающиеся друг от друга количеством и составом обрабатывающих агрегатов, производимые итальянскими фирмами Angelo Colombo (ASC), SAC sueri, Saomad 2, SCM и немецкой компанией Weinig. Не отстают и тайваньские фирмы, предлагающие много моделей подобного оборудования, правда, пока в первую очередь азиатскому рынку.

Рис. 3. Станок-автомат для производства деталей
оконных блоков:
а – возможное оснащение станка и обрабатываемые
профили:
1 – торцовочный суппорт;
2 – шипорезный шпиндель;
3 – шпиндель с противовращением для предотвращения
сколов на выходе последующих фрез;
4 – основной профилирующий фрезерный шпиндель;
5 – шпиндель для выборки пазов под фурнитуру;
6 – пила для отрезания штапика

Принципы построения всех этих станков схожие (рис. 3).

В их конструкцию входит угловая станина, на передней стороне которой расположены направляющие с перемещающейся по ним шипорезной кареткой со столом, линейкой и упорами для базирования заготовок в продольном и поперечном направлении. На этой же каретке может устанавливаться пильный суппорт для торцевания длинных брусковых заготовок на необходимую длину. Обрабатываемый брусок, уложенный на каретку, продвигается вместе с ней мимо торцовочного суппорта с круг­лой пилой, осуществляющей выравнивание его торца и мимо блочного фрезерного суппорта, шпиндель которого оснащается сразу несколькими инструментами: шипорезным и проушечными дисками и фрезой для формирования контрпрофилей на торцах брусков. Программируемое осевое перемещение этого шпинделя позволяет выводить необходимый инструмент на позицию обработки автоматически. Во второй части станины находится стол с продольной базирующей линейкой. установленный над ним роликовый механизм подачи при необходимости может откидываться в сторону. В этой зоне обработки устанавливаются - в зависимости от сложности обработки - два или три фрезерных суппорта, также блочных, оснащенных сразу несколькими фрезами, выводимыми на рабочую позицию по заданной программе, и пильный суппорт для прорезания в заготовке продольных пазов или отрезания штапиков, сформированных при фрезеровании профиля. Фрезерные суппорты работают по отношению к подаче во встречном направлении; однако один или сразу несколько фрезерных суппортов могут иметь реверсируемое направление вращения.

Фрезерные суппорты оснащаются комплектом профильных фрез для обработки внутренней и наружной поверхности створок и коробки. Общее число обрабатываемых профилей зависит от конструкции оконного блока. На один шпиндель устанавливаются 6-7 фрез, в комплект входит до 20 фрез. Общая стоимость всего комплекта инструмента (в зависимости от его конструкции и фирмы-изготовителя)  - от 20 до 30 тыс. евро.

При работе станка обрабатываемая заготовка, предварительно профрезерованная на другом оборудовании на заданную толщину по двум противоположным пластям, одной из них укладывается на стол шипорезной каретки и сверху закрепляется пневмоприжимом. Затем, при движении каретки по направляющим, пила выравнивает торец заготовки и на нем фрезеруются шипы или проушины. После этого каретка возвращается в исходное положение, заготовка вручную поворачивается другим торцом, базируется по поперечному упору и снова закрепляется. Каретка совершает второй рабочий ход, останавливаясь в конце перемещения. В этом положении линейки каретки и стола совмещаются, и толкатель, расположенный на столе каретки, перемещает заготовку вперед, до ее захвата роликами механизма подачи.

Во время движения заготовки, продвигаемой роликами по столу, на ее продольной кромке фрезами, выведенными в рабочее положение, обрабатывается внутренний профиль сечения, в том числе и раскладка (штапик) для закрепления стекла или стеклопакета, которая отрезается от бруска пилой на последнем суппорте.

Полученные таким образом детали соединяются в рамы с использованием несложных вайм для плоской сборки. Причем обгонка рам по контуру с получением заданного профиля по периметру может затем выполняться на этом же станке.

Цех на базе обрабатывающего центра

Рис. 4. Обрабатывающий центр с вертикальным
фрезерным шпинделем и оснащением стола для
обработки брусковых заготовок

Стремление к расширению технологических возможностей обрабатывающих центров с вертикальным фрезерным шпинделем, изначально предназначавшихся для обработки щитовых деталей, закрепляемых на столе с помощью вакуумных присосок, привело к модернизации этого оборудования, заключающейся в замене присосок механическими клеммными захватами. Это дало возможность надежно закреплять на столе и обрабатывать прямолинейные и изогнутые брусковые детали.

Обрабатывающий центр (рис. 4) может за одну установку по заданной программе обработать профиль продольных кромок заготовок рам оконных блоков с формированием профиля и отрезанием штапиков, выполнить их торцевание в точный размер, отфрезеровать на их торцах шипы и проушины и просверлить отверстия под установку фурнитуры.

Такой центр в автоматическом режиме может осуществить торцевание брусков под углом к их продольной оси и фрезерование на торцах зубчатых шипов. После склеивания заготовок друг с другом может быть получена заготовка верхней части арочного оконного блока, которая затем подвергается дальнейшей полной обработке на том же станке. Причем замена всего обрабатывающего инструмента выполняется на станке автоматически, без участия оператора.

Рис. 5. Клеммные захваты для закрепления брусковой
детали на столе обрабатывающего центра

Сегодня подобное оборудование считается универсальным и наиболее перспективным при производстве единичных изделий по заказу потребителя. Такие обрабатывающие центры уступают по производительности угловым, но обладают большей гибкостью, так как на них можно обрабатывать и полотна филенчатых дверей, а также все элементы деревянных лестниц. Кроме того, при оснащении основного суппорта устройством для управления перемещением инструмента одновременно в пяти пространственных координатах центр может, например, фрезеровать элементы закругления поручней лестниц - объемные детали, изготовление которых на другом оборудовании представляет собой известную проблему (рис. 5).

Сегодня наши малые предприятия в зависимости от требуемой производительности, наличия средств и квалификации персонала могут выбрать любой из перечисленных выше вариантов оснащения производства. Причем стоимость оборудования второго и третьего варианта отличается не намного. Остается открытым вопрос отделки собранных изделий. Но он решается отдельно, в зависимости от всей номенклатуры предполагаемых к производству изделий.

К сожалению, эпоха массового жилищного строительства в стране закончилась. В свое время это поставило в трудное положение крупные деревообрабатывающие комбинаты, выпускавшие окна одного размера крупными сериями. Но происходящие сейчас на оконном рынке процессы свидетельствуют о том, что деревянные оконные блоки не стоит списывать со счетов. Спрос на них есть. Особенно в тех регионах, где будет развиваться строительство индивидуальных жилых домов.

И если к конструкции этих деревянных окон приложат руки дизайнеры, то производство светопрозрачных конструкций из древесины уже через несколько лет снова начнет расширяться.

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