Метод складывания, или фолдинг
У промышленников, занимающихся изготовлением корпусных мебельных и столярно-строительных изделий из готовых плитных материалов, всегда было велико желание уменьшить количество деталей, используемых в конструкции этих изделий, и сократить объемы механической обработки.
Еще в середине 60-х годов прошлого века это стремление привело к разработке так называемого метода складывания, или метода фолдинга (folding), который в Германии получил название Faltsystem (система складывания).
Все из одной заготовки
Сущность метода складывания состоит в том, что в щитовой детали, являющейся заготовкой будущего изделия, прорезается один или несколько клиновидных пазов таким образом, что вершина паза лежит на пласти щита, противоположной обрабатываемой. В результате получается готовая развертка будущего корпусного изделия или какого-то объемного элемента.
После фрезерования пазов исходная заготовка не разделяется на отдельные детали, они соединяются между собой при помощи непрорезанного остатка облицовочного материала, специально наносимой заранее липкой ленты или эластичной пасты. Затем пазы промазываются клеем и детали поворачиваются вокруг вершин пазов до совмещения боковых сторон, то есть складываются в готовое изделие, образуя в углах соединение на ус.
В некоторых случаях используется комбинация клеев на основе поливинилацетатной дисперсии (ПВА) и клея-расплава. При этом клей на основе ПВА наносится в зоне у вершины паза, а клей-расплав - у его края, на одну из его боковых сторон. Клей-расплав мгновенно обеспечивает начальную прочность соединения, а клей на основе ПВА, который отверждается дольше, чем клей-расплав, - долговременную прочность.
Первоначально метод был предназначен для использования деталей, облицованных по наружной пласти эластичными пленочными материалами (ПВХ, АБС и т. п.). Развитие технологии дало возможность за счет применения предварительной подрезки в местах под вершиной прорезаемого паза получать изделия из деталей, облицованных натуральным шпоном, пленками на основе бумаг и пластиками, а также отделанных разными лаками или эмалями (рис. 1).
Предварительное прорезание или процарапывание риски по лицевой пласти детали у вершины паза препятствует образованию сколов на поверхности некоторых материалов при дальнейшем взаимном сворачивании развертки во время последующего складывания. Наклеенная липкая лента играет роль временной петли и удаляется после окончания сборки и полного отверждения клея.
Соединения на ус, полученные в результате складывания неразборного корпуса из составляющих его элементов развертки, полностью исключают необходимость облицовывания поперечных кромок отдельных деталей.
Метод пригоден также и для формирования кромок щитовых деталей. При этом различают два вида обработки: для получения облицованной кромки и для утолщения края детали (рис. 2).
Формирование утолщенной кромки может эффективно применяться при изготовлении столярно-строительных изделий, например, наличников углового сечения или коробок дверей.
Корпусные изделия методом складывания
Технология изготовления корпусных изделий методом складывания довольно проста: в заготовке с уже облицованными продольными кромками заранее просверливаются все необходимые отверстия, например, под установку фурнитуры, при необходимости прорезается паз под задний полик или дно выдвижного ящика. После этого в ней фрезеруются или пропиливаются поперечные пазы, угол раствора и форма которых определяются видом углового соединения.
При изготовлении замкнутого четырехстороннего изделия в развертке-заготовке прорезаются три поперечных паза, а ее торцевые кромки скашиваются.
При трехстороннем корпусе с установкой четвертой замыкающей детали на шкантах в ней выбираются всего два поперечных паза. При этом торцы заготовки опиливаются в заданный размер и в них заранее высверливаются отверстия под шканты. При последующей сборке в поперечные пазы и на шкантовые соединения наносится клей, заготовка изделия складывается, и на нее устанавливаются замыкающие детали (передняя или задняя стенки, дно ящика и т. п.) и все необходимые закладные элементы, после чего корпус выдерживается до окончательного отверждения клея.
Достоинство способа в том, что нет необходимости в подборе соединяемых деталей по цвету (оттенку) и текстуре. При его использовании уменьшается количество кромок, требующих облицовывания, из-за сокращения числа ошибок при сверлении присадочных отверстий повышается качество сборки изделия.
Недостатки способа - ограниченность размеров корпусных изделий по периметру, что определяется форматом исходной плиты (длиной заготовки), и довольно низкая прочность клеевого углового соединения, из-за чего в большинстве случаев приходится использовать дополнительные усиливающие элементы (бобышки).
Эластичная паста и защелки
Распространение обрабатывающих центров в деревообрабатывающей и мебельной промышленности позволило усовершенствовать метод складывания и добиться увеличения прочности соединения деталей в заготовке с прорезанными в ней пазами, а также значительно увеличить длину развертки складываемых изделий.
Так, в начале этого века было разработано оборудование, с помощью которого в заготовках нужной ширины и длины в местах последующего сворачивания развертки, в зонах углов у вершин будущих клиновых пазов последовательно фрезеруются неглубокие канавки прямоугольного сечения, каждая из которых тут же заполняется быстро отверждающейся эластичной термопластичной пластмассой. Затем в заготовке фрезеруются или пропиливаются поперечные пазы, а эта пластмасса становится соединительным элементом и играет роль петли при взаимном повороте частей формируемого корпуса.
Такой способ позволил устранить недостаток метода, выражавшийся в ограниченности длины его развертки, поскольку к полосе с помощью пластмассы могут дополнительно пристыковываться заранее прирезанные в размер детали необходимой длины - место их стыка торец в торец превращается затем в клиновидный паз.
Велись разработки и с целью упрощения соединений, выполняемых при складывании. Так, на скошенных боковых сторонах прорезанного паза и частично на внутренних пластях заготовки высверливались отверстия, в которые автоматически устанавливались две части защелки, которые при складывании корпуса контактировали и обеспечивали мгновенное соединение без использования клея. Однако такое решение пока не нашло широкого промышленного применения.
Фрезы и пилы
Обработка облицованных древесностружечных плит предполагает весьма высокие требования к режущему инструменту. Прочность и внешний вид углового соединения при складывании зависят от качества боковых поверхностей прорезанных пазов, величины и постоянства радиуса вершины паза, правильности геометрической формы (угла раствора) паза. Во многом эти параметры определяются качеством подготовки дереворежущего инструмента, точностью его формы, износостойкостью, а также жесткостью всего суппорта станка.
Чаще всего для выборки пазов используются цельные или составные фрезы либо наклоненные к плоскости детали под углом 45° твердосплавные пилы, оснащенные дробилками, что исключает образование полосовых отходов.
Средняя стойкость фрез при обработке пазов в древесностружечных плитах не превышает 250 пог. м; одной пилы с дробилкой - 1000 пог. м, а пары пил без дробилок - 3000 пог. м.
Низкая стойкость инструмента вызвана тем, что при формировании пазов наблюдается процесс закрытого резания и инструмент требует переточки при затуплении его вершины, формирующей вершину паза, вокруг которой и выполняется складывание деталей. Кроме того, в наружном слое древесностружечной плиты, образованном мелкими частицами древесины, зачастую находится большое количество песка, абразивность которого приводит к ускоренному затуплению вершин зубьев режущего инструмента и появлению закругления вершины клиновидного паза.
Специальные станки
В мебельном и некоторых других производствах метод складывания получил наибольшее распространение при изготовлении малогабаритных изделий корпусной мебели и выдвижных ящиков, корпусов теле- и радиоаппаратуры.
В середине 1970-х годов оборудование для реализации этого метода выпускалось фирмами W. Lehbrink, Bőttcher-Gessner, Maka, Fagus (ФРГ), Challoner (США), tokai (Япония) и другими. Были и в нашей стране попытки создать специализированное оборудование для изготовления выдвижных мебельных ящиков методом складывания (ВПКТИМ, 1979 год). Тогда же для отечественной радиопромышленности, в частности для Симферопольского, Минского и московских телевизионных заводов, было закуплено несколько комплектов оборудования для производства корпусов телевизоров. Аналогичный комплект оборудования использовался и на Бердском радиозаводе при изготовлении корпусов радиоприемников и акустических колонок.
В настоящее время, в связи с кардинальным изменением конструкции теле и радиоаппаратуры, корпуса, изготовленные на основе древесных материалов, не используются - им на смену пришли пластмассовые, что резко сократило масштабы применения метода складывания и снизило потребность в соответствующем оборудовании. Поэтому большинство зарубежных компаний прекратили выпуск подобного оборудования, и основным изготовителем специальных станков для реализации этого метода долгое время оставалась немецкая фирма W. Lehbrink, которая вошла в состав концерна Koch.
Есть два основных типа станков для прорезания пазов: с продольной подачей заготовок и с поперечной подачей. Конструкция станков первого типа сходна с конструкцией станков круглопильных с прямолинейным горизонтальным перемещением суппорта, которые используются для поперечного раскроя пиломатериалов, однако точность станков для прорезания пазов в несколько раз выше.
В конструктивную схему подобного оборудования входят: роликовый стол для установки детали, упоры для ее продольного базирования и суппорт, перемещаемый поперек стола, который оснащается фрезой, одной или двумя пилами для прорезания клиновидного паза. Эти пазы прорезаются в готовой детали, которую перемещают по столу вручную и базируют в необходимом положении по упорам. Этот же принцип чаще всего используется и в обрабатывающих центрах, предназначенных для реализации метода складывания.
Станки с поперечной подачей деталей (рис. 3) предназначены для одновременной выборки в деталях всех поперечных пазов и торцевания деталей под углом 90° или под другим наклоном торцов к пласти. Как правило, конструкция такого оборудования включает в себя станину с механизмом подачи в виде движущегося возвратно-поступательно стола, оснащенного присосками для закрепления обрабатываемой детали, или механизм подачи проходного типа в виде пластинчатых цепей с упорами. Сверху над станиной располагается балка, несущая обрабатывающие суппорты. При этом угол наклона крайних суппортов - до 45°, а три средних суппорта в зависимости от конструкции станка оснащаются фрезами (рис. 4), пилами с дробилками, угол наклона которых составляет 45°, или двумя пилами, наклоненными под тем же углом.
Такие станки оснащаются также устройствами для прорезания (процарапывания) нижней пласти детали под местом формирования вершины паза и устройствами для наклеивания под вершиной паза клейкой ленты. Некоторые из модификаций таких станков оснащаются также магазином для автоматической подачи заготовок малого размера или автоматическим питателем - для деталей большего формата.
Проходные станки для формирования пазов могут объединяться в автоматическую линию со станками для сверления отверстий в торцах заготовок и автоматической установки шкантов на клее. В результате за один проход получается заготовка обечайки (царги) выдвижного ящика, полностью готовая к сборке, или развертка малоформатного корпусного изделия, например контейнера (тумбы) офисной мебели.
Сборка корпусов
Дальнейшая сборка изделий, изготавливаемых методом складывания, проводится вручную или с применением специализированного оборудования - вайм. Их использование позволяет в полуавтоматическом режиме устанавливать, например, в продольные пазы развертки переднюю и заднюю стенки звуковой колонки, наносить клей в поперечные пазы развертки и сворачивать ее с получением замкнутого четырехстороннего корпуса. Такие ваймы дают возможность складывать трехсторонний корпус и автоматически устанавливать на него - на шкантах - четвертую, например переднюю (лицевую), стенку выдвижного ящика.
Для получения продольных пазов в деталях при облицовывании, утолщении кромок или производстве деталей коробчатого сечения методом складывания, как правило, используется несерийное оборудование, которое изготавливается специально - под конкретные требования потребителя. Во многих случаях для изготовления, например, наличников углового сечения, могут быть использованы и стандартные четырехсторонние станки, которые подходят для этих целей по составу и расположению суппортов и которые можно незначительно доработать путем установки устройств для наклеивания липкой ленты. Складывание погонажных изделий при небольшой потребности в них может выполняться вручную или с использованием роликовых прессов специальной конструкции, оснащенных устройствами для автоматического нанесения клея на боковые стороны пазов.
Метод складывания относится к специфичным технологиям деревообрабатывающего производства, и его применение должно быть оправдано прежде всего конструкцией изделия. Но на тех предприятиях, где он уже применяется и все технологические операции отработаны, он приносит ощутимую пользу, а в ряде производств становится просто незаменимым. Причем использование этого метода может оказаться особенно эффективным при изготовлении погонажных изделий сложного объемного сечения из плоских плит.
Андрей ПЕТРОВ, компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»
