Выбираем станок для оцилиндровки бревен

Все станки для производства оцилиндровки можно классифицировать по следующим признакам:

• технология производства;
• кинематическая схема реза;
• тип режущего инструмента;
• степень автоматизации процесса обработки.

Вот по этим критериям и будем рассматривать оборудование, представленное на отечественном рынке деревообрабатывающих станков.

Классификация по технологическим схемам

На сегодняшний день используется 3 технологии производства оцилиндрованного бревна:

1) Классическая

Бревно зажимается по центру торцов, вращается. Подвижный резец снимает стружку, перемещаясь вдоль заготовки. По такой схеме работают позиционные токарные станки.

2) Позиционная

Бревно так же фиксируется по центру, но обрабатывается неподвижным оцилиндровочным шпинделем, оснащенным специальной роторной головкой. Такая технология разработана для позиционных станков роторного типа.

3) Проходная

Зажимы для бревна не используются – заготовка передвигается через роторную головку вальцовым механизмом. Станки, работающие по такому принципу, относятся к проходному оборудованию роторного типа.

Плюсы и минусы различных технологий

Преимущества проходной технологии:

• возможна непрерывная подача бревна, что обеспечивает скорость обработки;
• высокая доля выхода готовой продукции (до 90%) достигается равномерным распределением припуска в поперечном сечении. Припуск необходим для формирования цилиндра бревна и круга в его торцах. При данной технологии этот показатель составляет не более 1-2 1-2мсм на диаметре;
• длина бревна практически не ограничена, но минимальный размер должен быть такой, чтобы в процессе обработки заготовка не оказалась в межвальцевом промежутке;
• хорошая производительность – за 8-мичасовую смену на таком станке изготавливают около 35-40м3 продукции (100-130 бревен);
• для удаления стружки применяется аспирация;
• универсальность – на данных станках можно производить не только оцилиндрованное бревно, а и обрезной пиломатериал, блок-хаус, декоративные доски из горбыля.

Основной недостаток: кривизна готовой детали практически идентична кривизне исходного бревна; компенсировать этот недостаток довольно сложно – либо обеспечить загрузку относительно ровного сырья, либо распиливать полуфабрикат на заготовки, длиной 1-2 м.

Главное преимущество позиционных станков – минимальная кривизна бревна на выходе, что позволяет работать с любыми заготовками.

Недостатки: 

• объемная доля выхода зависит от исходной кривизны и сбега бревна. Например, при обработке бревен 1-го сорта (по ГОСТу 9463-88), показатель отходов может превышать 50%;
• длина заготовки ограничена габаритами станка;
• меньшая продуктивность, чем у проходного оборудования. Но проблема затрат времени на переналадку в оборудовании с вращением заготовки частично решена – достаточно переместить в поперечном направлении суппорт фрезерного узла. Но при работе на станках с фиксацией бревна трудоемкость настройки инструмента значительна, поскольку необходимо максимально точное выставление резцов режущего модуля при смене типоразмера сырья;
• потребность в квалифицированном персонале – неправильная перенастройка резцов может снизить точность обработки до нуля.

Основной недостаток – средние показатели производительности – можно устранить, установив на станок второй фрезерный узел, что позволит осуществлять чистовую и черновую обработку за время одного прохода.

Оборудование для формирования профиля

Изготовление граней и пазов оцилиндрованного бревна осуществляется с помощью пил или специализированных фрез.

В зависимости от типа станка и его комплектации, эти операции выполняются либо одновременно, вместе формированием цилиндрической формы бревна, либо за дополнительный проход. Разумеется, первый вариант предпочтительней, с точки зрения быстроты обработки и производительности в целом.

В зависимости от типа режущего инструмента процесс оцилиндровки выполняется:

1) Точением

Основное движение – вращение заготовки или инструмента, при котором стружка образуется непрерывно.

В качестве режущего модуля могут выступать:

• ротор (охватывающая головка с набором круглых резцов для черновой и чистовой строжки) – оптимальная комплектация для станков, не вызывающая трудностей в перенастройке;
• проходные резцы (угловые, косопоставленные ножи) – эффективная, но устаревшая технология, применение которой требует участия квалифицированного специалиста.

2) Фрезерованием

Основное движение – вращение инструмента:

• двух продольных фрез;
• торцевых фрез с продольной подачей;
• торцевых конических фрез с продольной подачей.

Самый распространенный вариант на сегодняшний день – торцевоконические фрезы. Но для проходных станков наиболее перспективными считаются профильные.

На позиционном станке с подвижным фрезерным узлом профиль изготавливается уже после формирования цилиндра. Блокируется механизм вращения, на суппорт крепятся фрезы/пилы. При этом решающее значение имеет быстрота переустановки и правильная наладка оборудования, иначе образуется ощутимый простой.

На большинстве станков проходного типа фрезерные и пильные узлы имеются в базовой комплектации. Расположены они по ходу движения бревна, за режущим модулем. Прямолинейность кромок пазов, как и формирование самого цилиндра, напрямую зависит от степени кривизны исходного сырья.

Несмотря на то, что точение признается более точной технологией для получения идеального цилиндра, качество реза от вида станков особо не зависит – только от заточки инструмента, его правильной настройки и эксплуатации. Важно, чтобы сохранялись установочные базы заготовки между операциями – любая перенастройка приводит к потере точности изготовления различных конструктивных элементов. В этом плане лучшим признано оборудование позиционного типа с фиксированным положением бревна. На таких станках отклонения в размерах могут возникнуть только при сильном износе режущих инструментов или недостаточной жесткости конструкции станины.

Формирование «чашек» — соединительных монтажных пазов

Элемент «чашка» выполняется при помощи фрезерного узла и прямолинейных направляющих, подающих инструмент. После формирования паза, фреза возвращается в исходное положение.

Такой конструктивный агрегат может быть частью технологического потока – опорной базой становятся кромки укладочного паза, на которые ориентируется ось «чашки». В наиболее распространенной компоновке фреза врезается в заготовку ниже центральной оси.

Но, как показывает практика, лучшие показатели точности демонстрируют станки позиционного типа, на которых чашкорезный аппарат установлен на суппорт с вертикальным расположением фрезы. В этом случае ось чашки может формироваться под различными углами к плоскости монтажного паза. Для такой работы чашкорезного агрегата необходимо, чтобы бревно поворачивалось вдоль оси и фиксировалось в новом положении.

Если оцилиндровочный станок не укомплектован чашкорезным модулем — оборудование для нарезки пазов можно купить и отдельно. Цена вопроса – от 100 000 руб.

О механизации и автоматизации

По этому критерию оцилиндровочные станки можно разделить на 3 класса:

• автоматизированные – весь комплекс операций (включая загрузку и подачу заготовок) выполняется машиной;
• полуавтоматизированные – процесс автоматизирован в пределах одного рабочего цикла. Далее вручную выполняется только загрузка/разгрузка станка, а все остальные операции выполняет машина;
• механизированные – загрузка/разгрузка, настройка, регулирование работы станка выполняются человеком.

На сегодняшний день в нашей стране используются преимущественно механизированные станки, которые оснащены модулями для загрузки/разгрузки, реза и подачи. Но базирование, настройка, контроль и регулирование производственного процесса совершается человеком. Используется и дополнительное оборудование – грузоподъемники и транспортировщики.

Так что же выбрать?

Учитывая то, что оборудование с разными технологическими схемами имеет практически одинаковый уровень затрат на содержание и обслуживание, основные параметры, по которым оценивают оцилиндровочный станок – производительность и качество обработки всех элементов конструкции.

По первому показателю проходной станок оставляет позади все разновидности оборудования позиционного типа. То есть, позволяет обеспечить наименьший срок окупаемости капитальных затрат и большую прибыль. Правда, это утверждение действенно только при наличии стабильного сбыта и поставки сырья. Но качество изделий оставляет желать лучшего: шероховатая поверхность из-за недочетов системы базирования и несоблюдение прямолинейности при использовании недостаточно ровного сырья.

Относительно же точности обработки – лучшие показатели имеет позиционное оборудование, хотя его пропускная способность на порядок ниже проходных станков.

Впрочем, для объективной оценки производитель любого технологического оборудования обычно предоставляет образец, изготовленный на данном станке. Результаты его осмотра могут рассказать о многом.

Промышленный станок для производства продукции высокого качества должен быть оснащен:

• массивной станиной;
• точными направляющими;
• удобной системой управления;
• мощным приводом (7-90 кВт);
• ограждениями безопасности в зоне реза.

Подытожим: станки проходного типа незаменимы на крупном производстве, где есть возможность сортировки сырья. Основное направление бизнеса – серийное производство готовых строительных комплектов для возведения деревянных домов.

Но для средних, малых предприятий ориентированных на работу по эксклюзивным проектам, с объемами выпуска до 15м³/смену, а также – при использовании сырья с высоким процентом кривизны, сучков и прочих дефектов оптимальный вариант – позиционный токарный станок.

Чтобы совершить правильный выбор, необходимо иметь четкое представление о сырьевой базе, параметрах производственного помещения и технологической схеме работы будущего производства. Так как станок должен поддерживать размерный диапазон необработанных бремен, быть совместимым с другим оборудованием, соответствовать планируемой скорости потока и помещаться на территории цеха.

На сегодняшнем рынке деревообрабатывающего оборудования представлено около 30 компаний. Поэтому, зная параметры «своего» станка осталось определиться с производителем.