Глава 31. круглопильные станки для форматного распиливания
Станки этой группы предназначены для раскроя или обрезки на заданный размер различных плитных материалов: фанеры, ДВП, ДСтП и др.
Обрезка на заданный формат, как правило, производится в процессе изготовления материалов на оборудовании, встроенном в технологические линии производства плитных материалов. Кроме того, оборудование для обрезки используется самостоятельно. В обоих случаях применяются преимущественно станки, работающие по Г-образной схеме.
Раскрой плит — это операция получения из плит заготовок нужных размеров и числа. Раскрой оценивается полезным выходом заготовок.
На щитовые заготовки плиты распиливают по картам раскроя. Различают индивидуальный, комбинированный и совмещенный способы раскроя. В первом случае из плиты получают заготовки только одного типоразмера. При комбинированном способе получают несколько типоразмеров, но с условием комплектности деталей в соответствии с объемом производства. При совмещенном способе карта раскроя предусматривает различные типоразмеры без учета комплектности по каждой карте раскроя, но с максимальным выходом деталей и с минимальным повторением одинаковых деталей в разных картах раскроя.
Различают сквозной и смешанный способы раскроя плитных материалов. При сквозном способе осуществляется продольное или поперечное распиливание плиты (листа) на полосы с последующим делением этих полос на щитовые элементы заданных размеров. Полезный выход по этому способу около 88 %.
Смешанный способ раскроя предусматривает сочетание продольного и поперечного распиливания с индивидуальным раскроем нескольких предварительно отрезанных полос на заготовки различной длины. Полезный выход повышается до 94 %.
Важным требованием к станкам является возможность производить продольный и поперечный раскрой без снятия отрезанных полос и перенастройки станка, т. е. осуществлять так называемую смешанную схему раскроя.
До недавнего времени совершенствование форматных станков шло за счет увеличения числа пил, что позволяло реализовывать любой план раскроя. Однако эти станки имеют существенные недостатки: большое число пил требует значительных расходов на их приобретение и подготовку к работе, усложняется размерная настройка станка и снижается технологическая точность, значительно увеличивается уровень шума; станок занимает большую площадь и сложен в эксплуатации.
Перечисленные недостатки в сочетании с излишне большой производительностью делают применение этих станков нерентабельным на средних и небольших предприятиях. Поэтому наметилась тенденция к резкому сокращению числа пил. Многие ведущие в этой области фирмы перешли практически к компоновке линий раскроя из станков с одной пильной балкой или с одним суппортом, имеющим пилу и для поперечного, и для продольного раскроя. В таких станках можно реализовать любую схему раскроя. При этом снижение производительности компенсируется значительным увеличением высоты раскраиваемого пакета до 160 мм и более.
Однопильные станки характеризуются значительно меньшим уровнем шума при работе, уход за единственной пилой не представляет сложности, упрощается настройка станка. Обеспечивается высокая степень автоматизации и программное управление. Станки компактны, удобны в эксплуатации, имеют невысокую стоимость.
Существует большое разнообразие типов и моделей форматных станков. Выбор конкретного станка зависит от различных условий, в которых он будет работать, поэтому дать однозначные рекомендации по выбору затруднительно. Ниже дается описание форматных станков, получивших наибольшее признание в настоящее время.
Для раскроя плитных материалов широко применяются круглопильные станки с ручной подачей, рассмотренные выше, которые весьма эффективны при малых и средних объемах производства. Так же часто применяется простой однопильный вертикальный станок (рис. 94). Раскраиваемая плита укладывается на вертикальную сварную раму 3, вдоль которой по верхней и нижней горизонтальным направляющим перемещается узкая каретка 2. На ней смонтирована круглая вертикальная направляющая для суппорта 1 с пилой. Оператор за рукоятку на пильном суппорте перемещает его на нужный размер, а затем производит вертикальный рез. В некоторых станках имеется привод подачи пилы.
Схема позиционно-проходного трехпильного станка, приведена на рис. 95, а. Пачка раскраиваемых плит укладывается на каретку 8, которая при включении гидроподачи перемещается по направляющим 11 станины. Движение каретки осуществляется от гидродвигателя 9 через червячный редуктор 10 и тросовую передачу. На станине сварной конструкции имеются две стойки, соединенные траверсой с направляющими 5 и 6 соответственно для суппорта 2 поперечного распиливания и двух суппортов 1 и 4 продольного распиливания. Имеется модификация этого станка с третьей продольной пилой, что расширяет его технологические возможности.
Суппорт 2 поперечного распиливания перемещается вдоль траверсы на роликах от приводной станции 7, размещаемой в правой стойке, через систему блоков и трос 3. К корпусу суппорта снизу крепится электродвигатель, на валу которого устанавливается дисковая пила. Каретка с выровненной и закрепленной плитой перемещается по направляющим 11, и продольные суппорты производят распиловку при движении каретки. После обработки продольных кромок каретка останавливается, и поперечный пильный суппорт 2 отпиливает переднюю кромку заготовки. Затем движение каретки возобновляется, и она движется до тех пор, пока заготовка не переместится на заданный размер, соответствующий длине первого щита по плану раскроя, и поперечный суппорт вновь совершает рез. Цикл повторяется, пока не будет распилена вся плита.
Во время поперечного распиливания продольные пилы продолжают вращаться в пропилах. Электрогидравлическая система привода и управления этим станком дает возможность перевести его работу на полуавтоматический цикл по заданной программе, а присоединение загрузочно-разгрузочного манипулятора — на автоматический цикл. Место остановки каретки задается с помощью конечных выключателей, взаимодействующих с упорами, закрепленными на каретке.
Наладка трехпильных станков для раскроя листовых материалов.Наладка проводится в следующей последовательности:
1. На столе устанавливают калиброванные рейки или щит для предотвращения повреждения стола станка при пропиле плиты на полную толщину.
2. Согласно карте раскроя устанавливают на траверсе суппорты продольного распиливания.
3. Устанавливают на столе передвижной башмак с упором для снятия прижимного валика с защелки так, чтобы в начале реза щит был надежно прижат к столу.
4. Настраивают по линейке передвижные упоры с кулачками, которыми производится переключение режима работы гидропривода стола и его остановка.
5. Рабочую скорость стола и поперечного суппорта регулируют дросселями. Скорость холостого хода стола не должна быть более 25 м/мин. Поперечный суппорт должен перемещаться только после полной остановки стола на упоре, что достигается совместной регулировкой дросселя, реле времени и положения путевого конечного выключателя.
В качестве программоносителей в этих системах могут использоваться штекерные линейки и барабаны с передвижными упорами. Программирование цикла состоит в расстановке штекеров в гнездах штекерной панели и размерной настройке упоров.
Если каретка станка цельная, то можно вести только сквозной раскрой с низким полезным выходом (рис. 95, б). Повысить полезный выход и расширить возможности станка можно выполняя смешанный раскрой (рис. 95, в). Для этого каретка делается состоящей из двух-трех секций, совершающих продольное перемещение относительно друг друга. Поперечный раскрой происходит следующим образом. Одна секция каретки останавливается по достижении размера первой заготовки, вторая продолжает двигаться до тех пор, пока не пройдет длину второй заготовки. Затем пила разрезает поперек сразу обе заготовки.
Основным недостатком рассмотренного станка является ограничение возможностей участка продольного раскроя, поскольку здесь можно получить заготовки только двух ширин. Для получения другой ширины необходимо перенастроить станок. В прежних моделях станков этот недостаток устраняли увеличением числа пил, что нежелательно по причинам, изложенным выше. В современных станках этот вопрос решается введением программного управления (ПУ). Данная схема (рис. 96) отличается от предыдущей тем, что здесь на каретке находится не плита, а пильные суппорты.
Пакет плит 3 укладывается на комбинированный стол 2, базируется на упорах 8 и фиксируется пневмоприжимами 1. Каретка 6 начинает движение по направляющим 4 над плитами, и в работу вступают два пильных суппорта 5, которые осуществляют рез, выравнивающий продольные кромки плит. По окончании первого ряда каретка уходит в исходное положение, в процессе ее движения пилы поднимаются и перемещаются к центру станка на величину, равную ширине а1 отпиливаемой заготовки. Затем совершается второй рез, отход каретки, новое перемещение суппортов на величину а2 и рабочий ход каретки и т. д. согласно плану раскроя. Перемещение суппортов происходит по направляющим от специального привода, обеспечивающего высокую точность их позиционирования.
По окончании продольного раскроя каретка перемещается назад только на небольшую величину, и суппорт 7 производит рез, выравнивающий поперечную кромку плит. Затем каретка отходит на величину, равную длине первой заготовки, производится второй рез и т. д.
При продольном пилении обе секции комбинированного стола составляют одно целое. При поперечном пилении каждая секция может двигаться отдельно до позиции, определяемой длиной располагающейся на ней заготовки. Таким образом достигается совмещение поперечных резов отдельных полос и производится смешанный раскрой.
Числовое программное управление осуществляется совместным заданием размерной и логической информации в цифровом коде на программоносителе. Современные системы ЧПУ строят с использованием микропроцессоров, что значительно повышает полезный выход и производительность станка. Увеличивается объем памяти, обеспечивается возможность хранения в блоках памяти нескольких программ, использования любой из них по мере необходимости и др.
Схема станка с совмещением операций продольного и поперечного раскроя представлена на рис. 97. Ее достоинствами являются малое (всего две) число пил и возможность смешанного чистового раскроя.
Пакет плит 7 подается на стол 8, где он базируется в продольном и поперечном направлениях. Затем роликовым конвейером он передается на стол 10. Каретка подающего устройства с толкателями 9 перемещает зажатый захватами пакет по стрелке А на размер отпиливаемой полосы и осуществляет точное позиционирование. После останова каретки опускается прижимная балка 11 — и суппорт 4 производит продольный рез.
Суппорт перемещается по направляющим качения. На нем на подъемной площадке смонтированы две пилы: подрезающая 6 и основная 5. Подрезающая прорезает паз на лицевой поверхности нижней плиты в месте выхода из нее зубьев основной пилы, тем самым предотвращая сколы на кромках заготовок. Во время рабочего хода площадка с пилами поднимается, а по окончании реза опускается. Затем отрезанные полосы передаются на базирующий стол 2, где происходит выравнивание полос и захват упорами механизма 3, а затем последовательно поперечный раскрой всего пакета. Конструкция пильного суппорта 1 аналогична рассмотренной выше с подрезающей и основной пилами. Толкатели 9 и упоры механизма 3 отходят в исходное положение — и цикл повторяется.
Заслуживает внимания современный однопильный форматный станок с развитой системой компьютерного управления, оптимизации раскроя, самодиагностики и некоторых других функций (рис. 98). Его отличают высокое качество распила, точность позиционирования, надежность, мощное и в то же время простое в использовании цифровое управление, широкие технологические возможности.
Сварная станина (см. рис. 98, б) несет упрочненные направляющие 6 движения пильной каретки 7, что гарантирует прямолинейность распила. Верхняя направляющая смонтирована непосредственно возле пильного вала, что снижает вибрацию пилы. Перемещение каретки суппорта пилы со скоростью до 100 м/мин обеспечивается сервомотором, смонтированным непосредственно на самой каретке без помощи датчика или микровыключателей.
Основная 5 и подрезная 4 пилы приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей через клиноременные передачи и имеют независимые устройства подъема и опускания с помощью линейных шарикоподшипников, скользящих по круглым упрочненным стальным направляющим. Выступ основной пилы регулируется автоматически в зависимости от толщины разрезаемой пачки, обеспечивая тем самым оптимальные условия резания. Быстрая и безопасная замена пил осуществляется с помощью одного ключа.
Загружаемая в станок пачка базируется с помощью боковых упоров и захватов и с помощью толкателя 9 подается в зону распиливания. Прижимная балка фиксирует пакет на столе, и пильный суппорт 7 производит первый рез. Затем прижим поднимается, а толкатель перемещает плиты на размер щита согласно плану раскроя. Отрезаемая часть плит поступает на приемный стол 1. Отрезанная часть плиты 2 вручную поворачивается и укладывается вдоль направляющей линейки 3. Нужный размер определяется положением упоров 8. Прижим опускается — и суппорт производит одновременно поперечный и продольный резы. Затем цикл повторяется.
Быстрое (до 60 м/мин) и точное позиционирование распиливаемых плит производится массивным толкателем с помощью сервомотора по технологии цифровой обработки. Точность перемещения по отношению к линии распила обеспечивается прецизионным зубчато-реечным приводом. Электронный декодер и двойное пружинное зубчатое колесо для автоматического выбора зазора производят считывание размера позиционирования и передают его непосредственно на зубчатую рейку толкателя. Устройство бокового выравнивания автоматизированно и имеет систему цифрового управления в зависимости от ширины выравниваемых панелей. Независимые и самовыравнивающиеся захваты гарантируют сохранение положения плит при их позиционировании.
Фиксацию распиливаемого пакета во время всего цикла раскроя осуществляет массивная балка, приводимая в движение пневмоцилиндрами. Параллельность ее перемещения обеспечивается зубчато-реечными зацеплениями и торсионным валом.
Для облегчения перемещения плиты на поверхности приемных столов 1 имеются отверстия, через которые вентилятором продувается воздух. Отверстия перекрыты шариками, выступающими над поверхностью стола. Когда на стол укладывается плита, то шарики под ее массой утапливаются и поступающий в отверстия воздух создает воздушную подушку. При этом для перемещения плиты требуется незначительное усилие рабочего. Плиты перемещаются по роликам, не оставляющим следов даже на облицованных поверхностях.
Программное обеспечение станка включает полный набор инструментов управления. Они позволяют полностью автоматизировать управление раскроем любого плана через оптимизацию движений толкателя, суппорта пил, бокового выравнивателя и подъемного стола. Обеспечивается оптимальная скорость подачи в зависимости от высоты пачки, материала и ширины обрезков. Программа диагностики и поиска неисправностей сообщает о возможных неисправностях с указанием их места в станке.