УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БРЕВЕН

Полезная модель относится к области деревообработки, а именно, к установкам для обработки бревен, предназначенных для соединения с ответными поверхностями соседних бревен (венцов), образующих стены сруба.
Известна установка для обработки бревен (патент РФ №2074813, МПК 7В27В 7/00), содержащая станину, направляющие, каретку с установленным на ней обрабатывающим инструментом, механизмы зажима и поворота бревна.
Обрабатывающий инструмент данной установки обеспечивает выборку продольно ориентированного желоба на бревне, при этом технологическая операция осуществляется в режиме переналадки положения бревна на обрабатывающую зону станка с использованием для этих целей механизма зажима и поворота бревна, что повышает трудозатраты на обработку бревна. Ограничены и технологические возможности данной установки, что связано с отсутствием технологического оборудования оцилиндровки бревен.
Известна установка для обработки бревен (патент РФ №2098266, МПК7 В27С 5/00), содержащая станину, продольные направляющие, каретку, установленную на продольных направляющих, механизмы вращения, возвратно-поступательного перемещения, крепления бревна в центрах шпинделя и задней бабки и вторую каретку, установленную на поперечных направляющих с фрезой и приводом. Вторая каретка снабжена вертикальными направляющими, на которых установлена фреза, при этом ее радиальная плоскость совмещена с осью центров каретки, а образующая фрезы расположена ниже оси центров.
Однако технологический процесс, осуществляемый данной установкой, связан с настройкой фрезерного узла и установкой бревна на значительную высоту вследствие расположения обрабатывающей зоны под бревном, что требует перемещения бревна относительно режущего инструмента, центрирования, вращения бревна и наличия направляющих на каждое движение фрезы, в целом усложняется обслуживание установки и снижается ее производительность.
Известна установка для обработки бревен (см. патент РФ №2307025, публ. 29.09.2007), которая содержит станину, продольные направляющие, каретку, механизм зажима и центрирования бревна, фрезерный обрабатывающий узел, механизмы подачи фрез относительно продольной оси механизма центрирования и зажима бревна. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
При осуществлении технологического процесса фрезерный обрабатывающий узел данной установки обеспечивает профилирование поверхности бревна путем его оцилиндровки и выборки продольно ориентированного желоба в соответствии с традиционно известным технологическим процессом по формированию поверхности бревна в качестве стенового элемента сруба.
Процесс оцилиндровки поверхности бревна в данном техническом решении реализуется при вращении бревна, при настройке оси вращения фрезерного узла в направлении перпендикулярном продольной оси бревна и при перемещении фрезерного узла в направлении продольной оси бревна с использованием для этих целей средств переналадки фрезерного узла и каретки для его перемещения вдоль продольно ориентированных направляющих. Профилирование поверхности обрабатываемого бревна для выборки продольно ориентированного желоба осуществляют при переориентации фрезерного узла в направлении параллельном продольной оси бревна, при этом выполнение установки позволяет совместить движение фрезы с приводом вверх-вниз и разворот фрезы с приводом относительно этого перемещения.
Однако механическая обработка бревна путем оцилиндровки всей его поверхности приводит к уменьшению прочности и долговечность бревна за счет срезаемых внешних слоев, дает много необоснованных отходов, а формирование полукруглого продольного паза, через который бревно соединяется со смежным венцом сруба при порядном расположении бревен в стене, приводит к нарушению герметичности и устойчивости соединения смежных венцов при естественной усушке бревна, что ухудшает теплоизоляционные свойства стен.
Вместе с тем известно техническое решение, в соответствии с которым стеновой бревенчатый элемент имеет профилированную поверхность на обеих диаметрально противоположных сторонах бревна для соединения с ответными профилированными поверхностями соседних венцов, образующих стены сруба. Профилированные поверхности на обеих диаметрально противоположных сторонах бревна выполнены в виде продольно-ориентированных выступов и пазов, которые расположены между концевыми участками бревна. Опорные поверхности выступов и пазов с одной стороны бревна ответны опорным поверхностям пазов и выступов с другой стороны бревна, при этом концевые участки бревна с одной стороне бревна имеют продольно - ориентированный дугообразный паз (см. патент РФ №105646, публ. 20.06.11).
При данном конструктивном исполнении стенового элемента деревянного сруба улучшается герметизации и устойчивость соединения бревен соседних венцов, при этом образованное на бревне профилированное продольное соединение на диаметрально противоположных сторонах бревна не нарушает качественных характеристик древесины.
Из приведенного технического решения также следует, что профилирование поверхности бревна на обеих диаметрально противоположных сторонах может быть обеспечено известными техническими средствами с использованием для этих целей установки для обработки бревен, содержащей станину, продольные направляющие, каретку, механизм зажима и центрирования бревна, фрезерный обрабатывающий узел, с механизмом подачи, привод (см., например, вышеприведенное техническое решение по патенту №2307025), при соответствующем конструктивном исполнении фрез обрабатывающего узла, их наладки, настройки для формирования на диаметрально противолежащих поверхностях бревна профилированных поверхностей в виде пазов и выступов и относительном перемещении «фрезерный обрабатывающий узел - бревно».
Однако технологические операции по переналадке и настройке фрез обрабатывающего узла для образования на диаметрально противолежащих поверхностях бревна профилированных поверхностей в виде пазов и выступов приводят к снижению производительности установки, усложняется процесс наладки фрез, их ориентация на ответные опорные поверхности пазов и выступов с противолежащей диаметральной стороны бревна. Процесс наладки и настройки фрез для обработки противолежащих сторон бревна приводит к ухудшению качества выполнения опорных поверхностей выступов и пазов, а, следовательно, к последующему ухудшению контактного сопряжения смежных венцов деревянного сруба.
Технический результат настоящей полезной модели состоял в повышении производительности установки для обработки бревен за счет формирования за один проход обрабатываемого бревна диаметрально противоположных профилированных поверхностей в виде выступов и пазов, опорные поверхности которых на одной стороне бревна ответны опорным поверхностям пазов и выступов на другой стороне бревна.
Технический результат настоящей полезной модели состоял в создании установки для обработки бревен, обеспечивающей формирование на диаметрально противоположных сторонах бревна профилированных поверхностей с улучшенными качественными характеристиками их опорных поверхностей.
Для решения поставленного технического результата предложена установка для обработки бревен, содержащая станину, продольные направляющие, каретку, механизм центрирования и зажима бревна, фрезерный обрабатывающий узел, механизмы подачи фрез относительно продольной оси механизма центрирования и зажима бревна, приводы, согласно полезной модели, механизм центрирования и зажима бревна смонтирован на каретке, фрезерный обрабатывающий узел выполнен в виде последовательно и оппозитно расположенных в направлении движения каретки профилирующих фрез с вертикально - ориентированными осями вращения, первая профилирующая фреза по ходу движения каретки имеет шагово смещенные фрезерные элементы для формирования на одной из боковых поверхностей бревна выступов и пазов, фрезерные элементы профилирующей фрезы, оппозитно установленной относительно первой профилирующей фрезы, сегментально оцилиндровывают противолежащую боковую поверхность бревна, со стороны зоны обработки данной оцилиндровочной фрезы по ходу движения каретки размещена вторая профилирующая фреза, соединенная с механизмом подачи и имеющая поярусно расположенные шагово смещенные фрезерные элементы для формирования на диаметрально противолежащей второй боковой поверхности бревна пазов и выступов, опорные поверхности которых ответны опорным поверхностям выступов и пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой, при этом перед обрабатывающей зоной второй профилирующей фрезы и со стороны зоны обработки первой профилирующей фрезы смонтированы, соединенные с механизмом подачи фрезы по формированию на концевых участках бревна открытых к их торцам дугообразных пазов.
Согласно полезной модели, установка снабжена пильным аппаратом с вертикально ориентированной осью вращения, имеющим поярусно расположенные дисковые пилы для формирования пропилов в донной части крайних продольно ориентированных пазов, спрофилированных первой фрезой, при этом пильный аппарат соединен с механизмом его подачи в направлении к продольной оси механизма центрирования и расположен со стороны обрабатывающей зоны первой профилирующей фрезы и за фрезой, формирующей на концевых участках бревна открытые к их торцам дугообразные пазы.
Согласно полезной модели, поярусно расположенные смежные фрезерные элементы второй профилирующей фрезы смещены относительно друг друга на толщину фрезерного элемента первой профилирующей фрезы, формирующей на диаметрально противолежащей поверхности бревна соответствующий паз.
При реализации полезной модели обеспечивается за один проход обрабатываемого бревна формирование на диаметрально противоположных его сторонах профилированных поверхностей, что повышает производительность установки для обработки бревен и улучшает качественные характеристики профилированных поверхностей бревна, которые выполнены в виде выступов и пазов с опорными поверхностями на одной стороне бревна ответными опорным поверхностям пазов и выступов на другой диаметрально противоположной стороне бревна.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность конструктивных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решении критерию полезной модели: «новизна».
При реализации заявляемой полезной модели используют известные технологические процессы и материалы по изготовлению соответствующих конструктивных узлов установки для обработки бревен, что свидетельствует о соответствии ее критерию «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется рисунками, где на:
Рис.1 показана общая схема установки для обработки бревен;
Рис.2-6 - технологические зоны обработки бревна, соответственно:
зона обработки первой по ходу движения каретки профилирующей фрезой для формирования на одной из боковых поверхностей бревна выступов и пазов;
зона обработки профилирующей фрезы для сегментального оцилиндровывания противолежащей боковой поверхности бревна;
зона обработки фрезы по формированию на концевых участках бревна открытых к их торцам дугообразных пазов;
зона обработки второй профилирующей фрезы для формирования на диаметрально противолежащей второй боковой поверхности бревна пазов и выступов, опорные поверхности которых ответны опорным поверхностям выступов и пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой;
зона обработки пильного аппарата для формирования пропилов в донной части крайних продольно ориентированных пазов, спрофилированных первой фрезой.
Установка для обработки бревен содержит станину 1, на продольных направляющих которой смонтирована каретка 2, имеющая механизм центрирования и зажима 3 бревна 4. На станине 1 смонтирован фрезерный обрабатывающий узел 5, а также механизмы подачи фрез относительно продольной оси механизма центрирования и зажима бревна, приводы. Фрезерный обрабатывающий узел 5 выполнен в виде последовательно и оппозитно расположенных в направлении движения каретки 2 профилирующих фрез с вертикально-ориентированными осями вращения. Первая профилирующая фреза 6 по ходу движения каретки 2 имеет шагово смещенные фрезерные элементы 7 для формирования на одной из боковых поверхностей бревна 4 выступов и пазов (технологическая зона обработки бревна, рис.2). Оппозитно установленная относительно первой профилирующей фрезы 6 профилирующая фреза 8, имеет фрезерные элементы, которые сегментально оцилиндровывают противолежащую боковую поверхность бревна 4 (см. технологическую зону обработки бревна, рис.3). Со стороны зоны обработки оцилиндровочной фрезы 8 по ходу движения каретки 2 размещена вторая профилирующая фреза 9, соединенная с механизмом подачи и имеющая поярусно расположенные шагово смещенные фрезерные элементы 10 для формирования на диаметрально противолежащей второй боковой поверхности бревна 4 пазов и выступов, опорные поверхности которых ответны опорным поверхностям выступов и пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой 6 (см. технологическую зону станка, рис.5). Перед обрабатывающей зоной второй профилирующей фрезы 9 и со стороны зоны обработки первой профилирующей фрезы 6 смонтирована, соединенная с механизмом подачи, профилирующая фреза 11 для формирования на концевых участках бревна 4 открытых к их торцам дугообразных пазов (см. технологическую зону станка, рис.4).
Установка имеет пильный аппарат 12 с вертикально ориентированной осью вращения. Пильный аппарат 12 имеет поярусно расположенные дисковые пилы 13 для формирования пропилов в донной части крайних продольно ориентированных пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой 6. Пильный аппарат соединен с механизмом его подачи в направлении к продольной оси механизма центрирования и расположен со стороны обрабатывающей зоны первой профилирующей фрезы 6 и за фрезой 11, формирующей на концевых участках бревна открытые к их торцам дугообразные пазы.
Механизмы подачи профилирующих фрез 9, 11 и пильного аппарата 12, предпочтительно, выполнены в виде поворотных рычагов 14.
Установка для обработки бревен работает следующим образом.
Бревно 4 посредством подъемников поднимают на уровень механизма центрирования и зажимают в центрах при помощи пиноли задней бабки (традиционно для механизма зажима). Бревно 4, расположенное между центрами механизма центрирования 3 посредством каретки 2 перемещают в обрабатывающую зону фрезерного узла 5. По ходу движения каретки 2 бревно 4 направляется в зону обработки первой по ходу движения каретки профилирующей фрезы 6, поярусно расположенные с шаговым смещением фрезерные элементы 7 которой формируют на одной из боковых поверхностей бревна выступы и пазы, одновременно с диаметрально противолежащей боковой стороны бревна 4 профилирующая фреза 8 сегментально оцилиндровывает противолежащую боковую поверхность бревна 4. Первый по движения ходу каретки торец бревна 4 входит в зону технологической обработки фрезы 11, которая посредством механизма подачи (например, с использованием поворотного рычага) взаимодействует с боковой спрофилированной посредством фрезы 6 поверхностью бревна с формированием на его концевом участке открытого к торцу дугообразного паза. Глубина и длина открытого к торцу бревна паза технологически определяется глубиной пазов, сформированных фрезерными элементами 7 фрезы 6 и длиной концевого участка бревна, предназначенного для формирования углового соединения венцов смежных стен деревянного сруба. После прохождения заданной фрезой 11 зоны обработки концевого участка к профилированной поверхности бревна 4 подводится (с использованием, например, рычажного механизма подачи) пильный аппарат 12, дисковые пилы 13 которого формируют пропилы 15 в донной части крайних продольно ориентированных пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой 6. Наличие продольно ориентированных пропилов 15 в донной части пазов снижает механическое напряжение древесины, возникающее при ее усушке, чем уменьшает образование в бревне продольных трещин. Глубина и длина пропилов 15 определяется технологическими требованиями по эксплуатационной надежности бревна в качестве стенового элемента сруба.
После прохождения технологической зоны обработки первого концевого участка бревна 4 к диаметрально противолежащей боковой поверхности бревна посредством механизма подачи подводится вторая профилирующая фреза 9, фрезерные элементы которой формируют пазы и выступы, опорные поверхности которых ответны опорным поверхностям выступов и пазов, спрофилированных первой профилирующей фрезой 6, при этом технологическая зона обработки профилирующей фрезы 9 расположена между технологическими зонами профилирования на концевых участках бревна открытых дугообразных пазов.
Таким образом, за один проход обрабатываемого бревна его диаметрально противоположные поверхности профилируются, с формированием на них выступов и пазов, опорные поверхности которых на одной стороне бревна ответны опорным поверхностям пазов и выступов на другой стороне бревна, что приводит к повышению производительности установки и улучшению качества профилирования поверхностей, способствующих надежности контактного сопряжения смежных по высоте стеновых элементов (бревен), образующих сруб деревянного дома.