УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ СТАНОК

Универсальный деревообрабатывающий станок относится к устройствам для комплексной обработки столярных изделий из различных пород древесины и может быть использован в бытовых и полупрофессиональных целях.
Известный деревообрабатывающий станок, относящийся к классу комбинированных, содержит каркас напольного исполнения, независимые друг от друга три горизонтальных рабочих стола для распиловки, строгания и рейсмусования, горизонтально расположенный вал с ножевым барабаном, на свободный хвостовик вала могут быть установлены дисковые или фасонные фрезы, электродвигатель с клиноременной передачей в качестве привода, имеющий защиту от перегрузок, прижимное устройство для равномерного прижима пиломатериалов при строгании и фрезеровании, приспособления для распиловки и строгании под углами до 45 градусов, реечные механизмы для установки глубины пропила, для установки рейсмусового стола, эксцентриковый механизм регулировки переднего стола по высоте и углу наклона для установки толщины срезаемого слоя при строгании (см. Станок деревообрабатывающий СД-3-00, серийно выпускаемый ОАО «Алгоритм», г.Рыбинск Ярославской обл., по ПБЮМ 3.109.005 ТУ).
На станке можно выполнить следующие операции: распиловка, фугование, фрезерование дисковой фрезой, фрезерование фасонной фрезой, рейсмусование, сверление (пазование). Станки позволяют последовательно выполнять эти операции, при этом для фрезерования и сверления используется тот же стол, что и для распиловки. Для установки требуемых параметров используются удобные и точные механизмы настройки.
Однако в таком станке с горизонтально расположенным валом при строгании, распиловке, фрезеровании и рейсмусовании в процессе обработки длинномерных материалов из-за прогибов его концов и отрыва в средней части от инструмента обработанная деталь приобретает неправильную геометрическую форму. Для ликвидации этого недостатка требуется применение специальных опор и прижимного устройства. При строгании кромки и распиловке под углом используется специальное приспособление, которое требует прижима детали руками для исключения сползания на столы, что небезопасно. Кроме того, при обработке тонкомерного материала длиной более трех метров возникает эффект скручивания его концов, который увеличивает отрывное усилие. При рейсмусовании отходы обработки могут попасть под прижимные валы и застопорить работу. После отключения, чистки от отходов и запуска заново точность изготовления пострадает.
Известны деревообрабатывающие станки с поворотом на 90, 180 градусов вокруг продольной или поперечной оси, превращающие их в станки с вертикальным расположением рабочего вала, например, а.с. 1781036, патенты на изобретения РФ 2099179, 2153979). Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является универсальный деревообрабатывающий станок, содержащий станину с опорами, горизонтально расположенный рабочий вал с ножевым барабаном, пильным диском и патроном, передний и задний столы ножевого барабана, над каждым из которых расположены прижимные валики, стол пильного диска, сменный фрезерный стол, механизмы подъема и опускания переднего, фрезерного столов и стола пильного диска. Корпус снабжен со стороны пильного диска дополнительными опорами для установки на них станка при повороте его на 90 градусов предусмотренным для этого механизмом (см. патент РФ 2055729).
Известное устройство обладает широкими возможностями по обработке, в том числе при выполнении некоторых специфических фрезерных работ. Например, изготовление багета можно производить специальной фрезой, зажатой в патрон. При этом для удобства пользования станок поворачивают на 90 градусов. После включения электродвигателя заготовку перемещают относительно вертикально расположенного инструмента, в качестве опорной поверхности используется съемный фрезерный стол или боковая поверхность корпуса станка. Однако известный станок в режиме горизонтального положения рабочего вала с ножевым барабаном будет иметь те же недостатки, что и станок-аналог. Превращение его в вертикально-фрезерный станок осуществляется, во-первых, сложно, во-вторых, никак не используются возможности, которые может дать использование ножевого барабана, а именно: фугование, рейсмусование и другое. Двигатель не защищен от попадания отходов обработки.
Поставлена задача расширения функциональных возможностей, повышения качества обработки и производительности при упрощении технологии изготовления и обеспечении безопасности работ.
Технический результат связан с многоплановым использованием рабочего вала, расположенного вертикально.
На фиг.1 показана силовая дереворежущая головка станка.
На фиг.2 показан заявляемый станок, вид спереди.
На фиг.3 показано то же, вид справа.
На фиг.4 показано то же, вид слева.
Предлагаемый универсальный деревообрабатывающий станок включает силовую дереворежущую головку по фиг.1, содержащую расположенный вертикально полый рабочий вал 1 с ножевым барабаном 2, смонтированным в корпусе 3 на подшипниковых узлах 4, и привод в виде электродвигателя 5 с трехступенчатой клиноременной передачей. Винты 6, расположенные по обе стороны от двигателя 5, предназначены для регулировки натяжения приводного ремня 7 путем передвижения его на монтажных лапах. На одном конце рабочего вала 1 укреплены ведомые шкивы 9, относящиеся к ведущим шкивам 10 двигателя 5 по диаметру как 1/2, 1/1, 2/1, а на его хвостовике посредством конуса Морзе резьбовой шпилькой 11 закреплен сменный консольный шпиндель 12, на котором установлен съемный режущий инструмент. За двигателем 5 расположена отжимная пластина 13 для отжима обрабатываемой заготовки от ножей барабана 2 в операции фрезерования в заданный размер. Отжимная пластина 13 оснащена механизмом 14 изменения степени сжатия рабочей пружины (на чертеже не показана) и винтом 15 вывода ее из рабочего положения. В нише между рабочим валом 1 и шкафом 16 для электроаппаратуры управления станком встроена турбина 17 для отвода отходов обработки ножевым барабаном 2. На фиг.2-4 основание 18 коробчатой конструкции с неподвижно закрепленной на ней несущей рамой 19 образуют станину станка. Горизонтальный фуговально-рейсмусовый стол 20 с суппортом 21 Г-образной формы, ножевой барабан 2, отжимная пластина 13 и калибрующая щека 22, установленные соответственно до и после барабана 2 по ходу движения заготовки, образуют первое рабочее место для фуговально-рейсмусовых работ. Суппорт 21 для установки под размер заготовки выполнен с возможностью перемещения по поверхности стола 20 в прямоугольных пазах (на чертеже не показаны) с плавающим эффектом с помощью штурвала 23 с ходовым винтом 24 и ходовой гайкой 25, прижимом резьбовыми стержнями 26 и фиксацией барашками 27. Для удобства в эксплуатации стол 20 снабжен визиром 28 с увеличительным стеклом 29. Для установки стола 20 по высоте и углу наклона относительно ножевого барабана 2 в раме 19 предусмотрены четыре регулировочных винта 30. Горизонтальный фрезерно-пильный стол 31, шпиндель 12 со съемным режущим инструментом, например, дисковыми или фасонными фрезами, основная направляющая линейка 32, вторая направляющая линейка 33 с функцией прижимного устройства и приспособления для фрезерования под углами до 45 градусов путем изменения ее угла наклона образуют второе рабочее место для фрезерно-пильных работ. Для настройки второго рабочего места под размер режущего инструмента линейка 32 выполнена с возможностью перемещения относительно стола 31 и фиксации ее в нужном положении. Расположенная под столом 31 вторая турбина 34 предназначена для удаления отходов обработки съемным инструментом через кожух 35 в выдвижной бункер-приемник 36. Отходы от турбины 17 также удаляются через кожух 35 в бункер 36. Стол 31 установлен на направляющих 37 рамки 38 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости относительно рабочего вала 1 посредством рукоятки 39 с ходовым винтом 40. Для обеспечения безопасности работ на втором рабочем месте на корпусе турбины 34 смонтировано откидное ограждение 41 режущего инструмента с возможностью блокировки двигателя 5 при открытии ограждения 41, а на основной направляющей линейке 32 смонтировано откидное ограждение 42 для улавливания отходов обработки. Для фиксации положения относительно линейки 32, линейка 33 прикреплена к столу 31 двумя болтами 43. Для обеспечения безопасности работ на первом рабочем месте смонтировано ограждение 44 открытой части ножевого барабана 2.
Станок работает следующим образом. На первом рабочем месте работа заключается в протягивании заготовки по рабочей поверхности стола 20 в пространстве между ножевым барабаном 2 и калибрующей щекой 22, с одной стороны, и вертикальной плоскостью суппорта 21, с другой стороны, с одновременным отжимом заготовки от ножей отжимной пластиной 13. При черновой обработке доски, например, пласти, суппорт 21 устанавливают под размер заготовки с учетом припуска на чистовую обработку. При этом, благодаря плавающему эффекту, с которым перемещается суппорт 21, между обработанной поверхностью заготовки и калибрующей щекой 22 создается технологический зазор, облегчающий обработку черновой заготовки. Для обработки заготовки с явно выраженным дефектом геометрической формы после прохода заготовкой всей длины калибрующей щеки 22 отжимную пластину 13 выводят из контакта с заготовкой винтом 15. При чистовой обработке технологический зазор ликвидируют поджатием чистовой заготовки суппортом 21 к калибрующей щеке 22, а суппорт 21 фиксируют к столу резьбовыми стержнями 26 с барашками 27. Прямолинейность обработки задается жестко закрепленными плоскостями суппорта 21 и калибрующей щеки 22. Калибрующая щека 22 выполнена по высоте равной высоте рабочей части ножей барабана 2. Это дает возможность изготавливать детали, размеры которых в два раза превышают высоту рабочей части ножей барабана 2 за два прохода поворотом заготовки на 180 градусов и, кроме того, рейсмусованием выбирать четверти шириной равной высоте рабочей части ножей барабана 2. Если ширина четвертей требуется меньше, на рабочую поверхность стола 20 устанавливают проставку соответствущего размера. Глубина выбираемой четверти может быть до 13 мм. Диапазон снимаемого за один проход слоя древесины, также равный 1-13 мм, эффективно используется при удалении обзола необрезного пиломатериала. Для этого заготовку одной из предварительно обработанных пластей укладывают на рабочую поверхность стола 20 комлевой частью навстречу вращению ножевого барабана 2. Штурвалом 23 с ходовым винтом 24 заготовку подводят до касания к ножам барабана 2 и устанавливают глубину снимаемого слоя в зависимости от размера обзольной части. Первым проходом выравнивают кромку на одной стороне, затем с поворотом детали - на другой и так далее до полного удаления обзола. В результате необработанный пиломатериал приобретает форму правильного прямоугольного параллелепипеда (фактически рейсмусование). Далее обработанная под заданный размер заготовка поступает на второе рабочее место для фрезерно-пильных работ под раскрой на бруски. Для этого пильный диск устанавливают на высоту, равную ширине вырезаемой заготовки, которую вкладывают между направляющими линейками 32 и 33 и поджимают линейкой 33. Далее вынимают заготовку, включают станок и движением рукоятки 39 с ходовым винтом 40 надвигают стол 31 вместе с линейками 32, 33 на режущий инструмент на глубину пропила, равную, согласно требованиям безопасности, толщине пиломатериала плюс 10-15 мм. При этом пильный диск, закрытый ограждениями 41 и 42, находится в теле распиливаемой древесины и направляющей линейки 33, то есть в зоне недоступности для касания рукой оператора во время работы. Заготовки нарезают на бруски, как правило, встречным пилением. Зажим заготовки между плоскостями направляющих линеек 32 и 33 создает условия для попутного пиления, что позволяет произвести раскрой на бруски челночным методом без ненужных переходов к началу обработки, а также способствует применению нескольких пильных дисков на одном валу. При горизонтальном расположении пильного диска функцию направляющей линейки выполняет поверхность стола 31. Заготовка, стоящая на кромке и прижатая к столу 31 собственным весом, не прогибается, отрываясь от зубьев пилы, а возникновению провисов препятствует плоскость пильного диска. Так как поверхность стола 31 перпендикулярна оси рабочего вала 1, параллельность направляющей поверхности плоскости пильного диска создается автоматически, что способствует повышению точности и качества обрабатываемой поверхности. Брусок проходит фактически калибровку между пильным диском и столом 31. Фрезерные работы на втором рабочем месте проводят аналогично, устанавливая на консольный шпиндель 12 соответствующий инструмент, при этом глубину фрезерования устанавливают движением стола 31 по специальной, установленной на рамке 38 шкале, что значительно ускоряет и облегчает процесс наладки станка на тот или иной вид работ, в том числе фрезерования поперек волокон (точная торцовка, подрезание заплечиков в шиповых сопряжениях и другое) с применением универсальной торцово-шипорезной цулаги. Для формирования проушин и нарезания шипов направляющую линейку 33 демонтируют. На первом рабочем месте возможно плоское шлифование ножевым барабаном 2, обернутым абразивным полотном с прокладкой мягкого материала, например, фетра. Для осуществления этой операции калибрующую щеку 22 передвигают в направлении от ножевого барабана 2 на нужный размер, а винт 15 вывода отжимной пластины 13 из рабочего положения предельно ослабляют для компенсации увеличения диаметра ножевого барабана 2 до размеров шлифовального цилиндра. Отходы обработки от обоих рабочих мест отводятся турбинами 17, 34 через кожух 35 в бункер-приемник 36 с последующей транспортировкой к месту утилизации.
По сравнению с прототипом заявляемый станок имеет следующие преимущества. Во-первых, качество обработки. На первом рабочем месте при обработке кромки детали, лежащей пластью на столе 20, возможный прогиб в средней части длинномерной заготовки на высоту вертикально расположенного ножевого барабана 2 не отразится на качестве обработки, так как не прерывается контакт с его ножами. При обработке пласти длинномерной заготовки, поставленной на кромку, допускаются провисы на достаточно большой угол, ограниченный высотой ножевого барабана 2. Заготовка будет точно обработана с выдержанными размерами и параллельными плоскостями. Во-вторых, расширены функциональные возможности и упрощена технология изготовления. На первом рабочем месте можно полностью обработать необрезную доску фактически рейсмусованием, минуя распиловку, фугование кромки под углом 90 градусов без переналадки и применения специальных приспособлений. Открытое вверх пространство создает условие для осуществления неприсущих прототипу операций - выборки четвертей, формирования фасонных поверхностей ножевым барабаном и обработки деталей, размеры которых в два раза превышает высоту рабочей части ножей барабана 2. Весь комплекс работ легко выполняется одним человеком. Второе рабочее место может обслуживаться тем же оператором, либо одновременно работают два оператора. Точность обработки достигается строго параллельным расположением относительно плоскости стола 31 пильного диска и фиксацией направляющих линеек 32 и 33. Расширены фукциональные возможности и производительность труда за счет работы челночным методом. Возможность применения нескольких пильных дисков также повышает производительность труда, особенно при изготовлении реек, раскладок по стеклу, галтелей и так далее. Отвод отходов производства в бункер повышает уровень охраны труда, так как не засоряется воздух рабочей зоны. Расположением пильных дисков в зоне недосягаемости решаются проблемы техники безопасности, присущие горизонтальному расположению рабочего вала, особенно при продольной распиловке древесины. Изготовленный действующий образец станка имеет следующие технические характеристики:
- наибольшая толщина материала при распиловке 65 мм;
- наибольшая ширина фугования за один проход 200 мм;
- наибольшая глубина фугования за один проход 4,2 мм;
- наибольший размер материала при рейсмусовании 400×400 мм;
- наибольшая глубина рейсмусования за один проход 13 мм.