Гайда Сергій Володимирович Навальний розвиток високих технологій, який до останнього часу майже не торкався деревообробників України, із початком третього тисячоріччя прорвалося в цю галузь. Про це свідчать експонати представлені на останніх виставках на Україні, зокрема, на IV спеціалізованій виставці машин та обладнання для лісового господарства, деревообробної і меблевої промисловості “ЛІСДЕРЕВМАШ”, що відбулася у Києві 17-20 вересні 2002 р. Володарі сучасних технологій на основі обробних центрів із числовим програмним управлінням (ЧПУ) неминуче лідирують у своїх сегментах ринку. Властива Центрам найвища якість оброблення, разом із максимальною гнучкістю й оперативністю принципово недосяжні з технологіями минулого сторіччя. Ювелірна точність виготовлення деталей, усунення впливу людського фактора на якість продукції гарантують ліквідність виробів з деревини і високу рентабельність виробництва. Деревооброблювальні центри з ЧПУ (ДЦ з ЧПУ) ¾ гнучке технологічне обладнання, що здатне автономно функціонувати в автоматичному режимі та швидко переналагоджуватись на інший вид об’єкта виробництва. ДЦ з ЧПУ є основою гнучких виробничих модулів (ГВМ), тобто придатні для роботи у гнучкій виробничій системі (ГВС). Наявність системи ЧПУ у ДЦ дає змогу програмувати зміст робочого циклу (послідовність дій виконавчих пристроїв ДЦ) та величини переміщень робочих органів (режим оброблення ¾ геометрична та швидкісна характеристики). ГВМ на базі ДЦ з ЧПУ класифікуються: 1. За технологічним призначенням; 2. За рівнем виконання; 3. За кількістю ступенів вільності; 4. За видом принципової схеми; 5. За конструктивними ознаками; 6. За конструктивною зрілістю; 7. За видом системи управління; 8. За видом обслуговуючих пристроїв. Особливої уваги заслуговує класифікація за трьома першими ознаками. 1. За призначеннямДЦ з ЧПУ класифікуються: · Для свердлильно-присадочних робіт; · Для оброблення плоских деталей; · Для оброблення об’ємно-фасонних деталей; · Для оброблення деталей, що є тілами обертання; · Для контурного оброблення виробів, включаючи вікна та двері. 2. За рівнем виконання (складністю оброблення) ДЦ з ЧПУ діляться на три групи. · Центри, які виконують певний вид операцій ¾ сверлильно-присадочні центри (WEEKE ¾ BST-300, Vitap ¾ Elite-132 та ін.), кутові центри (Weinig ¾ Unicontrol-6, Unicontrol-10, scm ¾ Format, Windor, Kontur; srm ¾ sac-F.4TL та ін.), розкрійні центри (Giben ¾ PRISMATIC-301; HOMAG ¾ Optimat CH-03; HOLZMA ¾ Optimat HPP-82 та ін.), токарні центри (intorex ¾ CX-1500/2500, TZ-600/1300, RM-115/220; Caple ¾ TH4-1200, TCA-1300 та ін.) та інші. Виконуючи мінімальну кількість завдань, складають найбільш доступну для покупців і найменш насичену пристроями групу верстатів. Вартість $20…50 тис. · Центри класу Point-to-point ¾ виконують лише псевдооб’ємне фрезерування слабким (від 5,5 кВт) фрезерним вузлом шляхом східчастої зміни глибини оброблення. ДЦ Point-to-point, крім базової комплектації, найчастіше доукомплектовуються непотрібними, але дорогими багатошпиндельними (до 30…36 шпинделів) свердлильно-присадочними групами, пильними й іншими вузлами (IMA ¾ BIMA-210/310/410; WEEKE ¾ Optimat BP-60/80/85/100/120/120; HOMAG ¾ BOF-31/41, BAZ-31/32; scm ¾ Record-220/220TV, Concept-2000; MORBIDELLI ¾ Author-427; esseteam ¾ EXAKTA-N, SPRINT-3015/4015 та ін.). Чудес не буває, і на практиці вся робота цього верстата, у кінці кінців, зводиться до свердління отворів і примітивного фрезерування тільки кінцевими фрезами. Ці верстати дійсно необхідні для вбудовування в гнучкі автоматичні лінії або малим не амбіційним виробництвам. Вартість їх $50…70 тис. · Центри класу Router ¾ фасонно-фрезерні ДЦ, що реально виконують об`ємне безступеневе фрезерування криволінійних поверхонь. (PADE ¾ UNI-5, T-90; BACCI ¾ Router-2001; scm ¾ Routronic, Ergon; WEEKE ¾ Optimat BP-140/145/150/155, BNC-350/550/650; IMA ¾ BIMA-610/810/980 та ін.) Більш висока ціна такого ДЦ (від $90 тис.) ¾ це плата за можливість виготовлення виробів, що принципово не можуть бути отримані на устаткуванні іншого класу. 3. За кількістю ступенів вільності ДЦ з ЧПУ бувають: · Центри з ЧПУ з обмеженою кількістю виконуваних операцій, що мають 1…3 ступені вільності (наприклад, розкрійні, свердлильні, кутові тощо); · Оброблювальні центри з ЧПУ, що мають 2…4 ступенів вільності (наприклад, оброблювальні ¾ класу Point-to-point, присадочні, токарні тощо); · Роботооброблювальні центри з ЧПУ, що мають 4…6 ступенів вільності (наприклад, оброблювальні з робот-агрегатом ¾ класу Router для виконання фасонно-фрезерних робіт); · Для порівняння ¾ технологічні промислові роботи з ЧПУ, мають 5…6 ступенів вільності (наприклад, технологічні ПР ¾ типу TR-79 або Контур-02 для виконання опоряджувальних робіт). За кількістю одночасно управляючих ступенів вільності ріжучого інструменту ДЦ з ЧПУ можна класифікувати за такими можливостями: · Дві ступені вільності дозволяють вифрезерувати криволінійний паз на площині деталі; · Три ступені вільності дозволяють без проблем вифрезерувати напис на будь-якій із поверхонь кубічної деталі; · Наявність четвертого ступені вільності дає можливість зобразити рисунок на боковій стороні циліндричної заготовки; · П`ята і вища ступені (рис. 1) вільності дають можливість нанести об’ємне зображення на дерев`яну кулю (або виготовити барельєф). 4. За видом принципової схеми ДЦ з ЧПУ поділяються: · Позиційного типу; · Прохідного типу; · Циклового типу; · Комбінованого типу; · Роторного типу. 5. За конструктивними ознаками ДЦ з ЧПУ поділяються: · За кількістю одночасно оброблювальних деталей; · За кількістю одночасно оброблювальних сторін заготовки; o За кількістю позицій оброблення; o За кількістю шпинделів з головним робочим органом; o За кількістю робочих столів (маятниковий режим оброблення заготовок, при якому установка заготовки і зняття обробленої деталі ведеться без припинення роботи ДЦ. Робоча зона в цьому режимі має дві незалежні частини, в одній з яких відбувається оброблення заготовок, а друга безпечна для монтажу/демонтажу). 6. За конструктивною зрілістю ДЦ з ЧПУ поділяються: · За можливістю встановлення двох і більше однакових або принципово-різних виконавчих агрегатів (наприклад, оброблення та личкування); · За різнотипністю столів двох і більше: консольного з автоматизованими вакуумними траверсами, що мають управляючі вакуумні присмоктувачі, які швидко позиціонуються за індексними точками з допомогою лазера у подвійному виконанні; суцільного площинного з маятниковим режимом роботи, виготовленого з бакеліту, з упорами, які активізуються вакуумною системою; тандемного (двох незалежних з маятниковим режимом роботи кожний) при подвійному чи потрійному оснащенні фрезерних агрегатів і агрегатів додаткового оброблення в сукупності з потужною системою оброблення крайок, в тому числі і фасонних (BIMA-980, BAZ-220); монтажного з ЧПУ, з вакуумним закріпленням деталей, що можуть повертатися для повноцінного оброблення (наприклад, при виготовленні стільців із гнутоклеєних блоків) та пристроєм портального завантаження (BIMA-810). · За точністю позиціонування та оброблення ¾ встановлення виконавчого пристрою ДЦ в початкову робочу позицію та наступне якісне оброблення. Розрізняють наступні класи точності позиціонування та оброблення, мм: а) прецизійний (надточний) ¾ від 0,02 до 0,1; б) високоточний ¾ 0,1…0,5; в) точний ¾ 0,6…1,0; г) середній ¾ 1,1…2,0; д) грубий ¾ більше 2,0. Прецизійність в любій ситуації і при будь-якій швидкості: швидкий старт, прецизійна зупинка, точність при обробленні критичних ділянок, ідеальна лінійність і точність при обробленні контурів та фасонно-об’ємних деталей. Все це досягається завдяки кроковим двигунам постійного струму та спеціальним конструкціям направляючих виконавчих механізмів. · За частотою обертання шпинделя, що управляється програмно, від 500 до 36000 об/хв, що забезпечує чистове та прецизійне оброблення; швидкістю переміщення виконавчих пристроїв в зону оброблення від 5 до 10 м/с, а при обертовому русі ¾ 180 о/с; · За потужністю вакуумної установки, продуктивність якої коливається від 180 до 500 м3/год (для надійної фіксації великогабаритних або пористих (шорсткуватих) заготовок при глибокому об`ємному фрезеруванні); · За наявністю автоматизованої системи для об`ємного сканування форми макета майбутньої деталі в ЧПУ ДЦ. Така система істотно скорочує час на підготування виробництва нових складних виробів (наприклад, в токарних центрах intorex ¾ TZ-600, CX-1300; Calpe ¾ TCA-1300 та ін.). · За робочою зоною ¾ об’ємом простору (від 0,1 до 20 м3), в якому може перебувати робочий орган виконавчого пристрою ДЦ з ЧПУ, м3: а) мікрозона ¾ менше 1; б) мала ¾ 2; в) середня ¾ 2…5; г) велика ¾ більше 5. Розміри робочої зони Центру і кріпильних пристосувань повинні бути достатні для виготовлення одного виробу за один цикл машинного оброблення; ДЦ з ЧПУ такожхарактеризуються: · Широкою універсальністю, яка досягається застосуванням інструментальних магазинів (до 120 інструментів), уніфікованих агрегатних вузлів (до 30 шпинделів); · Високою мобільністю, яка забезпечується швидкою заміною керуючої програми, тобто часом на переналагодження для виготовлення виробу іншого типорозміру. 7. За видом управління рухом робочих органів (РО), розрізнять: позиційну, контурну такомбіновану системи ЧПУ. · Позиційна системаЧПУ (налагоджувальна) забезпечує встановлення робочого органу в позицію, що задана управляючою програмою, але не забезпечує виконання цього переміщення за певною траєкторією, її застосовують для управляння свердлильно-пазувальними центрами, технологічними ПР, тобто там, де швидкість і траєкторія переміщення робочих органів не пов`язані з точністю оброблення. · Контурна системаЧПУ (робоча) здійснює переміщення робочого органу верстата за заданою траєкторією із заданою контурною швидкістю. При цьому забезпечується безперервне управляння інструментом за кожною із координат послідовно або одночасно за декількома координатами. Ця система використовується для управляння токарними та фрезерними центрами, дає змогу обробляти криволінійні контурні поверхні деталей. Контурна система ЧПУ застосовується ДЦ, що мають до 3-х ступенів вільності. · Комбінована система ЧПУє комбінацією контурної та позиційної систем, що застосовується універсальними та комбінованими ДЦ з 4-ми і більше ступенями вільності, які виконують складне об’ємне безступінчасте фасонно-фрезерне оброблення. Наприклад, у ДЦ з ЧПУ BOF-41 (HOMAG) комбінована система ЧПУ також складається з двох програм ¾ WoodWOP та Homatic; у ДЦ з ЧПУ BIMA-810 (IMA) програми IMAWOP та IMATRONIC. · Для управління одним ДЦ з ЧПУ застосовуються автономні системи CNC (Computer Numerical Control). Для колективного управління групою ДЦ застосовують систему DNC (Direct Numerical Control). 8. За видом обслуговуючих пристроїв (окрема лекція). Але особливу роль тут відіграє тип завантажувально-розвантажувального пристрою: маніпулятор-штабелер; автооператор-завантажувач, робот-штабелер тощо. Будова ГВМ на основі ОЦ BOF-41 Для роботи в автоматичному режимі для випуску виробів широкої номенклатури ДЦ з ЧПУ, крім комбінованої системи числового програмного управління, обладнуються багатошпиндельними (6…36 шпинделів) свердлильно-присадочними групами, уніфікованим автоматичним агрегатним вузлом, пристроєм (автооператором) для автоматичної заміни інструментів, уніфікованим автоматизованим столом з ЧПУ з вакуумною установкою для надійної та швидкої фіксації виробів, системою видалення відходів тощо. При входженні ДЦ з ЧПУ до складу ГВМ вони оснащуються допоміжними пристроями ¾ пристроями обслуговування (накопичування, транспортування, завантаження-розвантаження, видалення відходів) і пристроями програмного контролю (контролю оброблювальних деталей, діагностування стану обладнання та інструменту, вимірювання, регулювання, та аварійного захисту) та управління (системами логічного управління ДЦ та ГВМ, взагалі, в автоматичному режимі). Корпус. Немислима для звичайних верстатів точність ДЦ (соті частки міліметра) досягається застосуванням спеціальних конструкцій приводів, направляючих каретки та надійного корпуса. Конструкція корпуса, його міцність і маса, площа перетину балок, взаємне розташування направляючих грають визначальну роль у забезпеченні довгострокової надійної роботи ДЦ. Маса одного “погонного” метра якісного ДЦ повинна бути більшою 2 тон, як у “Optimat BOF-41”. Уніфікований автоматизований стіл. Консольний стіл забезпечує просте і швидке переміщення опорів у двох горизонтальних напрямках. Вакуумні присмоктувачі (безшлангові) для заготовок дуже просто і швидко переміщаються. Для простого, швидкого позиціонування вакуумних присмоктувачів “HOMAG” застосовується лазер (стандартне виконання). Наявність у ДЦ “Optimat BOF-41” вакуумної установки продуктивністю 300 м3/год забезпечує надійну фіксації заготовок через вакуумні присмоктувачі на столі. Основна опція ¾ маятниковий режим оброблення, при якому ведеться почергове оброблення заготовок на двох сторонах стола, тобто встановлення та зняття заготовки без зупинки роботи центру. Для великогабаритних заготовок передбачено два додаткових упори. Уніфікований агрегатний вузол ¾ центральний виконавчий пристрій. · Основний виконавчий пристрій, що входить в стандартну комплектацію та конструкцію ДЦ з ЧПУ, і складається з головного шпинделя, свердлильно-присадочної групи, пильного та свердлильно-фрезерного агрегатів забезпечує виконання всіх можливих операцій завдяки спеціальній конструкції пневмопривода, який забезпечує всю систему стиснутим повітрям. · Приведення в дію головного шпинделя потужністю 12 кВт пневматикою дає можливість йому виконувати різноманітне оброблення змінним інструментом, вузлом або агрегатом. Вісь С головного шпинделя забезпечує поворот агрегатів навколосвоєїосі до 360о (опція). Крім того, гібридний підшипник (кераміка) головного шпинделя сприяє зменшенню тертя, збільшенню терміна служби в два рази та забезпеченню найвищої точності оброблення. · Свердлильно-присадочна група ¾ 17 шпинделів, що викликаються окремо або в необхідному компонуванні, виконують один чи комплекс отворів. Всі шпинделі в посиленому та динамічно-жорсткому виконанні. Додатково можуть бути вмонтовані адаптерні агрегати з 4 горизонтальних шпинделів для вибирання пазів або свердління. Магазин інструментів та агрегатів. Магазин змінного інструменту ¾ 12-позиційний (для “Optimat BOF-41”) тарілчастий механізм служить для подачі в головний шпиндель через автооператор (нормований інтерфейс) до 12 інструментів і агрегатів, які можуть повертатися навколо осі С головного шпинделя від 0 до 360о та, у залежності від використання, підключаються до пневматики. Характеристика інструментів і агрегатів: · Вертикальна свердлильна головка призначена для свердління ряду отворів під будь-яким кутом із 5 або 7 шпинделями. Можливе використання різних кроків: 25, 30, 32 або 50 мм. · Пиляльний (торцювальний) агрегат завдяки керованій вісі С може виконуватися форматне та поздовжнє розпилювання, а також пази, вирізи або вибирання кутів. · Пиляльно-свердлильний агрегат, що нахиляється призначений для пиляння і висвердлювання отворів під будь-яким кутом від 0 (вертикально) до 90о (горизонтально). Застосування: косі пропили, отвори під петлі тощо. · Фрезерний агрегат з 4 горизонтальними шпинделями призначенийдля свердлильних і фрезерних робіт, таких як, наприклад, вибирання пазів, виконання одиноких продовгуватих отворів, вибирання кутів і фрезерування крайок під будь-яким кутом.Горизонтальна свердлильна головка з 3 шпинделями призначена для виконання свердлильних і фрезерних робіт від 1 до 3 отворів одночасно з можливістю повертатися навколо вісі С. · Фрезерний агрегат вертикальний із упором призначений для фрезерних робіт на поверхні плити або профілях. Можлива також обробка заготовок із виступаючою крайкою. · Фрезерний агрегат для вибірки гнізд під замки призначений для фрезерування гнізд під замки, наприклад, для зовнішніх, захисних, міжкімнатних дверей. Має інтегроване обдувальне сопло. Максимальна корисна довжина інструмента ¾ 125 мм. · Фрезерний агрегат нижній призначений для свердління і легкого фрезерування нижньої сторони плити, наприклад, з`єднання робочих плит. Вихід шпинделя вертикально нагору. Максимальний виступ стосовно зовнішньої крайки заготовки ¾ 100 мм.Фрезерний агрегат вертикальний із упорним кільцем призначений для виконання фрезерних робіт на профілях або пазах на вузькій поверхні з ковзанням кільця зверху.Агрегат для вибирання кутів призначений для виконання прямокутних внутрішніх виїмок, без відколів, із гострими крайками, як, наприклад, при виготовленні вентиляційних щілин або робочих кухонних плит.Фрезерний агрегат із передавальним механізмом призначений для фрезерування пазів або гравіювання інструментом малого діаметра. За допомогою інтегрованого передавального механізму можна досягти максимального числа оборотів 30.000 у хв., що забезпечує збільшення швидкості різання при використанні невеликого інструмента і, тим самим, більш швидку подачу при підвищеній якості фрезерування. · Вертикальний фрезерний агрегат із контрольованим дзвінком призначений для вибирання пазів і гравірувальних робіт на поверхні плити з контролюванням поверхні.Вузол установки шліфувальних дисків призначений для шліфувальних робіт переважно на крайках деталей із масиву або плитах MDF. Шліфувальні інструменти встановлюються через затискну цангу DIN і постійно обчищаються стиснутим повітрям через обдувальне сопло. Автооператор (інтерфейс) для заміни агрегатів та інструментів Автономність функціонування ДЦ з ЧПУ забезпечується автоматичним пристроєм ¾ автооператором, тобто заміна всіх агрегатів чи інструментів може автоматично здійснюватися із магазину через нормований інтерфейс до головного шпинделя. Система для видалення відходів. Система автоматичного видалення відходів є комбінованою. Тирса, стружка та дрібні відходи можуть видалятися через центральний відсос виконавчого пристрою з продуктивністю відсосування головного шпинделя 7,875 м3/год. А також, як опція у ДЦ з ЧПУ передбачено вмонтований стрічковий транспортер для видалення будь-яких відходів. Система логічного керування. Для деревооброблення, зокрема, для групи “ХOMAG” була розроблена комбінована електронна система управління Homatic. Ця відкрита структура робить можливим комплексне використання ДЦ з ЧПУ, наприклад, “Optimat BOF-41”, та простим його обслуговування. Графічні елементи, допоміжні системи Onlane і надійне управління для оператора програми оброблення WoodWOP сприяє швидкому програмуванні всіх систем ДЦ для виготовлення нових виробів з деревини. Переваги Homatic: • Великий обсяг пам`яті за рахунок інтегрованого комп`ютера з жорстким диском. Таким чином, забезпечується постійний доступ до всіх NС-програмам у системі управління ДЦ. • Оптимальна доступність за рахунок інтегрованої системи діагностики (вид верстата, діагностика схеми контактів і телефонна діагностики) для якнайшвидшого виявлення причин збою. • Висока надійність експлуатації забезпечується завдяки передачі даних за допомогою світлопроводів, виключаючи електромагнітні перешкоди. • Швидкий сервіс забезпечується завдяки периферійній техніці і скороченим витратам на електропроводку для децентралізованих входів і виходів. Програмне забезпечення. Оперативна дієздатність ДЦ з ЧПУ, наприклад? “Optimat BOF-41” забезпечується найновішою програмою WoodWOP. Виробнича система програмування (WOP) для деревооброблення є практичною і направлена для оптимізації оброблення плитних заготовок в деревообробній та меблевій промисловостях. WoodWOP працює в середовищі Windows і в системі управління верстатом. Таким чином, програми можуть бути написані в AV і, у разі потреби, оптимізовані на верстаті за допомогою WoodWOP. Переваги WoodWOP: · Зручне програмування контурів. · Повне макропрограмування. · Оптимальне за часом NС-генерування · Програмування варіантів. · Позиціонування й індикація присмоктувачів. Ринок устаткування пропонує Центри виробництва десятка фірм приблизно рівного високого рівня якості. При цьому їхні можливості можуть сильно відрізнятися, що відбивається в 3-4 кратному розходженні цін на них Виходячи із наведеної будови сучасні ДЦ з ЧПУ виконують практично всю гаму операцій, які властиві традиційним верстатам: прямолінійне та криволінійне розкроювання, свердління та пазування під різноманітними кутами, об’ємно-фасонне, кінцеве, прямолінійне та контурне фрезерування, точіння та розточування, шліфування та полірування й ін. Центр може бути використаний для випуску широкого асортименту виробів із натурального масиву й інших матеріалів (починаючи з МДФ, плит OSV, ДСП і закінчуючи кольоровими металами): меблевої фурнітури, фасадів, складних складальних одиниць, складання меблів, стільниць складної форми, євровікон, дверей і складних сходових конструкцій тощо. Формування у деревообробному виробництві гнучких виробничих модулів на базі ДЦ з ЧПУ, а також формування наїх основі гнучких автоматизованих виробництв є стратегічним та перспективним завданням деревообробної промисловості. Оброблювальні центри Кутові центри IMA BIMA-210 59. Weinig Unicontrol-6 IMA BIMA-310 60. Weinig Unicontrol-10 IMA BIMA-410 61. ROJEK GAM-22 IMA BIMA-610 62 ROJEK GAM-33 IMA BIMA-810 63 scm Format IMA BIMA-980 64 scm Kontur WEEKE Optimat BP-60 65 scm Multiflex WEEKE Optimat BP-80 66 scm Windor WEEKE Optimat BP-85 67 scm Windor-20M WEEKE Optimat BP-100 68 scm Windor-20L WEEKE Optimat BP-120 69 scm Windor-50 WEEKE Optimat BP-140 70 scm Method WEEKE Optimat BP-145 71 srm sac-F.4TL WEEKE Optimat BP-150 72 GLOBAL GAM-22 WEEKE Optimat BP-155 Свердлильно-присадочні центри WEEKE Optimat BHC-350 73 scm B-17 WEEKE Optimat BHC-550 74 scm TOP-21 WEEKE Optimat BHC-650 75 scm MB-63S HOMAG BOF-31 76 WEEKE Gtntration BST300 HOMAG BOF-41 77 Vitap CIGMA HOMAG BOF-311 78 Vitap CIGMA-2TA HOMAG BOF-411 79 Vitap CIGMA-2TD HOMAG BAZ-31 80 Vitap CIGMA-2TO HOMAG BAZ-32 81 Vitap FORMA HOMAG BAZ-220 82 Vitap LINEA scm Record-100 83

Газета "Деревообробник"