Деревообрабатывающее оборудование
и комплексный инжиниринг

Угловые центры. Урок истории

Начиная с конца 80-х годов прошлого века, для европейских производителей деревянных оконных блоков наступили тяжелые времена. На их рынок доселе казавшийся неприкосновенным, активно проникли производители изделий из пластмасс, и стали продвигать на нем свои оконные блоки, изготовленные из полого экструдированного пластмассового профиля. К концу 90-х объем продаж таких оконных блоков составлял около 52%, а к прошлому году перевалил уже за 60%.
 
Производство оконных блоков из готового пластмассового профиля в отличие от деревянных, не требует никакого сложного и дорого оборудования, в особенности отделочного, и может быть организовано практически на любой площадке.

Этим и воспользовались наши начинающие бизнесмены, открывшие множество участков по изготовлению таких изделий и организовавших их довольно агрессивный сбыт. Население, уставшее чуть ли не ежегодно красить деревянные окна в своих квартирах и с наступлением зимы затыкать в них щели, стало с удовольствием устанавливать в своих квартирах пластмассовые оконные блоки, практически забыв о существовании деревянных.

Чтобы понять это, достаточно просто посмотреть сегодня на фасад любого дома с обновленными окнами. И этот беглый взгляд поможет заодно понять, насколько в стране велик спрос на оконные блоки. Население достаточно слабо разбирается в преимуществах и недостатках пластмассовых или деревянных оконных блоков.

Рис.1 Соединения рам в оконных блоках.
а – на прямой (рамный) шип
б – на шкантах, с фрезерованием контрпрофиля на торцах присоединяемых брусков
в – на ус, на зубчатый шип
г – Г-образное соединение на зубчатый шип


Главное для него — чтобы через открытое окно не дуло, и чтобы в створке была форточка для проветривания. Популярность оконных блоков из пластмассы объясняется даже не тем, что их не нужно красить, и не их более низкой ценой, а тем, как построен сбыт и насколько малы сроки их поставки и монтажа по сравнению с деревянными — то есть умением изготовителя правильно организовать свои рекламу и работу с покупателем.

В стране закончилась эпоха возведения стандартных типовых домов, и наконец, стала явной необходимость в полном переоснащении ранее  остроенного жилья новыми оконными блоками. Это заставляет изготовителей деревянных оконных блоков полностью отказаться от серийного производства стандартных изделий и перейти на выпуск продукции по заказу, подобно производителям пластмассовых.

Именно поэтому крупные предприятия, не только у нас в стране, но и в Европе, испытывали серьезные трудности со сбытом серийных изделий или просто закрывались.
 
Но уже лет пятнадцать как все чаще и чаще появляются новые изготовители, способные быстро изготовить изделия с нестандартными размерами, учитывающие требования покупателя и соответствующие архитектуре дома, где предполагается их установка.

Это происходит благодаря изменению ранее применявшихся технологий и использованию оборудования, отличающегося по своему построению от применявшегося ранее.

Вернемся к нашей истории.
 
Еще в начале 90-х годов многие изготовители деревянных оконных блоков использовали для своих изделий цельные бруски древесины. Это приводило к тому, что в процессе эксплуатации их рамы коробились и могли растрескиваться, плотность притвора между створками и коробкой нарушалась, окно начинало пропускать воздушный поток.

Уже в середине 90-х большинство отечественных изготовителей перешло к использованию для производства рам коробки и створок трехслойного клееного бруска, изготавливаемого на специализированных предприятиях. Это серьезно упростило технологию основной механической обработки в производстве деревянного оконного блока. Она практически свелась к операциям раскроя бруска на заготовки заданной длины, чистового фрезерования брусков створок по толщине с двух противоположных сторон и формирования внутреннего профиля створок, фрезерования заготовок брусков коробки с четырех сторон, и формирования шиповых соединений.

При этом определяющее значение имеет конструкция угловых соединений рам, составляющих оконный блок.

Существует множество видов угловых соединений брусковых деталей между собой, однако, сегодня в конструкциях оконных блоков используется всего четыре соединения (рис.1): на прямой (рамный) шип; на шкантах, с фрезерованием контрпрофиля на торцах присоединяемых брусков; на ус, на зубчатый шип; и Г-образное соединение на зубчатый шип, чаще всего используемое швейцарскими изготовителями оконных блоков, и из-за этого называемое во всей остальной в Европе «швейцарским».

Наибольшую сложность составляет изготовление створок оконного блока. Существует два способа их изготовления: фрезерование всего профиля брусков, составляющих раму, фрезерование шиповых соединений (или фрезерование контрпрофиля и сверление отверстий под шканты), и способ, при котором сначала фрезеруется внутренний профиль рамы, затем фрезеруются шипы и проушины (или контрпрофиль и отверстия под шканты), после чего производится сборка рамы и ее фрезерование (обгонка) по периметру с формированием необходимого профиля.

При этом современная технология предусматривает изготовление штапика одновременно с профилированием брусков рам створок. При небольших объемах производства для изготовления рам оконных блоков из клееного бруска, соединяемых на рамный шип, вполне достаточно торцовочной пилы и вертикального фрезерного станка с нижним расположением шпинделя, оснащенного шипорезной кареткой (рис.2). На нем с использованием соответствующего инструмента производится и продольное фрезерование профиля коробки и створок, и фрезерование шипов и проушин. Причем,
на этом же станке может производиться и обгонка рам по периметру.

Для получения более высокого качества продольной обработки целесообразно оснащение таких станков автоподатчиком, конструкция которого была впервые разработана немецкой фирмой Karl M. Reich (HOLZ-HER) еще в 1951 году, но принцип его работы и по сей день используется всеми изготовителями подобных подающих устройств.

Отечественными предприятиями долбление пазов под импост чаще всего не производится — у большинства наших изготовителей, не имеющих долбежных или цепнодолбежных станков, он закрепляется внутри рамы коробки с помощью гвоздей, а в раме створки (что требуется достаточно редко) — на шкантах.

Более мощные предприятия помимо торцовочного и фрезерного станков для профилирования брусков используют четырехсторонние родольно-фрезерные станки, а для фрезерования шипов и проушин – односторонние шипорезные станки.

Предприятия, использующие технологию с обгонкой рам по контуру после их сборки, применяют специальные четырехсторонние станки с  распределенным механизмом подачи, не имеющие с левой стороны шпинделей и боковых прижимов для заготовок, что позволяет осуществлять проходную обработку (профилирование) этих рам со всех сторон последовательно, за четыре прохода. При этом верхние и нижние шпиндели этих станков выводятся в нерабочее положение.

Рис.2 Станок вертикальный
фрезерный с нижним расположением
шпинделя, оснащенный шипорезной
кареткой на узкой стороне рабочего стола


Односторонние шипорезные станки как правило, оснащаются горизонтальным пильным суппортом для предварительного выравнивания торца, и вертикальными — с шипорезными фрезами и проушечными дисками. Эти же станки могут выполнять фрезерование на торцах заготовок зубчато-клиновых шипов под углом 45° для угловых соединений на ус.

Одна из разновидностей такого оборудования — станки, дополнительно оснащенные многошпиндельной сверлильной головкой, установленной в задней части станины, в зоне остановки движущейся возвратно-поступательно каретки. В таком станке фреза выполняет фрезерование контрпрофиля, а сверлильная головка производит сверление отверстий под шканты в торцах брусков.

На этом же станке производится и сверление сопрягаемых с ними отверстий в продольных кромках брусков рамы. Недостаток всех односторонних станков для фрезерования шиповых соединений и обгонки рам по контуру в том, что начальное базирование заготовки производится по обрабатываемой поверхности, что затрудняет получение точного размера обрабатываемой детали.

Этого недостатка лишены двухсторонние станки, обрабатывающие деталь одновременно с двух противоположных сторон. Станки проходного типа, предназначенные для торцевания заготовок с получением точного размера по длине называются концеравнительными, а специально оснащенные для фрезерования шипов и проушин — двухсторонними шипорезными. Аналогичные станки, предназначенные для обработки в размер щитовых деталей и прямоугольных рамных конструкций называются форматнообрезными или форматными. Принципиальное различие между форматнообрезными и двухсторонними шипорезными — в величине шага упоров на их подающих конвейерах.

У форматных станков этот шаг больше и должен превышать наибольший размер щитовой детали или рамы при обработке в продольном направлении, или эти упоры выполняются утапливаемыми. С каждой стороны форматнообрезного станка могут устанавливаться суппорты со шпинделями для подрезных и обрезных пил, фрез для фрезерования профиля, шлифовальные суппорты и т.д. недостаток двухсторонних станков — трудность настройки на размер за счет перемещения подвижной части станины с суппортами, что требует затрат времени. В современных станках эта проблема решена за счет  применения моторного привода и системы автоматической настройки перемещения станины с суппортами в положение, соответствующее заданному размеру обработки.

Подобное оборудование в производстве оконных блоков используется для фрезерования шипов и проушин, значительно реже, — для обгонки рам по периметру, и только на предприятиях, серийно выпускающих изделия крупными партиями. Стремление добиться максимальной гибкости оборудования и снизить время, необходимое для его перенастройки на другие размеры обработки, привело к созданию так называемых угловых установок для обработки брусков, составляющих рамы коробки и створок оконного блока.

Первый патент на такую установку для производства оконных блоков, состоящую из двух расположенных под углом друг другу станков, ставшую предшественницей всех подобных угловых обрабатывающих центров, получила в 1968 году немецкая фирма Okoma (Окома). Изначально ее конструкция предполагала фрезерование зубчатых клиновых шипов для соединения рам на ус на зубчатые шипы (рис. 1г).
Продолжение следует...

Дмитрий Ольгин, специалист

Список номеров