Шипорезный станок для ящичного шипа. Виды шипорезных станков

С давних пор при сборке ящиков, дверей, окон и других рамных конструкций используется соединение «в шип». Чтобы точно и быстро получить такие непростые элементы в деревянных конструкциях, применяется шипорезный станок по дереву.

Данное оборудование используется как в предпринимательской деятельности, так и в широкомасштабном производстве. Оно незаменимо при изготовлении мебели, а также в домостроении и на предприятиях, занимающихся деревообработкой.

Виды шипорезных станков

Станок шипорез является разновидностью деревообрабатывающих станков. На рынке встречаются образцы как импортного, так и отечественного производства. Фиксирующие элементы на нем могут обрабатываться для последующего соединения изделий под углом, а также и для их сращивания (применяются фальцы типа «ласточкин хвост»).

Станки для фрезерования шипов по назначению делят на рамные аппараты и ящичные.

При этом рамные агрегаты бывают:

• односторонние . За один проход обрабатываются шипы на одной стороне заготовки;
• двухсторонние автоматизированные . Устройство шипорезного станка предусматривает размещение суппортов на двух колоннах и, соответственно, обработку заготовки с обеих сторон.

Естественно, производительность двухсторонних шипорезных станков значительно выше, чем их аналогов. Различают несколько видов агрегатов, которые выделяются по длине, при этом они бывают 2, 2,5, и 3 метра.

Режущим инструментом для них являются пилы для торцевания и фрезы (дисковые и концевые) для обработки прямых шипов, проушин на рамах и каркасах разных конструкций из дерева.

Формирование шипов ящичных и типа «ласточкин хвост» делают на специализированных станках, в основном в широкомасштабном и серийном производстве. При этом различают два вида фиксации «ласточкин хвост»: с закругленными и острыми углами.

Первую категорию изготавливают на многошпиндельных шипорезных аппаратах. Такие фигурные выступы обрабатываются одновременно на сопрягаемых поверхностях модульными фрезами. Именно такое соединение дает гарантию долговечности и надежности фиксирующего узла.

При изготовлении наиболее сложных овальных шпеньков (небольших шипов) и с круглой формой применяются автоматические шипорезные станки с числовым программным управлением.

Технические характеристики

Функции оператора при работе на автоматическом станке сводятся к загрузке и переворачиванию заготовок, запуску либо остановке цикла. Важными показателями шипорезных агрегатов являются:

• наибольший размер шпенька;
• наименьшая толщина;
• высота паза;
• ширина;
• максимальный размер заготовки;
• обороты шпинделя;
• мощность двигателя.

Кроме характеристики для классификации станка, указываются параметры режущего инструмента: диаметр пилы, вид и размер фрезы.

Часто на больших поточных линиях такое оборудование устанавливается к потолку. Станки дополнительно фиксируются прижимными устройствами, где заготовки обрабатываются подрезными пилами с последующим формированием шипов на фрезерных суппортах.

Подача регулируется плавно за счет вариатора. Для создания качественной поверхности сопрягаемых элементов скорость шпинделя должна быть около 700 об/мин.

Принцип работы

При образовании шпеньков, как правило, применяется процедура пиления и фрезерования. Для получения поверхностей шипового соединения используется соответствующий режущий инструмент.

Внимание! Какой бы формы шипы ни были, первоначальной операцией является торцевание заготовки.

Для наиболее распространенных моделей, применяющих при обработке фрезерование, станки оснащаются четырьмя шпинделями – тремя фрезерными и одним пильным. Загружаться на стол каретки могут одна или несколько заготовок, при этом они выставляются кромкой по линейке, а торцом – по упорной планке.

Шип образуется в результате торцевого фрезерования. Во время выхода режущего инструмента могут появляться сколы на краях, поэтому для их предотвращения на линейке смонтирован подпорный брусок, а также в некоторых станках предусмотрено нанесение клея на обрабатываемую поверхность.

После включения механизма подачи изделие автоматически фиксируется за счет бокового и верхнего гидравлических зажимов. Каретка с заготовкой начинает движение с определенной скоростью по двум направляющим относительно режущих инструментов.

При этом во время хода каретки на конструкции образуется шип нужной конфигурации, затем устройство, дойдя до упора (концевого выключателя), возвращается на исходную позицию. Здесь происходит замена готового изделия на заготовку, и цикл вновь повторяется.

В случае если станок двухсторонний, процесс формирования шипов происходит с двух сторон заготовки.

Самодельный шипорезный станок

Сегодня есть все возможности для предпринимательской деятельности, при этом многие занимаются изготовлением мебели, деревянных дверей и окон, где без соединительных шипов при сборке изделия не обойтись. И поскольку шипорезные станки стоят недешево, на первых порах для получения фиксирующих элементов вполне подойдет самодельный агрегат.

Его несложно изготовить своими силами, что сэкономит большие средства во время организации производства. Причем существуют разные варианты для изготовления таких станков, где базовым элементом может служить стационарный двигатель, болгарка, электролобзик и даже электрическая дрель.

Рассмотрим изготовление шипорезного станка своими руками на основе болгарки с расположением дисковой фрезы в горизонтальном положении.

Как и в заводском станке, здесь, кроме двигателя и режущего инструмента, существуют два комплектующих узла:

• станина;
• столешница.

Станина должна быть прочной и устойчивой, поскольку это базовая часть агрегата, на которой установлены устройство для крепления заготовки и болгарка с фрезой. Эта составляющая часть шипорезного станка может различаться по конструкции и изготавливаться без чертежей. Например, ее можно сделать из металлических уголков, а на них зафиксировать лист ДСП.

Размер столешницы должен соответствовать предполагаемой заготовке. На ней также располагаются струбцины и контрольная линейка.

Направляющие станины должны быть строго перпендикулярны движению столешницы при фрезеровании соединительных элементов. От этого зависит качество соединения шипов и проушин.

Сборка станка

На поверхности стола определяется место выхода вала и делается отверстие чуть большего диаметра. Болгарка фиксируется с помощью хомутов, при этом нужно проследить за тем, чтобы головки болтов были заподлицо с плоскостью столешницы.

В качестве режущего инструмента используются дисковые фрезы. При этом применяется одна фреза для выборки проушины и два режущих диска, если нужно обработать шип. Соответственно, расстояние между фрезами равно ширине паза.

Важно! В случае использования двух дисковых фрез посадка на болгарке должна быть через переходник со шпоночными пазами.

При такой сборке процесс фрезерования проушины или шипа происходит за счет движения заготовки. Для этого она крепится струбцинами к столешнице и затем вручную двигается по направляющим станины к вращающейся фрезе. При этом размеры шипа и проушины достигаются за счет упоров и толщины шайбы между дисками.

Применение такого самодельного шипорезного агрегата дает возможность получать соразмерные шипы и проушины, что значительно повышает производительность труда.

Цена шипорезного станка по дереву зависит от целого ряда факторов и может составлять от 100 тысяч рублей и более. Но цена — это далеко не единственный критерий, на который следует опираться при выборе шипорезного оборудования.

Шипорезный станок по дереву является незаменимым устройством на столярных и мебельных производствах. Многие детали соединяются между собой с помощью шипа.

Выделяют несколько основных видов шипового соединения:

• Ящичные;
• Круглые;
• Овальные;
• Ласточкин хвост.

Шипы способствует соединению деталей между собой или удлинению заготовок.

Шип — это сложный по своей конфигурации соединительный элемент, для изготовления которого своими руками требуется применять соответствующее оборудование.

Оборудование отличаются между собой именно по типу шипов, которые они способны изготавливать.

• Шипы для окон, дверей и рамных конструкций. Такие шипорезные станки могут быть односторонними, двухсторонними, проходными или возвратными. В качестве рабочих инструментов данных шипорезов выступают специальные пилы, вертикальные и горизонтальные фрезы. С их помощью осуществляется фрезерование прямого шипа или проушины, необходимой для каркасной и рамочной деревянной конструкции;
• Ящичные шипы и ласточкин хвост требуют использования другого типа шипорезных станков. Их применяют для серийного изготовления столярных предметов или мебели. За счет такого соединения обеспечивается надежная и долговечная фиксация компонентов;
• Овальный и круглый шип — это самые сложные шипы, выполняемые на специализированных автоматических станках. Участие оператора своими руками сводится к минимуму, поскольку к таким шипам предъявляются повышенные требования в плане точности. Потому овальные и круглые шипы изготавливаются с помощью автоматизированных шипорезных станков с ЧПУ.

Самое главное требование, которое предъявляется к шипорезному станку — это точность выполнения обработки. Если этого не сделать, тогда детали попросту не будут подходить друг к другу. А потому выполнить соединение станет невозможно.

Сфера применения

Используя своими руками шипорезные станки, помимо столярного и мебельного производства они могут:

• Обрабатывать калиброванные деревянные щиты и древесностружечные плиты;
• Обгонять периметры дверных деталей и оконных рам;
• Обрабатывать напольные доски;
• Изготавливать паркет.

Отдельная категория шипорезных станков — это оборудование, предназначенное для сращивания деревянных деталей. Подобные станки применяются на производственных базах, где нужно соединить доски по длине путем их сращивания между собой. Для этого станком вырезаются специальные зубчатые шипы на торцах заготовок, обрабатываются клеем и прессуются специальным прессом. Все линии сращивания древесины функционируют в условиях автоматического режима. Участие оператора своими руками заключается в контролировании работы шипорезного и прессовального оборудования.

Характеристики шипорезов

Выбирая шипорезные станки для работы своими руками над соединением деревянных элементов, вам следует обратить внимание на наиболее значимые параметры шипорезного оборудования.

1. Максимальный диаметр заготовок, которые способен обрабатывать станок.
2. Максимальная ширина создаваемого на оборудовании шипа.
3. Наибольшие показатели поперечника шипа, доступного на выбранном шипорезном станке.
4. Тип шипа, на изготовление которого ориентирован станок.
5. Скорость вращения шпинделя. От нее зависит скорость и качество обработки заготовок.
6. Мощность установленного на шипорезный станок электрического двигателя и тип электрической сети для его питания. Некоторые станки могут обойтись питанием от однофазной бытовой сети на 220В. Но промышленные шипорезы требуют высококачественной трехфазной линии на 380В.
7. Размеры и вес оборудования. Большой вес защищает от вибраций, которые могут негативно отразиться на точности вырезаемых шипов. При этом крупные размеры и масса ограничивают станок в плане его перемещения. Хотя вряд ли вам потребуется каждый день с места на место переставлять шипорез. Потому упор следует сделать на минимальные вибрации в процессе эксплуатации шипорезного оборудования.

Как он работает

Чтобы работать своими руками с шипорезным оборудованием, вам нужно узнать, по какому принципу функционируют подобные станки для изготовления соединительных шипов.

Весь процесс можно разделить на несколько шагов, каждый из которых непосредственно влияет на конечное качество получаемой на выходе продукции.

• Заготовку направляют на рабочий стол станка, где деревянная деталь обрезается согласно требуемому размеру;
• После этого древесина или основанный на древесине материал поступает на создание шипов и проушин;
• Станина — это жесткая литая конструкция, оснащенная прижимными механизмами для фиксации. Станину оснащают колонной, где располагается рабочая головка. На головку надеваются соответствующие задачам проушечные доски, фрезы или пилы;
• Чтобы защитить обрабатываемую заготовку от расщепления в процессе создания шипов, специальная автоматическая система наносит клей на поверхность заготовок. Это предупреждает появления сколов и дефектов;
• Помимо этого, шипорезные станки могут оснащаться механизмами торцевания. Они необходимы для того, чтобы выровнять торцы обрабатываемых заготовок;
• На выходе мы получаем деталь с выполненными на ней проушинами или шипами требуемой конфигурации.

Обратите внимание на то, для каких целей вы приобретаете шипорезный станок. Для определенных ситуаций подойдут те или иные решения.

1. Для мелкосерийного производства в домашних условиях или небольшой мастерской оптимальным выбором будут фрезерные станки, оснащенные шипорезными каретками. Вы получаете полноценный фрезерный станок и функцию шипореза вместе с ним. Это избавляет от необходимости приобретать отдельно шипорезное устройство. При этом фрезер с шипорезными каретками демонстрирует неплохие параметры в условиях мелкосерийного производства.
2. Крупное мебельное производства, где важно получить большую серию шипов, выбирают автоматизированные шипорезные комплексы с модулем ЧПУ. Модуль ЧПУ позволяет на шипорезном станке создавать всевозможные вариации шиповых соединений. Подобное оборудование легко настроить и для обучения работы с ним не требуется много времени.

Эксплуатация

Есть несколько особенностей эксплуатации шипорезов, о которых вам будет полезно и просто интересно знать.

• Крупные конвейерные производства предусматривают установку шипорезного оборудования путем его фиксации на потолок. Дополнительно устройства оснащаются прижимными узлами, а прием заготовок осуществляется подрезными пилами. Заготовка подается на торцовку, а завершает обработку фрезеровочный суппорт. А точнее их пара;
• Для регулирования скорости подачи детали используют вариатор. Он позволяет плавно контролировать параметры;
• Чтобы обеспечить качественное создание шипов, скорость вращения шпиндельной головки должна составлять 7000 об/мин;
• На рынке представлено несколько вариантов шипорезных устройств, которые отличаются по размеру направляющих — 2, 2,5 и 3 м;
• Конструкция шипореза позволяет применять несколько разных рабочих инструментов для деревообработки;
• Шипорезные агрегаты можно дополнительно оснастить удлинителями рабочего стола и пневматическими прижимными устройствами.

Ассортимент агрегатов для создания шипов позволяет оснастить ваше предприятие оптимальным вариантом оборудования. Но если это небольшая мастерская, есть смысл подумать о фрезерном станке с кареткой для шипов.

Шипорезные станки для прямого шипа согласно классификации делятся на односторонние и двусторонние. На односторонних станках за один рабочий цикл получаются фрезерованием шипы на одном конце заготовки, а на двустороннем производится одновременное фрезерование шипов на обоих концах заготовки.
Фрезерование прямых шипов в том и другом случае производится набором дисковых фрез или набором фрез в виде крючьев. При пользовании этими фрезами подача заготовки на режущий инструмент может осуществляться в радиальном (по радиусу фрезы) или тангенциальном (по касательной к окружности резания) направлении.
Технологическая схема обработки шипа (рис. 147) показывает, что при радиальной подаче дно впадины проушины получается вогнутое с радиусом кривизны r и стрелой кривизны

Практически у не превышает 1 мм и на технологию сборки вогнутость не оказывает влияния, В этом случае применяются односторонние станки с ручной подачей, на которых одновременно можно обрабатывать только одну заготовку.
При тангенциальной подаче заготовки дно впадины получается прямолинейное (см. рис. 147). В этом случае можно фрезеровать заготовки пачками с одного и с обоих концов одновременно. При радиальной подаче заготовки движение прерывистое, а при касательной непрерывное. Кинематика стружкообразования тоже разная.
В настоящее время шипорезные станки с радиальной подачей не выпускаются. Ранее выпускавшиеся станки ШП-1 теперь используются только в подсобных производствах.

Станки с подачей по касательной получили широкое распространение. Московский завод деревообрабатывающих станков и автоматических линий серийно изготовляет односторонний шипорезный станок ШПА-40 (рис. 148, а). Основными узлами станка являются: чугунная станина 1, на которой смонтированы горизонтальный фрезерный вал 2 с приводом от электродвигателя 6 через клиновой ремень и чугунный подвижный стол 5 с двумя гидравлическими мембранными прижимами 7 для закрепления заготовок в период их фрезерования. Станина имеет для стола вертикальные направляющие.
Нижняя часть стола жестко скреплена со штоком гидроцилиндра 4, которым стол поднимается вертикально относительно фрезерного вала. На верхней плоскости стола укрепляется подвижная линейка 8, к которой прижимаются заготовки. Линейка на столе устанавливается перпендикулярно оси фрезерного вала, а вдоль оси она может перемещаться при настройке на нужную ширину заплечика первого шипа.
Прижимы размещаются на горизонтальной поперечине, которая через стойки прикреплена к столу. Такая конструкция позволяет перемещаться им в горизонтальной и вертикальной плоскостях и устанавливаться в зависимости от ширины и толщины обрабатываемой заготовки. Рабочее место прижима фиксируется специальными зажимными устройствами. На фрезерный вал установлено ограждение 3. Он монтируется на трех подшипниках, из которых третий - концевой, съемный. Это позволяет устанавливать дисковые фрезы на горизонтальный вал.
На рис. 148, 6 представлена гидросхема станка. Масло из бака 1 через фильтр 2 насосом 3 подается в напорную магистраль. Напорная магистраль соединена маслопроводами с гидроцилиндрами прижимов 11, краном управления 5, реверсивным золотником 5 и предохранительным клапаном 4, В момент загрузки каретки заготовками давление масла в напорной магистрали отсутствует, так как верхняя полость предохранительного клапана через разгрузочный золотник 9 и кран управления 8 соединена со сливной магистралью.
Стол подается поворотом рукоятки крана управления 8 по часовой стрелке. Этим самым с напорной магистралью соединяется верхняя полость золотника 5 и золотника 9, а нижняя полость золотника 5 - со сливной. В напорной магистрали
поднимается давление до установленного на клапане 4, величина давления показывается манометром 10. В это время срабатывают прижимные цилиндры 11, а зажимы закрепляют на столе заготовки. Одновременно поршень золотника 5 под действием давления масла опускается, соединяя нижнюю полость гидроцилиндра 12 с напорной магистралью, а верхнюю со сливной. Шток гидроцилиндра вместе со столом и закрепленными заготовками поднимается вверх в зону резания фрез. В крайнем верхнем положении стола штанга 13, прикрепленная к столу, поворачивает кран управления 8 в исходное положение. После соответствующего перемещения поршеньков золотников масло из магистрали поступает в верхнюю полость гидроцилиндра 12, а стол начнет перемещаться вниз. Предохранительный клапан в это время поддерживает давление, так как в разгрузочном золотнике 9 под действием пружины поршенек находится в верхнем положении, а трубка, соединяющая предохранительный клапан с этим золотником, оказывается изолированной. Когда стол займет нижнее исходное положение, штанга 13 воздействует на поршень золотника 9, и он переходит в крайнее положение, при котором соединяет предохранительный клапан со сливной магистралью. Давление в сети падает, поршни прижимных гидроцилиндров под действием пружин поднимаются, освобождая от прижима заготовки, и цикл повторяется. Скорость подачи регулируется дросселем 5 и 7, а скорость холостого хода не изменяется.

Отечественная промышленность выпускает также двусторонние шипорезные ящичные станки Ш2ПА и Ш2ПА-2. Последняя модель является разновидностью или модификацией станка Ш2ПА. Отличается она только удлиненной станиной, которая позволяет обрабатывать более длинные заготовки. Этот станок наиболее современный, проходного типа, снабжен конвейерным механизмом подачи и магазинной загрузкой, он является высокопроизводительным и может использоваться при массовом выпуске деталей ящика и встраиваться в автоматические линии.
В конструкции этого станка предусматривается базирование заготовок на направляющих траверсах только широкой пластью. Зарезка шипов выполняется при вертикальном перемещении фрезерных шпинделей сверху вниз, остановленной заготовке и непрерывном движении конвейера.
На рис. 149 показана технологическая схема станка Ш2ПА. Заготовка 1 из магазина 2 толкателями 6 (конвейерных цепей 4) перемещается по базирующим балкам 3. В процессе обработки пильными дисками 7 заготовки непрерывно прижимаются к базовым плоскостям конвейерным прижимом 5. Конвейерная цепь оборудована шарнирно подвешенными толкателями 6. Для включения в рабочее положение и выключения толкателей служат направляющие линейки 9, на которые толкатели 6 опираются хвостовиком и скользят по ним при движении цепей. После схода хвостовика с направляющей толкатель опрокидывается, оставляя в покое обрабатываемую заготовку 8. При неподвижной заготовке происходит вертикальное перемещение суппорта 10 с набором фрез 11 по направляющим 12. В процессе опускания фрезерного инструмента происходит фрезерование шипов. Рабочее и холостое движение суппорту 10 передается от ведущего вала 13 косозубой передачей 14.
Кинематическая схема станка Ш2ПА-2 представлена на рис. 150. Конвейерный механизм подачи приводится в движение от электродвигателя 1 через цилиндрические шестерни и червячную передачу 2. Вертикальное перемещение фрезерных суппортов осуществляется с помощью рычажных механизмов 3, связанных с цилиндрическими кулачками 4. Кулачки 4 по образующей цилиндра имеют профильный паз, в который входит палец рычажной системы. Профильный паз кулачка изготовлен таким, что он совместно с рычагами копирует движение суппорта вверх и вниз.
Профильный кулачок получает движение от главного приводного вала конвейером цепи 4а.
В исходное (верхнее) положение фрезерная головка возвращается тем же кулачком и двумя пружинами растяжения 5, укрепленными на суппорте головки.

Суппорты снабжены приемниками для стружки, которые подключаются к системе пневмотранспорта. Для прижима заготовок к направляющим конвейера служат прижимные устройства 13 и 11 (правое и левое), расположенные над цепями конвейера 17, Прижимное устройство перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях с помощью рукоятки 12. Прижимная траверса оборудована свободно насаженными роликами 9 с двумя канавками для клиновых ремней. Пильный шпиндель 10 представляет электродвигатель МД, на конце которого укреплена пила. Суппорты этих шпинделей оборудованы механизмами для вертикального 20 и горизонтального 21 перемещения. Установка шпинделя производится согласно разградуированной шкале.
Фрезерный шпиндель 6 представляет собой горизонтальный вал, укрепленный на трех шарикоподшипниках к суппорту, который перемещается по вертикальным направляющим тумбы.
Привод фрезерного суппорта - от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8. Электродвигатель укрепляется на качающейся подмоторной плите. Из магазина 22 заготовки захватываются упорами 16 конвейерных цепей 17 и подаются к режущим головкам.
Первыми по ходу установлены пильные суппорты 19, формирующие заготовку точно по длине. Затем заготовка подается в зону действия фрезерных шпинделей 6.
В зоне фрезерования заготовка останавливается, так как толкающий кулачок 16 цепи сходит с направляющей 23 и поворачивается вокруг шарнирной оси, выходя из зоны зацепления с заготовкой. В этот момент фрезерные шпиндели опускаются и происходит зарезание шипов, затем шпиндели поднимаются в исходное положение и в этот момент подходит другая заготовка, выталкивает обработанную, а сама останавливается в зоне резания. Затем цикл повторяется. Место остановки заготовки в зоне фрезерования регулируется механизмом 18.
Подвижная тумба (правая) перемещается по станине от электродвигателя 14 мощностью 0,5 квт, через червячный редуктор однозаходный 15 и цилиндрическую прямозубую шестерню, связанную с рейкой 23, укрепленной на боковой стенке станины станка. Точная установка правой тумбы и режущих инструментов по длине детали производится рукояткой 24, выведенной к передней части станка; вал рукоятки через фрикционную муфту соединен с червяком редуктора.

Одним из непременных условий успешного мебельного и столярного производства является использование шипорезных станков различного типа, которые производят нарезку и обработку шипа для прочного соединения различных элементов рамных конструкций. В производстве мебельных блоков, а также различных объемных конструкций используются станки для ящичного шипа, который выполняется двух видов – прямой и трапециевидный, называемый «ласточкин хвост».

Станки для изготовления ящичного шипа

Соединение ящиков на «ласточкин хвост» обеспечивает надежность крепления деталей и долговечность изделия во время его эксплуатации. Прочность этих узлов обеспечена сложностью соединения и особенностью работы древесины. Станки для ящичного шипа фрезеруют до четырех типов шипов по форме, а также выполняют их расположение с регулируемым шагом. Станочный агрегат может обрабатывать обе части соединения типа «ласточкин хвост» по отдельности или одновременно, в зависимости от установленной оператором программы. Практически все модели станков выполнены с управлением и регулировкой в простой и удобной форме. Длина обрабатываемой заготовки колеблется от 200 мм до 1500 мм, а ширина устанавливается от 60 мм до 770 мм на станках различных моделей. Некоторые модели станков для ящичного шипа имеют возможность выборки пазов под петли и фурнитуру дверных фасадов, что особенно удобно на мебельном производстве.