способ изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, включающий фрезерование и пиление древесины, отличающийся тем, что фрезерование клееных заготовок или заготовок из массива древесины производят по синусоиде в горизонтальной плоскости с соблюдением заданных параметров кривизны: осевого радиуса R, угла сегмента , параметров сечения: диаметра криволинейного оцилиндрованного бревна А, высоты и ширины бруса, а для обеспечения этих параметров задают технологические параметры: L - шаг синусоиды L=2Rsin /2, расстояние Н от оси заготовки до оси кареток узла управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла H=Rcos /2, при этом заготовка имеет параметры сечения по высоте согласно порядовому шагу в срубе, по ширине В B=A+t+2R(1-cos /2), где t - допуск на обработку, которую осуществляют фрезами роторного типа, вогнутыми или цилиндрическими, для более качественной обработки устанавливают ленточный или цепной пильный узел, работающий синхронно с фрезерным обрабатывающим узлом в режиме 1 для получения синусоиды или в режиме 2 для получения прямого участка и синусоиды.

2. Устройство для изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, включающее станину, подвижные каретки, узлы резания и фрезерования, стол с прижимами, отличающееся тем, что оно выполнено в виде станка, состоящего из:

узла подачи заготовки, содержащего раму на колесах с закрепленными торцевыми штоками, которая может перемещаться по направляющим в продольном по отношению к заготовке направлении и осуществляет подачу заготовки на узел обработки;

обрабатывающего узла, содержащего раму на колесах, которая может перемещаться по направляющим в поперечном по отношении к заготовке направлении, поворотный стол с балкой, обеспечивающий необходимый угол обработки заготовки, непосредственно фрезы роторного типа, вогнутые для оцилиндрованного бревна или цилиндрические для профильного бруса, или ленточные или цепные пилы для криволинейного пиления;

направляющего узла для точного продольного движения заготовки в процессе обработки, содержащего регулируемые прижимные боковые, нижние и верхние ролики, текстолитовые пластины на входе и выходе из обрабатывающего узла;

узла управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла, состоящего из двух зеркально установленных механизмов по левой и правой стороне от обрабатывающего узла, каждый из которых содержит каретки с колесами, выполненные с возможностью поступательного движения по направляющим рамы параллельно направлению движения заготовки, причем на каретках установлены поворотные столы, на которых крепится редуктор, на входе которого установлен тормозной барабан с электро- или гидротормозом, а на выходе - шестерня, которая согласована с зубчатой рейкой балки обрабатывающего узла;

узла передачи движения от главного вала на узел подачи заготовки и узлы управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла, содержащего главный вал с приводом, цепные передачи на узлы подачи и управления, разъемные муфты на звездочках, толкатели с роликами, установленные на цепях, и рычаги-захваты, установленные на раме узла подачи заготовки и каретках узла управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей области, в частности к изготовлению криволинейных оцилиндрованных бревен и других профильных изделий из массива древесины и клееных заготовок для строительства деревянных строений, а также к конструированию устройства для их изготовления.

Известен способ изготовления деревянных деталей для домостроения, включающий установку бревна в центровых зажимах, его оцилиндровку, профилирование поперечного сечения детали с получением на ней продольного желоба и плоской грани, вырезку поперечных радиусных углублений на концах неподвижной оцилиндрованной заготовки, оцилиндровку бревна осуществляют при его вращении и одновременном продольном надвигании на фрезерный инструмент, получение продольного желоба и плоской грани осуществляют раздельно путем фрезерования, после окончания осуществляют поворот заготовки совместно с центровыми зажимами относительно продольной оси заготовки на 90°, и устройство для изготовления деревянных деталей для домостроения, включающее станину, подвижную каретку на горизонтальных направляющих, переднюю и заднюю бабки с центровыми зажимами для бревен, узлы резания для оцилиндровки бревен, вырезки на нем поперечных радиусных углублений и узлы резания для получения на заготовки продольной плоской грани и продольного желоба, узлы резания выполнены в виде соответственно цилиндрической фасонной фрез, передние и задние бабки смонтированы на подвижной каретке [1]. RU 2005593, МПК В27С 9/04.

Недостаток состоит в ограниченном способе применения, так как при изготовлении получают детали только с прямой осью.

Наиболее близким к заявленному являются способ получения арки из цельных деревянных элементов, включающий поперечное пиление древесины, фрезерование заготовок [2]. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для студ. вузов. / Г.Н.Зубарев, Ф.А.Бойтемиров, В.Г.Головина и др., Под ред. Ю.Н.Хромца. - М: Издательский центр Академия, 2004, стр.158.

Недостаток состоит в ограниченном применении способа.

Наиболее близким к заявленному устройству является фрезерно-карусельный станок, включающий станину, карусельный стол, пневмораспределитель, прижимы с пневмоцилиндрами, фрезерные головки, установленные на вертикальных направляющих, и привод, фрезерные головки, установлены своими осями в горизонтальной плоскости, стол снабжен съемным базирующим кольцом, на внутренних кромках которого выполнен посадочные гнезда, при этом прижимы с пневмоцилиндрами размещены в плоскости стола [3]. SU 1105309, В27С 5/00.

Недостатком известного станка является то, что он не позволяет обрабатывать и получать крупногабаритные криволинейные цельные деревянные детали широкого диапазона радиуса окружности.

Основной задачей, на решение которой направлены заявленные способ изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, а также устройство для их изготовления, выполненное в виде фрезерного станка, является изготовление массивных стеновых криволинейных деревянных деталей различного профиля сечения, в частности оцилиндрованного бревна и профильного бруса экологически чистых из массива древесины или из клееных заготовок.

Единым технологическим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является изготовление массивных стеновых криволинейных деревянных деталей различного профиля из цельной экологически чистой древесины или клееной древесины.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, включающем фрезерование и пиление древесины, согласно предлагаемому изобретению фрезерование заготовок производится по синусоиде в горизонтальной плоскости с соблюдением заданных параметров кривизны: осевой радиус R, угол сегмента ; параметры сечения: диаметр криволинейного оцилиндрованного бревна А, высота и ширина бруса, причем для обеспечения параметров кривизны и сечения криволинейного оцилиндрованного бревна и профильного бруса необходимо определить и задать следующие технологические параметры: шаг синусоиды L L=2Rsin /2 - расстояние Н от оси заготовок до оси ведущих кареток, который обеспечивает радиус кривизны деталей H=Rcos /2, размеры сечения заготовки, где высота определяется порядным шагом в срубе, а ширина В по формуле B=A+t+R(1-cos /2), где t - допуск на обработку, которая осуществляется фрезами роторного типа, или вогнутыми, или цилиндрическими, для более качественной обработки устанавливается пильный (ленточный или цепной) узел работающий синхронно с фрезерным обрабатывающим узлом в режиме 1 для получения синусоиды или в режиме 2 для получения прямого участка и синусоиды.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, включающем станины, подвижные каретки, узлы фрезерования и пиления, стол с прижимами, согласно предлагаемому изобретению устройство выполнено в виде станка, содержащего узлы:

- узел подачи заготовки, содержащий раму на колесах с закрепленными торцевыми штоками, которая перемещается по направляющим в продольном по отношению к заготовке направлении и осуществляет подачу заготовки на узел обработки;

- узел обработки, содержащий раму на колесах, которая может перемещаться по направляющим в поперечном по отношении к заготовке направлению, поворотный стол с балкой, обеспечивающий необходимый угол обработки заготовки, непосредственно фрезы роторного типа, или вогнутые для оцилиндрованного бревна, или цилиндрические для профильного бруса, узел обработки может содержать ленточные или цепные пилы для криволинейного пиления;

- узел направляющий для точного продольного движения заготовки в процессе обработки, содержащий регулируемые прижимные боковые, нижние и верхние ролики, текстолитовые пластины на входе и выходе из обрабатывающего узла;

- узел управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла, состоящий из двух зеркально установленных механизмов по левой и правой стороне от обрабатывающего узла, каждый из которых содержит каретки с колесами, имеющие поступательные движения по направляющим рамы параллельно направлению движения заготовки, на каретках установлены поворотные столы, на которые крепится редуктор, на входе которого установлен тормозной барабан с электро- или гидротормозом, на выходе - шестерня, которая согласована с зубчатой рейкой балки обрабатывающего узла;

- узел передачи движения от главного вала на узел подачи заготовки и узел управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла, содержащий главный вал с приводом, цепные передачи на узел подачи и управления, разъемные муфты на звездочках, толкатели с роликами, установленные на цепях, и рычаги-захваты, установленные на раме узла подачи и каретках узла управления движением обрабатывающего узла.

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретений, поскольку способ и устройство предназначены для изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, заявленные изобретения решают одну и ту же техническую задачу: изготовление криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса различных параметров кривизны и профиля сечения, а также расширение технологических возможностей деревообрабатывающих станков для изготовления деталей различного профиля и кривизны.

На Фиг.1 показан общий вид устройства для изготовления криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса, выполненного в виде станка.

На Фиг.2 показан вид сбоку станка.

На Фиг.3 показан вид задней стороны станка и варианты обрабатывающих узлов.

На Фиг.4 показана работа сдвоенных обрабатывающих узлов пиления и фрезерования, работающих синхронно.

На Фиг.5 показана кинематика узла передачи движения от главного вала на узлы подачи заготовки и узел управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла.

На Фиг.6 показано криволинейное оцилиндрованное бревно или криволинейный профильный брус с указанием технологических параметров и формул расчета, а также примерный раскрой на стеновые детали.

На Фиг.7 показаны технологические параметры в увязке с работой основных узлов станка.

На Фиг.8 показаны примеры сечения криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса.

Устройство для получения криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса Фиг.1-5 содержит:

- узел фиксации и подачи заготовки, где рама (1) на колесах (2) может передвигаться по направляющим (3), на которой закреплены механизмы (4) передвижения штоков (5);

- узел обработки с рамой (6) на колесах (7) передвигается по направляющим (8) в поперечном направлении, также содержит поворотный стол (9) с балкой (10), а также фрезы роторного типа (11), или вогнутые (12), или цилиндрические для профильного бруса (13), в отдельных случаях последовательно можно установить цепные (14) или ленточные (15) пилы для криволинейного предварительного пиления (Фиг.3);

- узел направляющий для точного продольного движения заготовки в процессе обработки, состоящий из горизонтальных и вертикальных роликов (16) и текстолитовых пластин (17) с регулировкой (18);

- узел управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла, состоящий из двух зеркально установленных механизмов по левой и правой стороне от обрабатывающего узла, в каждом из которых каретки (19) с помощью колес (20) и направляющих (21) передвигаются вдоль рамы (22), которая также установлена на направляющих (23) и при помощи колес (24) может быть передвинута на нужное расстояние от оси заготовки, каретка (19) имеет поворотный стол (25), на который установлена балка (10) узла обработки, на балке закреплена зубчатая рейка (26) и механизм фиксации движения балки, состоящий из редуктора (27), закрепленного на поворотном столе (25) с зубчатым колесом (28), тормозным барабаном (29) и непосредственного тормозом (30);

- узел передачи движения от главного вала (31) с приводом (32) на узел подачи заготовки через цепную передачу (33) и на узел управления поперечным и угловым движением обрабатывающего узла через цепные передачи (34) с разъемными муфтами (35), на цепях привода подающего узла (36) и цепях узла управления (37) установлены роликовые толкатели (38), которые через рычаги-захваты (39) и (40) приводят в синхронные движения рамы подающего узла и узлы управления движением обрабатывающего узла (Фиг.5);

Способ получения криволинейных оцилиндрованных бревен и профильного бруса Фиг.6-8 осуществляется по следующей технологии.

Главными параметрами криволинейного оцилиндрованного бревна и профильного бруса являются:

1) параметры криволинейности: угол сегмента криволинейной детали, осевой радиус криволинейной детали;

2) параметры и профиль сечения: параметр оцилиндрованного бревна, высота и ширина бруса, профиль сопрягаемых порядных пазов;

3) параметры и профиль торцевого соединения криволинейных деталей.

Сырьем для получения криволинейных деревянных деталей является четырехкантный брус или клееная заготовка высотой в сечении согласно порядного шага в срубе, шириной B=A+2R(1-cos /2)+t, где t - допуск на обработку.

Заготовка необходимых размеров устанавливается на подающий узел (1) и закрепляется выдвижными штоками (5). Вертикальные и горизонтальные направляющие ролики (16) и пластины устанавливаются согласно размерам заготовки на входе и габаритам готовой продукции на выходе из обрабатывающего узла.

Рамы (22) кареток (19) управляющего узла отводятся на расчетную величину Н от оси заготовки. Угол сегмента задается ходом кареток (19). Пилы или фрезы устанавливаются на требуемые параметры сечения криволинейных оцилиндрованных бревен или профильного бруса.

Устройство работает следующим образом.

Режим 1. Подающий стол (1) со скоростью V м/мин передвигается в направлении обрабатывающего узла, каретки узла управления (19) поперечным и угловым движением обрабатывающего узла начинают движения в противоположные стороны со скоростью V м/мин, при этом тормоз (30) с одной стороны, например левой, включен, шестерня (28), не имея возможности вращаться, крепко держит балку (10) с левой стороны, в то время как на правой стороне при отключенном тормозе (30) и свободной шестерне (28) балка может перемещаться. Дойдя до крайних точек - до конечных выключателей, тормоза барабана (30) срабатывают на правой стороне и освобождаются на левой, за счет этого и происходит движение обрабатывающего узла по синусоиде.

Режим 2. Если потребуется деталь с переходом от прямого участка на криволинейный, вводится режим 2, при этом каретки (19) выводятся в положение «напротив», включаются оба тормоза (30) на редукторах (27) и отключаются разъемные муфты (35), включается продольная подача заготовок, включаются фрезы (11-13), происходит обработка, и получается прямой участок оцилиндрованного бревна или профильного бруса, в любой нужный момент включается режим 1, и обработка продолжается по синусоиде.