Комплексная переработка сырья

Благодаря многообразию конструкций и технологических возможностей сдвоенные фрезерно-пильные линии обеспечивают предприятию высокую производительность и позволяют получить чистообрезные пиломатериалы и высококачественную щепу.

В лесопильной промышленности наибольшее внимание уделяется проблеме комплексного использования сырья: оптимизации раскроя бревен, снижению энергоемкости процесса обработки. Разрабатываются и внедряются новые методы раскроя древесины, позволяющие добиться снижения количества отходов при повышении качества получаемой продукции.

Один из них – комплексная обработка древесины фрезерованием, получившая широкое распространение в странах близкого и дальнего зарубежья. Для ее реализации применяются фрезерно-брусующие станки (ФБС) и линии на их основе. Основными производителями этого оборудования являются зарубежные компании, такие как Linсk Holzverarbeitungstechnik GmbH (Германия), Esterer WD GmbH (Германия), Ahlström (Финляндия), SAB Sägewerksanlagen (Германия), Simon Möhringer Anlagenbau GmbH (Германия). В России наибольшую популярность получили фрезерно-брусующие станки Lindner, Linсk, EWD. Российские компании выпускают полуавтоматические фрезерно-пильные линии ЛФП-2 и ЛФП-3, предназначенные для производства пиломатериалов из окоренных бревен хвойных пород диаметром 10–25 см и технологической щепы для целлюлозно-бумажных комбинатов. На таких линиях, если обнаруживалась значительная продольная кривизна бревна, оператору приходилось самому контролировать положение бревна кантователем для установки заготовки неровностью вверх.

В методе переработки бревен с получением пиломатериалов и технологической щепы реализован принцип совмещения во времени и пространстве технологических операций, которые ранее производились на нескольких станках лесопильного потока. Технологическая щепа, аналогичная получаемой на рубительных машинах, образуется путем фрезерования краевой части бревна с большими подачами на зуб Sz фрезы.

Сдвоенные фрезерно-брусующие станки

Сдвоенные фрезерно-брусующие станки, получившие широкое применение, имеют симметрично установленные относительно оси просвета сборные фрезы, расстояние между ними может изменяться. В качестве режущего инструмента в этих станках применяют торцово-конические фрезы большого диаметра (800–940 мм). Такие фрезы отличаются количеством и расположением ножей в корпусе, а также конструкцией зачистных элементов. Такие станки представляют собой однотипные функциональные механизмы, образующие конструктивные модули. Это позволяет проектировать и собирать это оборудование из ограниченного числа модулей в различных сочетаниях, определяемых требованиями технологии или производительности. Такие станки и линии на их основе оснащаются сканирующими устройствами, кантователями бревен, встроенными механизмами подачи. Модули объединены с помощью единой станины и общего механизма подачи. Гидроцилиндр или электрический сервопривод, расположенный в станине, обеспечивает точную настройку фрезы на размер обрабатываемого бруса с дискретностью 0,5 мм. Два таких модуля устанавливают зеркально-симметрично относительно оси просвета подающего конвейера, образуя сдвоенный фрезерно-брусующий станок, вырабатывающий из бревна двухкантный брус.

Помимо фрезерующих модулей, в состав сдвоенного фрезерно-брусующего станка входят также механизм подачи, устройство подвижного базирования обрабатываемого бревна, механизмы позиционирования и система управления. Сдвоенный фрезерно-брусующий станок с симметрично расположенными относительно оси просвета фрезерными суппортами работает следующим образом: торцово-конические фрезы (левая и правая), установленные на двухопорных шпинделях, формируют двухкантный брус. С помощью электрогидравлических механизмов позиционирования производится настройка фрез на размер обработки. Обрабатываемое бревно подается через зону фрезерования при помощи двух пар приводных вальцов, прижимаемых пружинами или пневмоцилиндрами.

Сдвоенные фрезерно-брусующие станки, оснащенные торцово-коническими фрезами, используют в качестве головных станков высокопроизводительные фрезерно-брусующие и фрезерно-пильные линии. Они предназначены для получения из окоренных бревен обрезных пиломатериалов и технологической щепы и эффективны при переработке тонкомерного пиловочника с диаметром в вершине от 7–15 см до бревен диаметром 28–35 см.

Ведущими европейскими производителями таких станков и бревнопильных линий на их основе являются фирмы Linck, SAB Sägewerksanlagen, Simon Möhringer Anlagenbau GmbH, EWD, Ahlström и другие. Также есть сдвоенные фрезерно-брусующие станки отечественного производства, например ФБ-3, который предназначен для переработки окоренных бревен диаметром 10–25 см на двухкантный брус и технологическую щепу и применяется в составе фрезерно-пильных линий. Сдвоенный фрезерно-брусующий станок модели PH700 фирмы Ahlström конструкционно схож с российским станком ФБ-3, но при этом отличается большей мощностью механизмов фрезерования (до 110 кВт) и широким диапазоном изменения скорости подачи.

Фрезерно-брусующий станок модели PSP 600 фирмы SAB Sägewerksanlagen имеет прочную сварную станину с двумя цилиндрическими направляющими, на которых установлены два фрезерных суппорта с многоножевыми торцово-коническими фрезами большого диаметра. В конической части фрезы находятся две спирали, в каждой из которых установлены 52 ножа. На торцевых сторонах фрез закреплены зачистные пильные диски. Просвет между торцами фрез, определяющий ширину бруса, может изменяться от 80 мм до 500 мм.

Фрезерно-брусующий станок модели VM 50 фирмы Linck отличается высокой металлоемкостью – масса до 20 т, мощность оборудования составляет 250 кВт. Такая высокая установленная мощность достигается с помощью увеличения суммарной установленной мощности до 250 кВт с одновременным повышением жесткости конструкции и металлоемкости. Благодаря этому станок способен обрабатывать бревна диаметром до 650 мм с подачей до 100 м/мин. На прямоугольных направляющих низкой станины установлены неподвижный фрезерный суппорт и подвижный суппорт, который периодически позиционируется на размеры обрабатываемого бруса. Оборудование имеет систему регулирования осей шпинделей с закрепленными на них фрезами по высоте, в зависимости от диаметра обрабатываемого бревна.

Фрезерно-пильные станки и линии, созданные за рубежом, отличаются многообразием конструкций и технологических возможностей, высокой степенью автоматизации. Анализ конструктивных и технологических решений зарубежных фрезерно-пильных линий позволяет выделить два основных направления их развития. Первое аналогично традиционной двухпроходной технологии раскроя бревен, но построено с использованием сдвоенных фрезерно-брусующих, ленточнопильных и круглопильных станков. Это направление получило развитие в линиях фирм Коckums, Аri (Швеция), Ahlström.

Второе направление характеризуется созданием фрезерно-пильных линий с более высоким уровнем концентрации операций, например, с помощью объединения фрезерования ступенчатого бруса и его распиливания в одном сдвоенном фрезерно-пильном станке. Такая схема исключает появление необрезных досок и использование участка с фрезерно-обрезными станками, что позволяет уменьшить площади, занимаемые лесопильным потоком. Примером такого решения является фрезерно-пильная линия фирмы Linck на основе профилирующего агрегата VPP 340 и фрезерно-брусующего станка VM45. Линия содержит восемь технологических позиций, которые реализуются с помощью четырех сдвоенных станков. На первой позиции формируется двухкантный брус, который затем на второй позиции поворачивается на 90° вокруг продольной оси и, базируясь по пласти, пропускается через второй фрезерно-брусующий станок. Полученный четырехкантный брус поступает в сдвоенный фрезерно-пильный станок, где с помощью цилиндрических фрез формируется ступенчатый брус, от которого с каждой стороны отделяются по две обрезные доски. После кантования бруса на широкую пласть вторично формируется ступенчатый брус, который затем распиливается на чистообрезные пиломатериалы требуемых сечений. Последние две позиции объединены в одном сдвоенном фрезерно-пильном станке. Управляет работой линии один оператор.

Основными технологическими машинами такой фрезерно-пильной линии являются два фрезерно-брусующих станка, формирующих сначала двухкантный, а затем четырехкантный брус заданных размеров, и два двусторонних фрезерно-пильных станка, имеющих четыре фрезерных шпинделя с цилиндрическими фрезами для обработки ступенчатого бруса и двухвальный механизм с набором дисковых пил, распускающих ступенчатый брус на пиломатериалы требуемых сечений.

Окоренные и рассортированные по диаметрам пиловочные бревна продвигаются продольным конвейером по лотку на подающий конвейер первого фрезерно-брусующего станка, в котором бревно перерабатывается на двухкантный брус и технологическую щепу. Далее брус по роликовому конвейеру перемещается к механизму центрирования и подачи, установленному перед вторым фрезерно-брусующим станком, в котором формируется четырехкантный брус заданного сечения. Затем брус направляется в многопильный станок, где он распускается на обрезные доски заданной толщины, поступающие на приемный конвейер. С него доски передаются на поперечный конвейер, где их при необходимости торцуют и затем передают на сортировочный участок. Щепа от фрезерно-брусующих станков поступает в бункер-накопитель.

Фрезерно-брусующая технология переработки пиловочного сырья на пиломатериалы и технологическую щепу имеет преимущества по сравнению с рамной, ленточнопильной, поскольку позволяет снизить затраты как на приобретение оборудования, так и на его эксплуатацию на 4–12% в течение длительного периода с соблюдением эксплуатационных предписаний.

Стружка, образуемая при фрезеровании, может иметь заданные размеры, соответствующие требованиям стандарта на технологическую щепу. Однако ее реализация достаточно сложна, и применение оборудования с ее получением имеет смысл, когда на производстве присутствует станок для ее переработки в какие-либо полуфабрикаты.

Получение бруса и товарной щепы за один проход бревна, механизация и автоматизация всех работ обеспечивают высокую экономическую эффективность фрезерно-брусующих линий. Однако сами они очень дорогостоящие и требуют больших материальных вложений, большого запаса круглого леса, поэтому данный тип оборудования, как правило, присутствует на крупных деревообрабатывающих комбинатах.

Технология переработки древесины на фрезерно-брусующих линиях бывает как в упрощенном варианте, так и в более сложном. Уровень автоматизации и технологическая гибкость новых линий, как правило, зависят от требуемого качества и необходимости учета проделанной работы. Минусом данных линий является то, что качество поверхности полученного четырехкантного бруса с обзолом от фрезерных станков очень низкое. Для решения этой проблемы в некоторых линиях используются зачистные пилы, основной функцией которых является снятие плохой поверхности, получившейся в результате грубой обработки фрезерами. После зачистных пил получается достаточно качественная поверхность пиломатериала.

Диаметр перерабатываемой древесины – это один из важнейших показателей линии. В отличие от устаревших российских фрезерно-брусующих линий, перерабатывающих древесину диаметром от 7 см до 18 см, современные линии могут свободно пилить лес диаметром до 70 см, а минимальный диаметр ограничивается только объемом выпускаемой продукции. В современном оборудовании диаметры таких линий варьируются в зависимости от производителя. Так, например, фрезерно-брусующие линии компании EWD поставляются с диапазоном диаметров 10–50 см и производительностью 250 м3 в смену. А у оборудования компании SAB Sägewerksanlagen основные рабочие диаметры составляют от 8 см до 70 см.

Инструмент для фрезерно-брусующих линий стоит довольно дорого, так как продается в основном за границей. При этом если бревно не будет достаточно очищено и в нем обнаружится посторонний объект, металлическое тело, то дорогостоящий инструмент придет в негодность. Средняя стоимость фрез для такого оборудования доходит до $1000, количество фрез на линии с гибкой технологией пиления доходит до восьми штук. Так что полная замена инструмента обойдется предприятию около 500 тыс. руб.