Stroje pro dělení dřevěných materiálů
Pily
Nejrozšířenějším typem strojů, které používáme pro dělení dřeva a materiálů na bázi dřeva, jsou pily. Pracovní operace na nich prováděná se nazývá řezání. Při řezání vzniká tříska ve formě pilin, jedná se tudíž o třískové obrábění. Jsou známy také beztřískové způsoby obrábění - dělení materiálu vodním paprskem nebo laserem. Tyto technologie s sebou však přináší řadu technologických komplikací, a proto nejsou pro dělení dřeva a materiálů na bázi dřeva příliš průmyslově rozšířené. Jinak je tomu např. při dělení kovů, kde má dnes obrábění laserem nenahraditelné místo.
V následujících odstavcích se tedy budeme zabývat jednotlivými druhy pil. Největší důraz je zde kladen na horizontální formátovací pilu, která je při procesech dělení zmíněného materiálu v malých a středních podnicích nejvíce zastoupena.
Ruční elektrické pily
Okružní pily
Základní stroj, který nalezne své uplatnění jak v domácnosti, tak při profesionálním zpracování dřeva. Zde má svůj úkol zejména při montážních pracích a při stavebních pracích přímo v terénu. Jedná se o univerzální prostředek, kterým je možné řezat rostlé dřevo v podélném směru i napříč letokruhů, dále formátovat desky na bázi dřeva i některé plasty. Kvalita řezu je střední až dobrá a nejvíce jí ovlivňuje druh a jakost pilového kotouče. Profesionální pily je možné dovybavit profilovou lištou, která se připevní na řezaný materiál a vede pilu přesně do řezu. I tyto strojky mají možnost naklápění a ponořování pilového kotouče.
Přímočaré pily
Strojek vhodný pro provádění tvarových výřezů, dotvarování dílců při montážích, zkracování palubek apod. Nástrojem je speciální pilový plátek, který kmitá přímočarým pohybem a dělí materiál. Pila umožňuje řezat masivní dřevo, materiály na bázi dřeva, plasty, neželezné i železné kovy. Kvalita řezu je střední až nižší a velmi záleží na kvalitě a druhu plátku. Zajímavé je, že pilové plátky jsou v prodeji jen tam, kde se prodává elektrické ruční nářadí a v různých železářstvích a hobby marketech, nikoliv u specializovaných výrobců nástrojů jako v případě pilových kotoučů.
Pokosové pily
V své dnešní podobě se jedná o relativně nový druh stroje. Je určený pro délkové krácení lišt, přířezů, vlysů a řeziva kolmo nebo pod různými úhly. Pro tyto pily se vyrábějí i speciální pilové kotouče, které se vyznačují větším počtem zubů a takovými parametry ostření, aby byly schopny velmi kvalitně zkracovat i jemné profilové lišty jak dřevěné, tak i povrchově upravené z MDF materiálů.
Vedle zmiňovaných druhů se setkáme ještě s dalšími pilami - řetězovými, ocaskami atd., kterými se tato kapitola nezabývá.
Strojní pily
Kotoučové
Truhlářská kotoučová pila
V základním provedení se jedná o stolní pilu, která je osazena pravítkem pro podélné řezání paralelně s kotoučem. Často se setkáme se strojem, který je opatřen bočním zkracovacím vozíkem. Ten jezdí zpravidla na ocelové tyči a je osazen příčným pravítkem. Tento vozík slouží k přesnému krácení dílců, přířezů a vlysů. Řezná délka vozíku se pohybuje okolo 400 mm. S neustálým nárůstem podílu velkoplošných materiálů v truhlářské výrobě byly snahy o prodlužování řezné délky vozíku. Tento typ pak dosahoval řezné délky okolo 1500 mm. Toto konstrukční řešení však nebylo ideální co do přesnosti, snadné obsluhy a neustále malé řezné délky, proto od tohoto řešení téměř všichni současní výrobci odstoupili. Nahradily je vozíky vyrobené z hliníkových profilů s různým konstrukčním řešením pojezdu a délkou od 1000 mm do až 5000 mm. Tyto vozíky jezdí paralelně s pilovým kotoučem, pevný stůl je osazen vpravo od kotouče. U předchozího typu je pevný stůl okolo kotouče a vozík jezdí vedle pevného stolu. Dalším zlepšením, které tyto stroje během vývoje zaznamenaly, bylo osazení předřezového agregátu, umožňující zpracovávat i oboustranně laminované desky. Tak se postupně z truhlářské kotoučové pily vyvinula horizontální formátovací pila. Hranice mezi truhlářskou pilou s vozíkem a formátovací pilou není tedy přesně stanovena. Za formátovací pilu lze považovat stroj osazený hliníkovým vozíkem s řeznou délkou min. 1000 mm (ale standardně spíše 2500 mm a více).
Horizontální formátovací pily
Jak již bylo řečeno výše, konstrukčně tyto stroje vychází z klasické truhlářské kotoučové pily. Základním odlišným prvkem je právě formátovací vozík, který se stal jednou z nejdůležitějších součástí celého stroje. Následující kapitoly jsou zaměřeny na vývoj, funkci a konstrukční řešení jednotlivých částí tohoto stroje.
Stojan stroje
První formátovací pilu na světě postavil v roce 1906 Wilhalm Altendorf v Německu. Jednalo se o celodřevěnou konstrukci stojanu i formátovacího vozíku. Z dřevěného stojanu přešla výroba přes litinové stojany až k dnešním, svařovaným z ocelových plechů tloušťky
3 - 6 mm. Litinové stojany z výroby téměř vymizely, jediná firma vyrábějící stále pilu s litinovým stojanem je česká firma TOS Svitavy. Pila je stavěna na zakázku, a je možná jediná, nebo jedna z mála na světě vyráběných pil s litinovým stojanem. Německá firma Martin ještě používá litinu na výrobu nosného trámce, který vede formátovací vozík (u všech ostatních je vyráběn z hliníku). Také se můžeme setkat s tím, že ocelový svařovaný stojan je vylitý betonem. Na stojanu stroje je osazen pevný stůl, který je vyroben buďto ze šedé litiny, nebo z ocelového plechu. Půdorysný rozměr pevného stolu se pohybuje okolo formátu 500 x 1000 mm. U větších typů pil je pak stolová plocha rozšířena o boční a zadní přídavný stůl, který je přišroubován k pevnému stolu a podepřen konzolami popř. pomocnými nohami. Tyto stoly se vyrábí z ocelového plechu, hliníkových slitin a posledním trendem jsou tzv. hliníkové voštinové desky.
Pilová jednotka
Pilová jednotka se sestává z ocelového svařence nebo litinového odlitku, v němž je uložena pilová hřídel. Ta je přes plochý nebo klínový řemen poháněná elektromotorem. V základním provedení má stroj jednu rychlost, lépe vybavené pily mají 3 stupně otáček a pohybují se okolo následujících hodnot - 3000 - 4500 - 6000 ot./min. Hlavní pilový kotouč zpravidla umožňuje výškové přestavování. Konstrukčně se vychází ze dvou řešení. První je takové, že pilová hřídel s motorem se pohybuje nahoru a dolů pomocí otočného čepu - vykonává tedy kruhový pohyb. Druhý způsob řešení je takový, že se pilová hřídel s motorem pohybuje po lineárním vedení. Vedle hlavního pilového hřídele může být pilová jednotka osazena dalším, menším hřídelem, tzv. předřezovým agregátem. Ten je u starších a menších pil poháněn řemínkem od hlavního pohonu, u moderních a větších pil je zde samostatný elektromotor. Předřezový agregát umožňuje stranové a výškové seřízení předřezového pilového kotouče. Předřezový kotouček má otáčky 7 - 10 tis./min a směr otáčení je proti směru hlavního pilového kotouče. Smyslem tohoto agregátu je proříznutí spodní vrstvy laminovaných desek a zabránění tak vytrhávání povrchu desky hlavním kotoučem. Celá pilová jednotka má u většiny strojů možnost naklopení v rozsahu 90 - 45°. U některých strojů naklápění není vůbec a např. pila firmy Martin umí naklápět v rozsahu +45°- 45°. Obsluha celé mechaniky pilové jednotky je buď ruční pomocí pohybových šroubů, nebo elektrická pomocí servo pohonů. Nejvyšší řady pil mají tzv. NC ovládání. To znamená, že na ovládacím panelu se na klávesnici napíše rozměr parametru a při potvrzení pila sama přestaví agregát na požadovanou hodnotu. Ovládací panel je buďto na stojanu stroje nebo je na rameni ve výšce očí obsluhy. U starších strojů byla pilová jednotka uložena na dvou čepech, podle nichž se naklápěla. Nevýhodou tohoto systému je fakt, že se při změně úhlu řezu měnila i poloha pilového kotouče z roviny řezu. Tím přestávaly platit hodnoty nastavené na pravítkách a dorazech. Novější systém je konstruován tím způsobem, že pilová jednotka je uložena v segmentech (půlměsících), díky nimž zůstává rovina řezu ve stále stejné poloze.
Formátovací vozík
Formátovací vozík patří mezi nejdůležitější součásti formátovací pily. Kromě vlastních rozměrů se liší konstrukcí pojezdu. Konstrukcí pojezdu je známo několik typů a jednotliví výrobci neustále soupeří o to, kdo má lehčí, přesnější a odolnější typ pojezdu. Dalo by se říci, že je to jedno z hlavních srovnávacích měřítek jednotlivých strojů a výrobců. Formátovací vozík sestává ze dvou základních prvků - nosného trámce a vlastního vozíku. Trámec i vozík jsou vyráběny z hliníkových slitin (existuje několik výjimek). Povrch vozíku je zpravidla eloxován, což je druh povrchové úpravy zamezující špinění obráběných dílců hliníkovou slitinou. Starší typy strojů nemusí tuto úpravu mít. Trámec je pevně spojen se stojanem stroje a umožňuje seřízení vozíku do přesné roviny. Trámec i vozík mají mnoho variant průřezů, tzn. že mají různé počty komor a liší se tvary a tloušťkou stěn. Mezi trámcem a vozíkem se nachází pojezdové mechanismy. Začneme-li tím základním, pak v trámci i vozíku jsou proti sobě 4 „V-drážky", v nichž jsou nalepeny tvrdokovové planžety. Mezi každou dvojicí je uloženo několik kalených kuliček v kleci, které svým odvalováním mezi planžetami umožňují lineární pohyb vozíku. Lepší variantou jsou pak nalisované planžety v rybinové drážce, které oproti lepeným vykazují delší životnost. Ačkoliv se jedná o jeden z prvních systémů vedení hliníkových formátovacích vozíků, který je dnes považován za překonaný, stále jej několik výrobců používá. Za základní slabinu je považován bodový styk kuliček s planžetami. Jeden z renomovaných italských výrobců používá tento systém pozměněný tak, že styčná plocha planžet na straně přilehlé ke kuličkám je opatřena mírným rádiusem. Tím dojde ke zvětšení styčné plochy mezi planžetou a kuličkou z bodového styku na úsečkový styk. Dalším konstrukčním systémem jsou kuličkové klece uložené mezi dvěma čtveřicemi kalených tyčí. Rakouský výrobce využívá stejného systému, jako u prvně jmenovaného s tím rozdílem, že místo kuliček jsou mezi planžetami klece s válečky. Ty byly dříve uloženy do tvaru V, u inovované řady strojů jsou uloženy kolmo na sebe s překřížením do tvaru X. Poslední systém je považován za nejlepší a jedná se o dvojité kladkové uložení vozíku. Nosný trámec je osazen dvojicí kalených tyčí, po kterých pojíždí vozíček se čtyřmi kladkami. Formátovací vozík je ze spodní strany opatřen stejnými tyčemi, které dosedají na kladky svrchu. Na spodních stranách vozíku jsou svisle přišroubovány excentrické kladky, které zajišťují spodní vedení tak, aby se vozík v krajních polohách nepřeklápěl. U starších strojů je možné se setkat s obdobným systémem, jen místo kalených tyčí jsou vodítka vyrobena z vrstveného zhuštěného dřeva nebo pertinaxu (textilie + fenolická pryskyřice). Vedle těchto výše popsaných systémů existují ještě další způsoby vedení, ale vždy se jedná o modifikace či kombinace těchto základních systémů.
Podpěrný rám
Dalším prvkem stroje je podpěrný rám. Jedná se o ocelový rám, který je na jedné straně zavěšen na formátovacím vozíku a na straně druhé jej podpírá teleskopické rameno. Na konci bývá osazen válečkem pro snazší nakládání desek na vozík pily. Na rámu je uloženo zadní příčné pravítko s dorazy. To může umožňovat pouze kolmé řezy před nebo za pravítkem, podle aktuální polohy pravítka na rámu. Dále může umožňovat řezání pod úhlem až ± 60°. Pro úhlové řezy je někdy stroj doplněn menším úhlovacím pravítkem nebo oboustranným pokosníkem.
Vpravo od kotouče se pohybuje paralelní pravítko. Jeho rovnoběžnost s kotoučem zajišťuje ocelová tyč připevněná k pevnému a bočnímu rozšiřujícímu stolu. Posuv pravítka po tyči je buď ruční, nebo elektricky ovládaným pohybovým šroubem. Odměřování se provádí podle měřítka osazeného na přední straně stolu nebo digitálním ukazatelem. Stejně slze odměřovat i dorazy na příčném pravítku. U nejlépe vybavených strojů je NC řízení výšky řezu, úhlu pilového kotouče a paralelního pravítka, a u těch úplně špičkových i polohy dorazů na příčném pravítku a dále dnes existují stroje, které sami dopočítávají rozměry dílců, úhly apod.
Běžné formátovací pily pracují s kotouči o průměru 300 - 550 mm. Menší stroje mají max. průměr kotouče 300 (315) mm a horní kryt připevněný na rozvíracím klínu, který je umístěn za pilovým kotoučem. Větší pily už nemohou mít z bezpečnostních důvodů ochranný kryt na klínu, ale mají jej umístěný na horním samostatném rameni. I u těchto strojů je za pilovým kotoučem umístěn rozvírací klín.
Speciální typy horizontálních formátovacích pil
Mezi tyto stroje patří pily, které se používají přímo v linkách na výrobu velkoplošných materiálů, kde na konci výrobní linky formátují hrubý rozměr vyrobené desky na přesný rozměr. Od těchto pil se nevyžaduje vysoká kvalita řezu, neboť se desky při dalším zpracování znovu formátují na čistý rozměr.
Dalším typem stroje, který se používá hlavně ve velkosériové či hromadné výrobě je dvoustranná formátovací pila. Stroj je tvořen dvěma samostatnými řezacími agregáty, které se dají v určitém rozsahu přestavovat k sobě či od sebe. Mezi agregáty se pohybuje zkracovací vozík, na který se uloží materiál (deskový či masivní dřevo ve formě deskového řeziva nebo přířezu) a pohybem vozíku přes agregáty je naformátován (zkrácen) oboustranně na přesný rozměr.
Vertikální formátovací pily
Tyto pily slouží k formátování deskových materiálů a s výhodou jsou používány v prodejnách k nařezávání desek. Konstrukce pily je koncipována tak, že základní stojan stroje je svislý (mírně šikmý). Do stojanu se opírá deskový materiál, před kterým přejíždí výložník s pilovou jednotkou. Většina těchto strojů pracuje bez předřezu, nejlepší pily mají také předřezový agregát. Největší výhodou těchto strojů je menší zabíraná plocha - stroj může stát i poblíž zdi.
CNC nářezová centra - dělicí velkoplošné pily
Jsou určeny do sériové a hromadné výroby, mají vyšší řeznou kapacitu a výkon - umožňují řezat i několik desek uložených na sobě. Desky jsou zakládány na pracovní stůl pily, pilový agregát pojíždí po vlastním vedení a dělí desky, pila je řízena programem. Při automatickém zakládání desek a odebírání naformátovaných dílců pracují tyto stroje také bezobslužně. S těmito pilami se setkáme v sériové a hromadné výrobě.
Dalším typem pily, se kterou se v druhostupňovém zpracování dřeva můžeme setkat, je rozmítací pila. Stroj je určen k podélnému dělení deskového řeziva na hrubé neopracované přířezy, např. laťky pro výrobu laťovkových středů. Mohou pracovat s jedním nebo více pilovými kotouči upnutými na jedné hřídeli. Velké rozmítací pily mají 2 pilové hřídele nad sebou, na něž se nasazují sestavy pilových kotoučů tak, aby vždy dvojice kotoučů řezala proti sobě. Docílí se tak vyšší řezná výška při současném použití kotoučů menších průměrů. To je výhodné, neboť kotouče větších průměrů jsou méně stabilní - při zahřívání vykazují větší boční chvění a zároveň se zvětšujícím se průměrem pilového kotouče narůstá šířka řezné spáry. S těmito velkými pilami se však setkáme spíše v prvostupňovém zpracování dřeva, kde v pilnicích dělí prizmy. Největší pily se osazují do agregátních linek, kde v kombinaci se štěpkovacími stroji slouží k dělení výřezů na řezivo.