旋切機工作原理及技術特點

Summary：在人造板尤其是膠合板加工制造領域，旋切機起到了不可估量的地位。旋切機是成型膠合板的主要設備之一。本文從旋切機的類型、工作原理、發展脈絡、設備專利技術申請等角度出發，論述了在膠合板技術發展的不同階段，旋切機設備的專利申請情況以及木材旋切加工技術對膠合板行業發展的重要性。Key：旋切機；類型與規格；工作原理：TS64：ADOI編號：10.14025/ki.jlny.2016.14.0151旋切機旋切機，又稱旋板機，即薄單板加工機。根據旋切機卡軸數量、卡軸動力來源、加工木材尺寸、旋切木材直徑等進行分類，主要分為有卡軸旋切機和無卡軸旋切機，以及有卡無卡聯合旋切機，其中有卡軸旋切機細分為單卡軸旋切機和雙卡軸旋切機。2旋切機工作原理有卡軸旋切機，如圖1右圖所示，利用卡軸101，插入圓木木料內，旋轉木身，刀具將圓木由外至內旋切成薄板狀?？ㄝS主要用于固定木料并進行旋轉與切割，故卡軸插入木料的部分便無法旋切，且卡軸直徑較大，無法旋切剩余木料多，卡軸旋切機非常浪費木材原料，不利于木材的充分利用，同時也增加了產品加工成本。目前一般有卡軸的旋切機旋切的長度為0.8～2.6米，無卡旋切的木芯直徑達70～300毫米。無卡軸旋切機，如圖1左圖所示，其利用一根既起壓緊作用又起送進作用的擠壓摩擦輥和兩根壓緊圓木并起摩擦驅動作用的具有表面紋路的主摩擦輥支撐圓木，一把旋切刀在擠壓摩擦輥的下方旋入圓木內。工作時始終在全長方向上壓住圓木的摩擦輥向相同的方向轉動，驅動圓木旋轉，使圓木向旋切刀送進，最后將圓木旋切成薄板，由于沒有卡軸，旋切到最后木芯余料少，大大提高了出板率，因而受到廣泛重視。3旋切機發展脈絡現有旋切機，無論有卡軸旋切機或無卡軸旋切機，在實際生產中，旋切機主要存在著輥輪組對木料棒夾持力難以控制，特別是當木料直徑較小時，極易造成加工出的板材厚度不一致，為克服這一不足，通常的方法是在控制進給機構的液壓裝置上設置一手動調節閥，由人工操縱實現對夾持力的控制，這種方法不僅需要一定的工作經驗，而且手工操作必然會產生誤差，難以保證質量。針對以上問題便是提供一種自動調節輥輪對木料棒的夾持力，進而確保當木料直徑較小時均可加工處板的厚薄一致的旋切機。現有的無卡軸旋切機加工出的木薄板存在厚薄不均，為使薄板厚度均勻，目前的無卡軸旋切機都采用減壓或減速進給裝置進行控制；采用減壓裝置，由于壓力不好控制，壓力過小則旋切機將無法工作；采用減速裝置，進給速度也不好控制，進給速度太慢則降低了生產率，因此采用減壓裝置或減速裝置來控制薄板厚度效果都不是很理想。針對以上問題，實用新型專利（CN2644123Y）提出，提供一種機械式的刀口調整裝置，通過該裝置的作用使無卡軸旋切機能直接旋切圓木，旋出的圓木薄板厚度均勻，表面光滑，提高生產率。如圖2所示，提供一種刀口調整裝置，即通過偏心軸2、齒輪11、齒條5等實現對刀具的調整，從而使該旋切機可直接旋切出板厚均勻的圓木單板。現有的無卡軸旋切機，由于其是通過壓力將圓木卡緊旋切出單板，因此壓力的大小直接關系到旋切出的板材的厚度，然而在數次的生產實踐中，當旋切直徑不規則的圓木時，采用單一的壓力進給旋切，不同的圓木所旋切出的板材的厚度會略有不同，大直徑的圓木旋切出的板材偏薄，小直徑的圓木旋切出的板材偏厚。為了達到旋切板材厚度的一致，需要根據圓木直徑的大小調整壓力的大小，大直徑的圓木需要的壓力大些，小直徑的圓木需要的壓力小些，針對以上問題，專利申請（CN103056945A）提出，提供一種能根據圓木直徑自動調節壓力大小，從而達到不同原木直徑旋切出板厚一致的薄單板，其通過直徑自動檢測裝置反饋直徑數據到油路控制裝置等從而控制壓力，利用壓力反饋信號來根據原木直徑自動調節壓力大小，旋切出厚度一致的薄板材。伴隨科技日新月異，數字控制技術也逐步運用到旋切機生產中，近年來出現了數控旋切機。數控旋切機生產加工不僅提高了單板的質量和精度，還提高了生產效率和整機的自動化程度。數控無卡軸旋切機是膠合板生產線或單板生產線上的重要設備，主要用于將有卡軸旋切機旋切剩余的（或扒圓）木芯進行二次加工利用，將長度不等的木段，在一定直徑范圍內的木芯旋切成不同厚度的單板，旋切直徑小。4旋切機的技術參數及其特點4.1技術參數旋切機兩卡頭之間的距離決定旋切木段的長度，因而也決定了旋切出的單板帶的寬度，它有一個最大距離和一個最小距離。旋刀長度一般比兩卡頭之間的最大距離大50毫米，卡軸的轉速和旋切機傳動裝置的傳動方式有關。目前旋切機按旋切過程中卡軸轉速情況可分為兩種類型，一種是卡軸轉速固定不變，另一種是卡軸轉速隨木段旋小而增加。工作進刀速度是卡軸每一轉或每分鐘內刀床（旋刀和壓齒）移動的距離，以毫米/轉或毫米/分計算。進刀速度決定旋出單板的厚度，為了獲得不同的單板厚度，旋切機上設有進刀速度變換機構——進刀箱。4.2技術特點數控旋切機，更換板厚只需要輸入板厚數字，無需更換設備內部結構，旋切精度高；不同木種也可一同旋切而不影響板厚；板面光潔度高，旋切中對木材的陰陽面反應不敏感。5旋切機專利基礎狀況及分析木材加工領域涉及的分類號有B27（但B27分類下的文獻有些并不屬于木材加工的范疇，此外還檢索了一些相關的分類號B32B21、E04F15），木材旋切機涉及分類號B27L5/02、B27L5/04、B27L5/06以及B27L5/00，本文在SIPOABS數據庫中針對上述分類號下涉及木材加工旋切機的專利申請進行統計分析，其專利申請總量為9510篇，檢索時間截止為2016年4月25日。下面對其申請國及申請人的申請量進行統計分析（主要分析排名前20）。從圖3中可以看出，在世界范圍內，關于木材旋切機的專利申請，申請量最大的是日本，約占50%，這也與其國情有關，日本是一個地震多發國家，木材在房屋建造方面的應用尤為突出，因此對于木質產品的應用與開發也是更為重視。其次中國、美國、德國關于木材旋切單板的申請量差不多，我國專利申請量名列第二，說明我國也越來越重視對于木材的充分利用，木材旋切單板的重視程度也是逐步提升，這也是我國節約資源、退耕還林的體現。在旋切機專利申請領域，日本松下電器株式會社、日本名南制作所等關于木材旋切單板及旋切機的申請量最多，這也體現了多發地震的日本對于木材，尤其旋切單板、木地板等在房屋、建筑等發面的重視程度。6結語旋切單板作為木材領域發展的一個分支，越來越受到人們的重視，隨著科技的不斷進步和發展，對于旋切機的創新