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新型無卡軸木材旋切機結構分析與設計
摘要：目的為改變木材加工企業圓木旋切工藝現狀、提高旋切設備自動化水平、拓寬加工范 圍、提高企業競爭力.方法根據單板旋切原理，在分析了旋切過程的各種因素，以及現有旋切 機的結構特點基礎上,提出了 一種新型無卡軸旋切機的結構方案，剖析了新型無卡軸旋切機的 結構特點，提出了新的旋切公式，建立了驅動輥變速進給的數學模型.結果新型旋切機的旋切
兩個驅動輥分別沿直線進給,其進給軌跡具有一定夾角，并關于中心線對稱.結論這種進給模 式可以兼顧高的木材利用率和寬的加工范圍，在滿足加工精度前提下，能夠提高旋切速度，可 以滿足木材加工企業現場的生產需要，為新型無卡軸旋切機的自動控制系統的實施奠定了理 論基礎.
關鍵詞:木材產品;新型無卡軸結構;進給模型;新旋切公式
由于建材、家具行業需求的增加，到2006年 中國人造板總產量達7 428. 56萬m3，比1953年 和1981年分別增長了約2100倍和75倍，成為世 界第一人造板生產大國[1]•然而中國同時又是森 林資源相對貧乏的國家，人造板的供需矛盾仍然 突出,據調查，扣除薪材,2000 ~2010年我國生產 建設用材的平均年缺口量在3 300 xl04m3以上.
近幾年的天然林保護政策使國內木材生產量 逐步縮減，另一方面隨著世界各國越來越注重生 態建設與森林保護,木材進口也愈加困難•但是隨 著速生林的增多，國內木材供需將基本趨于平 衡[2].由此可以預觚，今后人造板生產的原料將 以小徑木、速生木材為主，木材加工設備設計制造 產業的技術也將圍繞這一變化而發展.低技術含 量的傳統木工機械仍有一定市場，但是隨著技術 發展和電氣系統成本的降低，這些傳統木工機械 必將由越來越多結構新穎、自動化程度高、木材利 用率高，適合原材料特性的新型木工機械所替代. 作為人造板、膠合板生產過程中的主機，木材旋切 機，尤其適合小徑木加工的無卡軸旋切機，也必將 提升技術含量以適應市場需求•
在工業發達國家單板旋切機的研究已經達到 了較高的水平,單板的制造精度和加工質量越來 越好,如國外精密旋切機旋切單板的厚度精度可 達0. 02 nun.但是進口旋切機操作維護復雜，對操 作人員的技術要求高，并且在功能設置方面并不 完全適合國內的實際生產需求.同時，進口旋切機 設備價格昂貴,維護費用龐大，國內大多數中小企 業難以承受.基于此，筆者根據單板旋切原理,在 分析了旋切過程的各種因素，以及現有旋切機的 結構特點基礎上，提出了一種新型無卡軸旋切機 的結構方案，建立了驅動輥變速進給的數學模型， 這種進給模式可以兼顧高的木材利用率和寬的加 工范圍,在滿足加工精度前提下，能夠提高旋切速 度，可以滿足木材加工企業現場的生產需要，為新 型無卡軸旋切機的自動控制系統的實施奠定了理
論基礎.
1旋切原理
旋切原理是旋切機設計的基礎，各種形式的 旋切加工，其原理如圖1所示.圓木相對刀具旋轉 的同時與刀具在徑向相對運動，隨著圓木直徑不 斷減小,沿原木年輪方向旋切出等厚的單板•為保 證單板的連續性和厚度的均勻性，圓木每旋轉一 周，直徑減小2個板厚，刀具與圓木之間的相對運 動必須滿足旋切條件
傳統卡軸式旋切機通過卡軸支撐圓木，圓木 直徑較小時無法旋切,木材利用率低[3].無卡軸 旋切機取消了卡軸,裝夾原料不受木段心材質量 的影響，無需進行定心，可降低木段剩余直徑，提 高木材利用率•旋切后的剩余直徑可以由有卡式 的110 ~ 120 mm減小至30 ~ 50 mm,甚至 15 mm[4-5]，工作原理如圖2所示.旋切時，圓木 段卡在兩個驅動輥輥筒和壓尺（輥）之間，木段由 轉動的輥筒帶動做旋轉主運動，同時木段和刀具 之間相對運動，以保證連續旋切,單板厚度確定 時，圖中所標屯為r時刻圓木的剩余直徑，是時 間的函數.
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