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淺談無卡軸旋切機的技術進展
摘要：無卡軸旋切機大大提高了木材的綜合利用率。介紹了普通無卡軸旋切機的工作原理與結構，分 析了目前無卡軸旋切機存在的主要問題，并根據現有研究介紹了無卡軸旋切機的進給方式、 驅動輥驅動結構的改進方案和變速進給理論的計算，以提高旋切單板的質量。最后簡單介紹 了智能數控無卡軸旋切機、無卡軸旋切剪切一體機和有卡無卡一體旋切機。
關鍵詞：無卡軸旋切機；進給方式；存在問題；改進措施；新型無卡軸旋切機 中圖分類號：TS653.3
我國木材資源非常匱乏，隨著木材工業的發展， 天然木材資源嚴重枯竭，出現了木材長期供不應求的 局面，據統計，我國木材綜合利用率僅為60%左右，而 世界發達國家木材利用率一般均在80%以上，有的 國家如瑞典可達90%以上[1]。如何高效利用木材資源 巳經成為木工設備制造業和木材加工業面臨的重要 課題。
傳統的單板旋切機為有卡軸旋切機，其利用卡 爪固定待加工圓木兩端，當木段直徑較小時，由于有 卡旋切存在卡心，便無法再進行旋切，且由于兩邊 的卡爪作用會使木段受力不均勻，加工出來的單板 厚度誤差較大。如果要保證單板的質量和精度就要 使加工圓木必須大于一定的直徑，則剩余木芯直徑 較大，所以木材的利用率很低。無卡軸旋切機徹底 摒棄了傳統的木段夾持方式，其一般采用兩旋轉中 心固定的摩擦輥和一個旋轉中心移動的壓尺輥共同 夾緊待加工圓木。無卡軸旋切機減小了對加工圓木 直徑的要求，剩余木芯直徑為20~40mm，出板率可達
99% ~ 99.7%，大大提高了木材利用率，而機械夾緊 卡軸旋切機、液壓夾緊單卡軸旋切機、液壓夾緊雙 卡軸旋切機的出板率分別只有87.7%~91%、96%、 97.4%~98.1%[2]。但是現有的普通無卡軸旋切機存 在小徑木速生材利用率低、旋切單板厚度誤差較大 而主要適合芯板旋切、刀具進給機構的速度調節方 式落后等一系列問題，不僅影響了膠合板的質量， 而且也影響了無卡軸旋切機的廣泛應用。
2無卡軸旋切機的工作原理
我國的無卡軸旋切機普遍采用3輥式結構，如圖 1所示：3個輥子與圓木相切，其中2個驅動輥為動力 摩擦輥，其只能轉動不能徑向移動，另1個為壓尺輥 沒有動力，可水平移動。旋切時，兩只驅動輥始終沿 木段的全長上施加均勻的壓力，在摩擦力作用下， 木段被驅動輥帶動旋轉，實現旋切。即驅動輥A、B 主要傳遞轉距，使旋切木段旋轉，并支撐木段；壓 尺輥C與刀架固定在一起，隨旋切刀一起水平移動。
驅動輥和壓尺輥的長度與旋切刀的長度相等，
且驅動輥采用較大一點的花紋輥子，便于增加驅動 摩擦力，以適應不同形狀的原木旋切。當驅動輥A、
B和壓尺輥C以恒定的轉速旋轉時，驅動圓木以轉速n (r/min)旋轉，同時固定在刀刃上的旋切刀片以速度 V(mm/min)進給。假設驅動輥與圓木間無相對滑 動，那么圓木表面的線速度恒定，與主動輥的線速度 相同，所以隨著木材被切削，圓木的轉速n越來越快，則 要求旋切刀的進給速度必須隨木材的轉速增大而增 大，只有這樣才能保證木材的切削厚度不變[3]。因此， 為了旋切出厚度均勻的單板，要求旋切刀刃的進給速 度V在旋切過程中必須以一定的規律連續變化。
A、B.驅動輥；C.壓尺輥；a.驅動輥A、B之間的中心距 V.切削刀具的進給速度；S.單板厚度
圖1無卡軸旋切機工作原理簡圖
3普通無卡軸旋切機的進給方式和傳動裝置
3.1無卡軸旋切機的進給方式 目前，驅動旋切刀進給主要有兩種方式：一種 是采用液壓驅動；一種是采用調速電機通過絲桿驅 動。由于液壓驅動生產的單板厚薄均勻性和粗糙度都 較差，所以市場需求量逐漸萎縮。大多數企業著重 研究絲桿驅動式的無卡軸旋切機，以解決單板的厚薄 均勻性和粗糙度質量問題。但是絲桿驅動式無卡軸旋 切機的工作精度較差，噪聲高，壽命也比較短。
3.1.1無卡軸旋切機的液壓進給方式 驅動輥工作油缸由三位四通電磁換向閥7控制工 作方向。旋切刀固定在液壓缸上，所以液壓缸前進的 速度是旋切刀的進給速度。在圖2[3]中，液壓油的工 作路徑為：
(1)液壓缸伸出工作回路：油箱—油濾—齒輪 栗—三位四通電磁換向閥右邊電磁鐵得電—電液比 例流量閥調節流量—(一部分回油箱）—進入液壓缸 無桿腔—活塞桿伸出—無桿腔—調速閥(調速)—三位 四通電磁換向閥—回油箱；
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1，4-油箱；2-溢流閥；3-油濾；5-齒輪栗；6-電機；7-電磁 換向閥；8-壓力表；9-調速閥；10-電液比例閥；11，12-油缸
圖2無卡軸旋切機驅動輥工作液壓系統原理圖
(2)液壓缸收縮工作回路：油箱—油濾—齒輪
栗—三位四通電磁換向閥左邊電磁鐵得電—調速閥
(不調速）—液壓缸有桿腔—三位四通電磁換向閥—
回油箱。
液壓系統屬柔性傳動系統，進給速度會因負載 大小的變化而變化；而木材隨樹種的不同有軟硬區 別，且同一木芯也有陰陽面之分，因此在旋切過程中 不斷變化的負載會造成進給速度的不穩定[5]。為了使 油缸工作適應木材不同大小、硬度和旋切速度等變 化要求，采用電液比例液壓控制系統來替代原有的控 制系統、動力系統，使進入油缸的流量與輸入電流成 正比，來控制液壓缸的前進速度，實現系統的隨動控 制。
3.1.2 無卡軸旋切機的絲桿進給方式
如圖3[6]，絲桿驅動式無卡軸旋切機中，由進給 調速電機通過絲桿和螺母帶動旋切刀床前后移動， 實現旋切刀片與進給壓尺輥的變速進給。對于絲桿 驅動進給方式，旋切刀與壓尺輥C的進給是通過絲桿 驅動電機的轉動實現的，即可以通過調整絲桿驅動電 機的轉速n大小來調整進給速度V。
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