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竹单板锯制工艺技术

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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2008-8-29 18:54:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    竹单板锯制工艺技术

    李 黎1 杨永福1 郭建方2
    (1.北京林业大学材料科学与技术学院 北京100083;2.TCWOOD 北京100091)

    摘 要 该文介绍了竹单板的锯制工艺技术、以及锯制竹单板的设备——小型精密框锯机的基本结构、传动系统等,比较了锯制工艺加工方法与其他加工方法的优缺点后,认为以复合竹集成材为基材,应用精密框锯机锯制技术生产竹单板是一种比较理想的工艺方法,它既简化了工艺程序、提高了单板质量,又降低了原料消耗、提高了竹材工业化加工的利用率。
    关键词 竹材;竹单板;框锯

    TechnologyofSawingBambooVeneer

    LiLi1 YangYongfu1 GuoJianfang2
    (1.CollegeofMaterialScienceandTechnology,BeijingForestryUniversity Beijing100083;
    2.TCWOOD Beijing100091)

    Abstract Thispaperintroducesthetechnologyofsawingbambooveneerandthemini-nice
    framesawasthemachinetosawthebambooveneer.Thetechnologyofsawingbamboove-
    neerwiththeminiframesawformthelaminatedblockwithbamboostripsisoneoffeasible
    ways,aftercomparingitwiththeslicingandpeelingveneer.Thetechnologyofsawingbam-
    booveneercouldsimplifytheprocessingofthebambooveneers,andincreasethequalityof
    veneerandtheutilizablerateofthebambooindustrialutility.
    Keywords Bamboowood;Bambooveneer;Framesaw

    长条竹木复合地板是由竹单板、木单板层积材或中密度纤维板组成的一种多层复合结构的地板。近年来,我国室内装修消费水平逐年递增,装修工程额和木地板的消费量呈逐年上升的趋势。随着世界范围内环境保护意识的提高,木材总供应量减少,珍贵木材资源的日益匮乏,制造实木地板所需的具有美观的纹理、色泽和良好材质的木材原料受资源限制,原料的供应量越来越少,而木质复合类地板逐渐占据了比较大的市场份额。竹材具有独特的纹理、色泽,表面坚硬、耐磨。竹材生产虽然有一定的地域局限,但是其生长周期短、成材快,加工工艺虽然复杂,但加工性能良好,因此竹木复合地板受到国内外市场的青睐。

    1 竹材的加工性能
    竹子为禾本科竹亚科的植物,在我国的分布很广,有39属500余种。由于竹子具有生长快、成材早、一次成林多年收益的特点,在我国南方农村有广泛的种植,其产量位居世界首位。
        作为工业材料被加工利用的竹材主要是指竹竿部分,竹竿在长度方向上由竹壁、竹节和节隔组成,在厚度方向上自外向内由竹青、竹肉和竹黄组成。多数情况下,工业加工利用的竹材是指去除竹青和竹黄后的竹肉部分。竹肉主要由圆柱状薄壁细胞、纤维细胞和导管细胞组成。所有这些组织除在节隔部位发生少量曲折外,全部都沿着竹材的纵向分布,因此竹材内缺少横向薄壁组织,竹材纹理通直,易于劈裂。所以,对于劈条、去除竹黄和竹青、定宽和定厚加工比较容易。竹单板锯剖加工属于沿竹材纹理方向的纵向锯切,锯切时,锯齿以3条刃口切削竹材,锯齿一次行程后完成3个切削面——锯路底和两侧锯路壁。无论采用框锯还是圆锯加工均是如此。主刃接近于端向切削,侧刃接近于横向切削。锯齿主刃端向切断锯路底的纤维,与此同时,前齿面压缩与其接触的纤维。随着锯齿的继续深入,前齿面对这些纤维的压力逐渐增大,当压力增加到足够大时,受前齿面推压的一层竹材,沿锯路两侧的纤维平面被横向剪裂。剪裂后的被切削层,象悬臂梁一样,在前齿面和主刃压力的作用下,弯曲折断成为锯屑。由于竹材缺少横向组织,纹理通直,竹材中段尖削度小等结构特点,因此竹材纵向锯切加工的锯切阻力比较均匀,锯切板面质量光洁。

    2 锯切竹单板的生产工艺
    竹材强度高、韧性好、结构致密、纹理通直、色泽简洁、质感爽滑、易漂白、易炭化处理,竹材具有良好的抗拉性能和装饰效果,因此竹木复合加工是高效利用竹材、提高产品附加值的一个重要途径。近年在竹材工业化利用领域,采用将竹材原筒剖分加工成定宽、定厚的竹片,再将竹片按不同的组合方式胶合成集成方材,对集成后的竹材再行加工利用。
    图1 竹片集成材示意图

                                   
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    目前通用的方法是将定宽、定厚的竹片先通过侧向胶合,制成厚度小、宽度大的拼板,再将若干张竹材拼板在厚度方向上胶合成竹集成方材。再以竹集成方材为加工对象,采用不同的加工方法制成各种规格的竹单板,如刨切、旋切和锯切等加工方法。如果采用刨切方法加工竹单板,集成方材必须采用高含水率竹条胶合而成或经水热处理软化后,才可进行刨切加工,这就对竹集成方材所用胶粘剂和胶合技术提出了非常高的要求,并仅适合刨切比较薄的竹单板。而锯切加工可以制造厚度2mm以上的单板,集成方材由干燥竹条胶合而成无需进行水热处理,单板的不存在反向弯曲应力和背面裂隙。
    常用生产工艺流程如图2示。
    图2 竹单板生产工艺流程图

                                   
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    3 竹单板锯切机床
    目前技术条件下,制备各种装饰单板的主要加工方法有旋切、刨切和锯切。旋切和刨切方法一般仅限于加工制造薄单板,由于受加工方法和单板质量要求的限定,加工2mm以上单板时多采用锯切方法。锯切方法应用的加工设备主要是小型框锯和薄圆锯。

    3.1 框锯机的基本结构
    图3所示为小型框锯机的外形图。其中锯切及出料装置3固定在机座4上,为方便更换锯框、检查、维修,工作台1与进给装置2由开合电机驱动,可在机座导轨上相对3打开,同时开合部分和固定部分前后均装有铰接门。
    图3 框锯机外形图

                                   
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    3.2 框锯机传动系统
    框锯机的机械传动系统如图4所示。主锯切机构由电动机1、带传动2、曲柄连杆机构(主曲柄3、主连杆4、锯框5及机架)组成。锯条张紧在锯框5上作上下往复运动,实现对工件的锯切。
    图4 精密框锯机传动系统图


                                   
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    进给机构主要由自动棘轮进给系统组成,实现间隙进给。锯框锯切行程被加工工件进给,空行程停止。进给机构在锯条到达上止点前,提前进给,即工作行程提前进给以消除间隙,提高生产率,提前角为17°~25°。
    工件的进给采用上下滚筒驱动的进给方式。为保证在锯框空行程工件停止进给,进给机构采用间歇式进给。进给机构由副曲柄6、副连杆7,摇杆8驱动进给棘轮9间歇摆动,将运动传至连杆-链条组合机构12,经链传动13驱动上下驱动滚筒17、18间歇转动。上进给滚筒分为两组,分别由气缸15施加压力,进给时,根据工件的位置,由光电传感器控制先后压紧工件。另外,两组进给滚筒后布置一组弹性压紧滚筒14压紧工件。上下进料滚筒通过链传动,以保证二者同步运动。上驱动滚筒在气缸带动下上下移动过程中链条的张紧由装在摆杆26上的张紧链轮完成。
    为防止锯框5空行程时工件反退,工作行程时造成空切,在与进给棘轮9的同一轴上装有止逆棘轮11,与进给棘轮反向安装,保证在工件受反向力作用时不会反退。进给速度的调整,靠调整由丝杆螺母组成的摇杆8的长度完成,调整摇杆的长度时,副曲柄旋转一周时摇杆8的转角即得到调整。调整时采用手轮经钢丝软轴驱动摇杆上的丝杠完成。
    出料机构由一组出料驱动滚筒24组成。出料滚筒与进料滚筒由离合器10联接同步运动。出料时由一组后压紧滚筒23对工件施加压力,气压传动系统中调压阀保证其用较小压力施压,避免压裂锯好的薄板。
    在检修和更换锯框时,切断离合器10与出料机构的动力,由电机19驱动蜗杆机构(20、21),经丝杠螺母机构22使进料机构与工作台相对锯切与出料装置移动,实现对开。连杆链条组合机构12自动适应移动部分与固定部分的相对位置的变化。为减少空行程锯齿后齿面与锯路底的摩擦磨损,提高锯条的使用寿命,框锯采用斜装的让锯退避方式,在锯框空行程时自动退避,保证锯条与锯路底的间隙。斜装结构如图5所示,斜装量可由调整螺钉调整。
    图5 框斜装示意图


                                   
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    3.3 锯条适张
    框锯锯条要求进行辊压适张处理,其目的是在锯条背部引入预应力,锯条张紧后,背部应力转换为有齿边张力,以提高锯条稳定性,减少锯路损失。辊压后在锯条背部产生一定的背弓,具体要求见表1。
    表1 辊压形成的背弓量

                                   
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    3.4 锯条张紧
    如图5所示,锯条采用定厚规块压紧,摩擦力张紧。侧面压紧后采用三根M20的螺栓拉紧。组锯时要求每根螺栓拧紧力矩为M=10Nm。M=d22Qtan(α+Φν)+f2Q(r+R)单根螺栓的拉力Q可达40000N。
    图6 背弓量测量示意图


                                   
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    4 小型精密框锯锯切和其它加工方法的比较
    在木材加工中,应用旋切和刨切方法也可以加工厚度为3~4mm的薄板,而且出材率很高,但这两种加工工艺方法在加工过程中由于刀具前角的作用,使旋切或刨切下的单板反向弯曲而破坏木材组织结构,使单板背面产生裂隙。由于竹材组织结构的特殊性,竹材纤维主要沿着竹材的长度方向排列,横向纤维较少,所以旋切和刨切单板很容易发生横向断裂或破碎。另外,采用刨切方法加工竹单板,集成方材需要采用高含水率条件下胶合或对集成方材进行水热软化处理后方可进行刨切加工,这就对竹集成方材所用胶粘剂的耐水性和胶合强度提出了非常高的要求。锯切采用的多刀齿切削,可以完全避免旋切或刨切对材料组织结构的破坏,无需对被加工方材进行水热处理,降低了对胶粘剂和方材胶合工艺技术的要求,提高了成品的质量。
    表2 锯条规格及锯路宽度


                                   
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    与多锯片圆锯机相比,表面上看框锯的生产率较低。框锯的进给速度一般为0.5~1.5m·min-1,而圆锯机的进给速度一般为10~20m·min-1,是框锯机进给速度的20多倍。但多锯片圆锯机装夹锯片的数量较少,锯切高度较低。如果框锯机锯切高度为200mm,锯框装40条锯条,进给速度为1m·min-1,按单位时间内的锯切面积计算,框锯机的生产率为8m2·min-1。锯路宽度仅为0.7~1mm。如果用圆锯锯切200mm厚的工件,需要使用双锯轴多片圆锯机对剖,锯路宽度一般为2.6~3.2mm,而且锯片对齐和锯片横向振动产生的误差,需要为后续工序留出更大的加工余量,降低出材率。两种锯机锯路宽度对比如图7所示。理论上框锯机锯路的宽度不到圆锯机的1/2。与圆锯机和带锯机相比,框锯锯条稳定性最好。根据锯切单板厚度不同,一般情况下框锯机出材率比圆锯机高15%~50%。目前欧洲几家框锯机和锯条生产商提供的框锯条锯切高度为80~250mm,厚度为0.8~1.1mm,锯路宽度为1.2~1.7mm。表2为在不同锯切高度时所采用的锯条的规格及锯路宽度。统计资料表明锯切2mm的薄板时,框锯机出材率是圆锯机的1.6倍;图8为两种锯机锯切不同厚度薄板时理论出材率的比较。
    另外,仅从进给速度衡量框锯机的生产率比多锯片圆锯机低得多。但是框锯机的加工精度和表面加工质量是圆锯机难以比拟的。如小型精密框锯机进给速度为0.2~2.0m·min-1,锯条锯切频率为450次·min-1,锯切的每齿进给量很小。锯屑厚度为0.15~0.25mm(粗锯),0.07~0.1mm(中等锯切),0.03~0.05mm(精锯)。不同进给速度下的锯屑厚度见表3。由于框锯机锯条张紧力大,锯切过程中锯条稳定性好,锯条横向振动在被锯切表面上引起的波纹很小,锯切表面平直、光洁。实木复合地板生产结果表明,在进给速度为0.6~0.7m·min-1的条件下锯切出的薄板,可以不需进行任何后续加工即可直接胶合,或仅进行表面砂光加工即可胶合,如此降低了加工成本和原料消耗。
    图7 框锯和圆锯的锯路损失对比


                                   
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    图8 框锯机与圆锯机出材率的比较

                                   
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    综合考虑加工工艺的复杂程度、被加工材料的特点、生产率、出材率、加工质量等因素,在竹单板加工中,小型框锯机具有很大的优势,其中最大优势表现在竹集成材无需软化、出材率和锯切质量方面。
    表3 不同进给速度时的锯屑厚度


                                   
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    5 结 论
    采用胶合集成技术生产竹集成材后,再将竹集成材剖分成为各种规格的竹单板,是高效利用我国的竹材资源,提高竹材利用率和增加产品附加值的理想方法之一。小型精密框锯机是剖分竹单板最理想的设备。其最大的优势主要表现在简化加工工艺,提高出材率和产品质量上,减少了加工的难度和复杂度,是竹单板加工可进入大规模工业生产阶段。框锯采用经适张处理的超薄锯条,高张紧力张紧,充分提高了锯条的稳定性,降低了锯路损失,提高了出材率,尤其适合薄板的锯切加工。
    与刨切加工相比,锯切加工工艺无需对竹集成方材进行软化处理,降低对胶粘剂和胶合工艺的要求。与圆锯加工方法相比,框锯加工提高了材料的利用率、产品质量。我国竹材资源丰富,家具、复合地板等装饰材料的市场需求量非常大,近年来国内外装饰材料市场对竹材的需求呈逐年上升的趋势。国内部分实木复合地板、铅笔板生产厂家引进的捷克Neva公司和奥地利Winterseiger公司的小型精密型框锯机的生产实践证明框锯锯切方法是加工厚单板一种有效实用的方法,是提高产品质量,降低锯路损失一条有效的途径。应用小型精密框锯锯切竹集成方材的实践表明这种工艺方法是可行的,在保证一定生产率的条件下,可以最大程度地简化加工工艺,提高竹材的出材率和成品的精度和表面质量。

    参考文献
    [1]鲍逸培.竹木复合地板生产工艺、设备及其经济分析[J].建筑人造板,2001,(3):27~30
    [2]涂茂卿.用人工用材林发展江西实木复合和竹木复合地板生产[J].江西林业科技,2000,(2):42~45
    [3]赵仁杰,杜春贵.长条竹木复合地板[J].林业科技开发,1999,(6):10~11
    [4]程瑞香,许 斌,张齐生.刨切微薄竹用竹集成方材胶合工艺的研究[J].人造板通讯,2003,(7):5~7
    [5]杨永福等.小型精密框锯机的性能分析[J].木材加工机械,2003,(2):5~9
    [6]张齐生,孙丰文.我国竹材工业的发展展望[J].林产工业,26,(4):3~5
    [7]蒋身学,张齐生.中国竹材加工利用现状[J].国际木材加工技术,2002:10~16
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