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        木工機械的節能和環保研究
        發布人:青島金宏森機械有限公司 發布時間:2020-09-11

        1 重視改進木材加工設備結構

               采取現代化設計方法不但要考慮實際組成要素,而且還需系統考慮與設計將環境、邊界以及輸入輸出等特征。由于木材加工設備轉速較高,所以需要合理設計或是改進設備的操控裝置、導向裝置、刀具夾緊裝置、主軸、排屑裝置等,確保其能夠達到環保節能的要求。此外,由于進給速度和切削速度的不斷提升,在一定程度上加大了對木材加工設備切削機構的動力學性能的要求。在確保剛度以及強度的基礎上應當要盡量降低慣性不平衡度以及高速運轉零部件的重量,并通過動態化分析高轉速零部件,從而切實提升其穩定性能以及抗震性能,確保整體加工精準度的提升,最大限度降低噪聲、動力消耗以及木材損耗。如若主軸轉速在每分以上,且采取以往的空心桿錐式刀具夾緊裝置時因為主軸支承裝置以及刀具夾緊裝置間偏心而導致的安全技術問題逐步受到關注,針對該問題,可以采取液壓力收縮式夾緊裝置或是自動平衡主軸系統來進行有效解決。對于加工木材時產生的木屑以及產生的粉塵問題,則可以通過對收集粉塵以及切屑系統進行改進,或是優化和刀具集合形狀相匹配的吸塵罩以及非接觸式密封元件來將粉塵以及切屑的收集率提高。

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        2 通過創新設計提升木工機械節能和環保性

               在木工機械曲線鋸切、銑鋸機等產品設計中,我們可以通過采取以鋸代刨、以砂代刨這些理念為指導進行設計,不但有助于提升木工機械加工質量,并且也能夠很好地減少廢料產生。以木工多鋸片曲線鋸為例,其驅動主要是通過放置在水平臺板的2個定位軸完成,其中第一個軸使得雙元鋸片組合定位進行直線運動,而另外一個軸則負責整體鋸組曲線運動。如此一來通過它們驅動進行協調運動,從而讓圓鋸片組合得以完成曲線鋸解。根據筆者研究及實驗可知,木工多鋸片曲線鋸解能夠通過曲線下鋸方式而使得設備按照木材形狀實現貼合的曲線鋸切,這樣一來相較于以往直線鋸切方式可以將木材使用率提高約10~20%。

        3 推動新型木工刀具的開發和應用

               在進行木材切削加工過程中,刀具質量會對木材加工設備加工成本、能耗以及生產效率產生直接影響。這幾年來,在國際上研發新型木工刀具裝夾、刀具材料、刀片夾固、切削機制、切削噪聲等方面均獲得不錯的成績。①木材加工更為高功效、高速的發展,這就需要刀具的耐用度更高。而要想提升刀具耐用度則需要對切削刃材料性能以及其幾何形狀進行優化。并對刀具切削機制進行透徹分析,以確保刀具節能、安全與環保。②使用智能化刀具夾緊裝置能夠快速將刀具更換,將刀具更換時間縮短。

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                如廣泛應用于CNC加工中心的裝刀卡套,其主要包括了中空錐形卡套(HSK序列)以及錐形卡套(SK序列)兩種結構形式。其中都將編碼芯片孔預先設置在了中空錐形卡套以及錐形卡套中,且一一編碼刀具,依據編碼來完成刀具的自動更換。在機床控制方式不斷進步的背景下,各類刀軸的結構也在不斷發展,并且越來越多的新型刀軸也出現在市面上,例如,現代四面刨床上設置有能夠編程的多刀盤疊合型長主軸的立刀軸。其等同于一個較小的刀具庫,在相同主軸上疊合安裝數個加工不同形狀成型面用的刀盤,并利用計算機來對步進電機進行控制,并能夠在較短時間內將立刀軸的軸向位置進行精準的自動轉換,將所需的某個成型刀盤調到作業位置,在根本上縮短了更換成型刀具所需的輔助時間,進而實現了降低功率消耗、切削用量的目的。再者,刀具生產企業逐步開始注重產品的部分附屬性能,以切實達到LSD性能要求。也就是將刀具噪聲水平降低,徹底將粉塵與切屑排出:降低刀具厚度,尤其是較為珍貴的木材,以起到節約木材的目的。

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        4 利用新技術提升木工機械自動化程度及生產效率

               利用新技術提升木工機械自動化程度及生產效率也是實現良好節能和環保性的重要舉措。

             (1)木工機械逐步由以往機械方式轉變成采用機電一體化技術。比如在木工機械刀具、工件等一些重要設備運轉過程中通過安裝傳感器進行監測,這樣既有助于保證它們工作正常,又能確保家具制造加工質量。又比如在工件掃描、識別及跟蹤等方面中我們可以采用高分辨率圖像處理技術來完成,從而有助于提升家具木材加工質量。

             (2)目前在柔性加工系統、CNC加工以及自動化生產線等包括數控與信息化一些先進技術也被應用到其中?,F階段我國的木工機械也在這種情況下計算機數字控制技術有著廣泛地應用,例如較為常見的砂光機、數控裁板鋸與CNC加工中心。另外包括柔性加工與制造系統、智能集成加工系統等正不斷成熟起來。比如在集成材生產中使用小徑木便能夠較好地減少木材資源浪費。而在這種生產之中核心在于利用計算機集成制造,簡單來說就是在木材質量識別、強度分級、刀具選擇、自動化生產線、板材復合壓機以及成品輸出等眾多方面都由計算機實現自動化管控。

             (3)木工機械中利用多種先進控制技術使其具備自適應與智能化控制功能,這樣一來不但有利于提升木材加工精度、使用率以及制造效率,并且也可以有效地降低木工機械使用的能耗和減少污染。①木工機械自適應控制,其工作中根據預先設定評價指標對木材加工時出現的諸如刀具磨損、材料硬度變大等情況而自動將加工參數進行更改,這樣一來可以確保木材的加工能夠達到評價指標要求。②木工機械智能化控制,它主要是利用具備自主驅動的智能機器,并根據相應目標對木材加工過程進行控制。



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