半自動裁板機及板材加工設備的設計

白云峰++張樹玲++王芳芳

摘 要：本文介紹一種自行設計的自動送料、雙頭鋸切削的新型板材加工設備。該設備的最大切削厚度約為30mm，具有加工效率高、切削速度快、維護使用方便、易于拆卸與安裝、可實現半自動操作等特點，并可用于橡膠板、實木板等多種材料的板材加工，還具有自動按壓、導向以及簡單定位的多種功能。

關鍵詞：木材加工機械 自動送料 雙頭鋸 框架式機架

中圖分類號：S22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（c）-0074-02

進入21世紀以來，我國的人造板制造業一直保持著高速發展的勢頭，人造板市場需求將達到8000萬m2，年均復合增長率將超過10%。而且在未來很長的一段時間內人造板都將存在很大的發展潛力，原因在于它的彎曲強度和彎曲模量都比較高。例如：木塑復合材料的彎曲強度和彎曲模量分別為25MPa和3.0GPa左右，在家具制造、室內裝修、車輛、艦船、包裝、建筑施工、工藝品產等行業都有大量應用。對于人造板的加工國內大多還是以手動圓盤鋸機為主，無論在生產效率還是加工精度方面都不能滿足現代生產的需求，因此近年來形式多樣的裁板機應運而生并得到迅速發展和重視，經過研究，傳統的手動圓盤鋸缺點較多，即傳統的裁板機是采用軌條和滑軌的配合來完成工作，若導軌兩部件中有一部件損壞就會影響到另一部件工作，最終導致整臺設備癱瘓。傳統的板材加工設備還有其他的缺點，如使用壽命短、工作效率低、安全性差、所需工人數量多及勞動強度高等。由于在板材的加工過程中鋸口是先由小變大，后由大變小，所以板材對鋸片的阻力大小和方向在整個加工過程中始終是變化的、不規律的，若受到較大的沖擊載荷和激勵，圓盤鋸將發生微量變形或者明顯變形，久而久之，鋸片的內部將會有應力集中的現象存在，同時它的疲勞強度也將下降。為實現板材的自動送料、精確加工的功用，設計一臺半自動裁板機及板材加工設備尤為重要。

1 板材加工鋸片分析

鋸片在板材加工時容易發熱和磨損，造成發熱與磨損因素有很多，其中以木材種類、干濕程度、進料速度、切削速度及鋸口高度等為主要因素。我們可以利用控制變量法來研究鋸片的發熱與磨損。首先，我們要保證木材種類、干濕程度以及鋸口高度等條件相同。其次，規定相同的工作量，通過改變進料速度來研究鋸片的發熱與磨損。試驗結果表明，通過增加快進料速度來提前完成工作，將會使鋸片的發熱量和磨損量明顯增加，并且板材進料速度過快，將會造成圓鋸片與工件的摩擦力增加，引起鋸片邊緣溫度升高，同時鋸片的高速回轉將激起鋸片的震動，發熱與震動的存在將會造成鋸切工件表面質量下降。

2 總體結構和工作原理

2.1 總體結構

該設備主要由動力裝置、傳動裝置、夾緊送料機構、框架式機架、可折疊板凳、可前后移動雙頭鋸和行走裝置等幾部分組成。

2.2 工作原理

首先，對該設備進行設計，并根據個人身高要求調整立柱高度。其次，通過轉動絲杠把手，驅動滑輪底座沿絲杠長度方向移動，使鋸片移動至不同加工位置，以此滿足不同尺寸板材的加工需求。由于滑輪底座與圓盤鋸固定連接，滑輪底座遠離滑輪主體的端部與絲杠螺紋連接，絲杠轉動鏈接于機架的橫梁上，絲杠與兩根側桿軸向限位連接，即絲杠相對于機架僅實現轉動，而無法移動，可以將絲杠的旋轉運動轉換為鋸片的前后移動。最后，接通動力開關對板材進行加工。送料裝置中橡膠輪在鏈條的驅動下實現勻速轉動。將板材放在夾緊輸送機構中，通過扳動夾緊手柄，板材將會被送料裝置中的橡膠輪所夾緊。根據板材厚度進行鋸口高度調節，即板材的厚度小于第一圓盤鋸的鋸口高度時，只使用第一圓盤鋸鋸片來完成板材加工。若板材厚度大于第一圓盤鋸鋸口高度時，可以同時使用兩組圓盤鋸來完成板材加工。根據兩組圓盤鋸鋸片高度差的大小來調節進料的平均速度。在本設計中，通過調查室內裝修板材的厚度，最終將兩組圓盤鋸鋸口高度差定為15mm。板材加工時，第一圓盤鋸組加工板材一半的厚度，余下未切割的厚度由第二圓盤鋸來完成加工。

3 關鍵部件的設計

3.1 夾緊輸送裝置的設計

夾緊輸送機構主要是由輸送裝置架、夾緊組件、輸送組件以及限位組件組成。

傳統板材加工時，需要對定位擋板進行多次定位，獲得所需板材加工尺寸。定位程序比較繁瑣，需要多次的拔釘、釘釘，并多次地用刻度尺進行尺寸測量。板材加工時需要人工按壓、推送板材，最重要的是安全性極差，并且板材的進料速度需要手動控制。為了解決以上問題，設計了夾緊送料機構來實現自動壓緊、送料、防跑偏、防轉動和尺寸定位等。夾緊輸送機構包括兩個輸送單元，每一單元由帶有鏈條盤的橡膠滾輪組成，分別位于板材輸送方向兩側，每個夾緊輸送單元與框架式機架滑動連接，夾緊輸送機構與板材的前進方向垂直，且與工作臺面平行。即夾緊輸送機構可以沿工作臺面的寬度方向滑動，從而實現不同寬度板材的加工。

3.2 裁板機構的設計

板材加工機構由雙頭鋸、調整組件和滑動機構所組成，工作臺面上設置有條形槽，便于第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件沿所述條形槽的長度方向移動；第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件與調整組件中的絲杠螺紋連接，調整組件使所述第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件沿所述條形槽的長度方向相對于所述工作臺面同步移動。調整組件與框架式機架螺紋連接。調整組件包括絲杠和把手，絲桿與兩根側桿軸向螺紋連接。通過搖動手柄使得螺桿轉動，從而實現雙頭鋸的前后移動。當加工尺寸較大板材時，將第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件向后移動，可滿足板材加工時的緩沖距離。若加工較小的板材時可將雙頭鋸向前移動，便于工人對板材進行操作。

4 結語

該設備與傳統板材加工設備相比，極大地提高了工作效率，使得操作流程得到很大程度的簡化，可同時完成板材的自動送料和加工，無需人工按壓和推送，并且雙頭鋸的存在使得鋸片的發熱和磨損在一定的程度上得到減少。整臺設備雖然可以滿足板材的自動送料和板材加工，但是板材在自動送料前期需要工人將板材放入自動送料機構中的橡膠輪上。板材加工所需尺寸需要手動調節，后期工作希望能夠對其增加自動放板裝置，同時增設自動定位裝置，實現對板材進行自動尺寸定位。

參考文獻

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