木材加工智能數控機械自動化改造分析

劉杰 段偉洋 楊志方

摘 要：隨著科學技術不斷發展與建設，木材加工機械制造已經逐漸朝著現代化和智能化方向發展。通過智能數控機械自動化改造的應用，使木材的精細化加工程度得到極大的提升。下面本文對木材加工設備智能化發展的情況進行分析，探討智能數控機械自動化改造技術的難點和重點，進而提出具體的改造措施，以供參考。

關鍵詞：木材加工;智能數控機械;自動化改造

前? 言：

自從上世紀八十年代起，我國從國外陸續引進一些高科技形式的木材加工機械設備，由此提高我國木材加工的效率與質量，較大程度的增加我國木制品的生產能力，并且促進我國在木材加工機械操作向著自動化方向發展。在近些年我國科技飛速發展的背景下，互聯網技術與AI智能技術在不斷的發展，特別是5G技術、區塊鏈技術以及物聯網等新技術的逐漸成熟與完善，在各個行業中都有著重要的意義和作用。因此在木材加工機械的智能數控自動化改造方面也有著良好的發展前景。

1、木材加工設備智能化發展狀況分析

1.1國外發展狀況

經過數十年的發展，目前德國、芬蘭以及意大利等國家的木材加工設備機械化與自動化水平都處于世界領先水平，尤其是在德國制造的板壓機、鋪裝機以及刨片機等設備的技術水平和生產能力一直引領著全世界的機械自動化水平的上升[1]。另外在加拿大的全自動制材生產線，其加工能力、自動化和智能化水平也在顯著提升，并且在我國的一些木材進口方面和港口城市中得到廣泛應用。芬蘭在木漿造紙和纖維板生產中所應用的熱磨機以及膠合板自動生產線都處于世界領先水平，目前芬蘭又在此基礎上增加了智能化數控技術，但是由于其所需要的設備價格較為昂貴，導致其在我國的推廣力度較小。

1.2國內發展狀況

我國在長期研究木材加工機械設備升級到智能數控設備期間，一直處于瓶頸期，但是隨著互聯網與大數據技術的不斷發展與應用，在此過程中，我國的木材加工智能數控設備在較多領域中都實現了突破。

（1）人工智能的應用。結合大量的實驗與數據信息得出，我國在人工智能機械設備方面的某些研究要優于國外的一些產品，例如我國生產的多片鋸材加工數控設備。其從外形分析來看，屬于一種多片鋸木的加工設備，數控終端作為其中央控制系統，但是在進料口方面都有著明顯的差別，在國外的機械設備中，其僅可以對鋸材進行加工，而我國所制造的機械裝置可以直接加工原木[2]。在這種優化情況下，對于木材的加工程序而言，不僅能夠極大的節省加工全過程的時間，并且其智能化的總體優勢比較明顯，無論是成品還是原木都可以結合實際應用來決定其具體的厚度。

（2）數控技術的應用。現階段我國木材加工機械設備所使用的數控程序大多數都是以PLC為主，并且都是單機控制，應用較為廣泛。在實際操作中，相關的操作人員必須結合機械操作說明書進行機械操控，熟悉之后再進行編程作業。如果在編程期間利用的是圖形編程器或者是軟件包編程，則可以直接實施編程。如果是利用手持編程器進行編程，首先應當先畫出梯形圖，然后再進行編程作業，這樣不僅可以提高編程的速度，并且可以減少錯誤率。等到編程結束之后各個動作正常，才可以進行設備的調試。

2、木材加工智能數控機械自動化改造方面存在的難點分析

2.1噴漆加工設備沒有良好的匹配性

很多木材加工設備生產企業都在實施數控機械改造后，開始研究木材的一體化加工過程，但是在實際操作中仍舊存在較多問題[3]。在傳統加工期間，其噴漆工藝的實施有著較高的密閉性要求，但是由于在數控加工過程多是采用密閉加工的方式，一些技術人員需要將其進行智能化升級改造，將噴面與噴槍的距離控制在300到400mm之間，其中噴槍的走位與移動角度也基本可以實現智能化控制，但是需要噴槍與噴涂面保持平行狀態且垂直與噴涂面，特別是禁止實現弧度擺動，因此受到噴槍搖臂工作弧度的限制作業，難以在密閉的木材加工數控設備中實現。

2.2鐳射絲印程序連貫性執行不高

傳統木材加工工藝所設計的絲印工藝都是一種獨立操作形式，該工藝可以提升商業的附加值。在實施機械化改造之后，相關的技術人員已經嘗試將鐳射絲印的程序與機加工程序融合在一起，但是在實際運行狀態來看，效果并不能達到理想狀態。由于在絲印期間不能將焊盤蓋上，如果將其改在上面，不能進行絲印的上錫作業，影響板材的裝貼。在一般的板廠設計期間要求預留出8mil的間距，如果PCB的面積有限，可以較少一般的預留間距。另外在實際數控程序運行期間，由于焊盤的作用導致加工刀具受到損害，因此一般都會蓋上焊盤，進而將焊盤中的絲印部分去除掉，保證上錫作業順利實施，但是如果這樣操作一定會影響鐳射絲印的質量與效果。

3、木材加工智能數控機械自動化改造措施

3.1減少“一站式”的加工難度

基于木材加工智能數控設備的人工智能化改造分析，需要結合傳統的“1+1>2”的思路進行改造，實施“0.5+0.5=1”的設計思路。目前在改造期間，逐漸實現了“一體化”或者“一站式”的作業模式，能夠在基本上提升木材的加工質量與精密程度，但是也在一定程度上增加了加工作業的強度[4]。另外在實施噴漆工藝與數控機械設備結合期間，需要將數控機械作業面與噴槍進行有限度的分離，這樣可以有效的保證噴槍搖臂與機械端不會產生任何交叉的影響，并且在鐳射絲印方面也可以采取這樣的方式。雖然這樣的操作模式會在一定程度上增加機械操作端的體積，但是從實際運行情況來看，也能夠提升其具體的生產效率。

同時在改造期間，需要將曲線鋸（用于金屬加工）與多鋸刀（用于木材加工）實施有機結合，這樣可以增加刀具切割能力，提升木材的生產效率。如果在實際工作中發現板材與切割線一邊完全平行，可以利用金屬導架作為輔助。因為在下刀期間，可能其中的鋸條會首先接觸到木板，這樣就會導致導軌與木板的基礎不夠充分。同時需要將鋸子底座的兩顆固定螺絲松開，保證下刀的尺寸精準。在試用期間，需要保證在板材的基準邊緊靠大頭的一段，另一端需要插入到底座的預留孔內，這樣可以實現科學的導軌設計。然后通過激光與數控技術加以控制，保證生產的精度要求。

3.2優化識別能力

由于在智能數控機械改造方面，關于識別技術方面的問題較多，因此需要相關的技術人員在根本上優化其智能系統的識別能力。在基礎調件允許的情況下，可以結合大數據人工智能分析程序，在云端結合AI技術進行計算，將設備的實際工作情況加以模擬，在虛擬的環境中發現問題與缺點，進而在其加工程序中編寫應急方案，如果在一體化加工期間出現加工程序與實際不符合的問題，可以利用程序的智能化技術來實施自我修復，進而保障實際木材加工工作的順利實施，提升木材加工的精度與質量。

結? 語：

隨著各種新型技術的不斷開發與應用，例如大數據AI技術、云端存儲、人工智能等，這些都可以在木材加工機械智能自動化改造方面加以運用，進而改進傳統的木材加工方式，提升木材加工的質量與效率，為機械生產企業與木材加工企業創造更高的經濟效益。

參考文獻：

[1]張新英，連金峰.木材加工智能數控機械自動化改造淺析[J].林產工業，2020，57（04）：77-79+82.

[2]王赫昱，黃海兵.高新技術在木材加工中的應用研究[J].科學技術創新，2019（32）：138-139.

[3]熊文媛.新形勢下木材加工企業提升市場競爭力的途徑探析[J].企業科技與發展，2019（11）：264-265.

[4]王慧，秦廣義，繆騫，譚吉興，張路路，王剛，楊碩.基于PCA的木材微波干燥過程中干燥速度的影響因素分析[J].木工機床，2019（03）：17-21.

作者簡介：

劉杰（1993.03-），男，漢，河北邢臺，學歷：碩士，職稱：助教 主要研究方向：加工自動化，機器人加工，機器視覺.