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第三章
單板的制造§3-1單板旋切及旋切角度參數(shù)一、旋切的概念二、旋切主要角度參數(shù)旋刀研磨角:是旋刀前面和后面之間的夾角。后角:是旋刀的后面與旋刀刀刃與木段相接觸表面的切線CP之間的夾角。切削角:是切線CP與旋刀前面之間的夾角。圖3-2旋切機(jī)的齒形卡盤(pán)旋切后卡盤(pán)在竹材端面留下的齒形痕跡采用脹軸的竹材旋切機(jī)
長(zhǎng)、短、直徑不同的脹軸
圖4-1無(wú)紡布強(qiáng)化和齒形接長(zhǎng)竹單板旋切用的竹筒和旋切后的竹芯竹單板干燥機(jī)§3-2單板的質(zhì)量
單板質(zhì)量一般從以下四方面考慮:?jiǎn)伟搴穸鹊钠睿粏伟灞趁媪严堵?;單板表面粗糙度;單板橫紋抗彎強(qiáng)度。在這四項(xiàng)中,以前兩項(xiàng)為主,因?yàn)閱伟灞趁媪严对蕉?、越深,則表面粗糙度就越差,抗彎強(qiáng)度也就越低,因此,實(shí)際上只要根據(jù)前兩項(xiàng)就可以評(píng)定單板質(zhì)量的好壞。一、單板的厚度偏差1測(cè)量方法:檢查單板的厚度偏差應(yīng)檢查兩方面:①檢查整幅單板的厚度偏差;②檢查一根木段旋切下來(lái)的單板厚度偏差2.鑒定單板厚度均勻性的指標(biāo):①實(shí)際平均厚度和名義厚度的差值②單板各處的實(shí)際厚度不均勻情況σ。樹(shù)種單板厚度(mm)1.00-2.002.20-3.754.00以上允許偏差(mm)椴木±0.05±0.10±0.20柳安±0.05±0.10水曲柳±0.10±0.15表一般工廠規(guī)定的單板厚度偏差允許范圍例某廠旋切椴木單板的名義厚度為1.00mm,為檢測(cè)其厚度偏差,在開(kāi)始旋切時(shí)從木段的外圓部分、木段中間部分和旋切接近木芯部分隨機(jī)抽取10張單板,測(cè)其厚度,得如下數(shù)據(jù)(mm):
0.97,0.98,1.02,1.04,1.05,1.06,1.06,1.07,1.07,1.08試評(píng)定一下單板厚度的均勻性。解:先計(jì)算實(shí)際厚度的平均值:平均值=∑xi/n=1.04再計(jì)算實(shí)際平均厚度和名義厚度的差值
1.04-1.00=0.04mm根據(jù)專業(yè)知識(shí),厚度偏差在允許范圍內(nèi)。單板各處的實(shí)際厚度不均勻情況:
σ=s=0.038
3.單板的厚度偏差對(duì)膠合板質(zhì)量有何影響?①單板厚度不均勻時(shí),涂膠量不均,膠層固化后的收縮率和應(yīng)力也不相同,產(chǎn)品易變形;②單板厚度不均勻時(shí)在熱壓過(guò)程中板坯各處承受壓力不一致,使同一張膠合板上膠合強(qiáng)度不同;同時(shí),膠壓時(shí)需要較大的壓力,增大了木材壓縮率。③單板厚度不均勻,也直接影響膠合板的平整度,使表面加工與兩大衛(wèi)增加,薄的地方易砂漏。二、背面裂隙
當(dāng)旋切時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力大于木材橫紋抗拉強(qiáng)度時(shí),在單板的背面就會(huì)產(chǎn)生許多小裂口,這個(gè)裂口就叫背面裂隙。
正面(緊面)
背面(松面)1.背面裂隙對(duì)膠合板質(zhì)量的影響①背面裂隙大,則單板的橫紋抗拉強(qiáng)度和表面粗糙度差;②
作芯板用時(shí),耗膠量、膠層收縮率、板坯內(nèi)部應(yīng)力都增大,由于膠合板表面粗糙,膠合強(qiáng)度也下降;③作表板使用時(shí),裂隙深度達(dá)易引起透膠,膠合后,單板裂隙延伸,容易產(chǎn)生表面龜裂,影響膠合板質(zhì)量。2.單板背面裂隙產(chǎn)生的主要原因①壓尺安裝不正確(壓尺的位置偏高,或壓榨程度不夠)②后角太大;③木段水熱處理不足
§3-3影響單板質(zhì)量的主要因素
一、旋切條件對(duì)單板質(zhì)量的影響
(一)水熱處理對(duì)單板質(zhì)量的影響
蒸煮軟化處理主要是增加木材的塑性,有利于旋切。不同的樹(shù)種和單板材厚度,需蒸煮的溫度和時(shí)間不同。水熱處理溫度對(duì)單板質(zhì)量的影響:(1)水熱處理溫度過(guò)高,旋切單板易起毛,影響單板表面粗糙度;(2)水熱處理溫度過(guò)低,木材的塑性不足,單板背面裂隙度大,甚至不能正常旋切(二)旋切角度參數(shù)的影響1.旋刀的研磨角β①若β過(guò)大,旋刀的強(qiáng)度大,但β過(guò)大,單板離開(kāi)木段時(shí)反彎變形大而產(chǎn)生背裂,降低了單板質(zhì)量。同時(shí)切削阻力也增大②旋刀的β太小,則刀刃薄而鋒利,但其剛性差,旋切時(shí)易顫動(dòng),單板成波紋狀,并易磨損,旋切硬質(zhì)木材或碰上樹(shù)節(jié)子時(shí),容易引起崩刃或卷刃。樹(shù)種β值松木20°~23°椴木18°~20°水曲柳20°~21°常用樹(shù)種的β值2.旋切后角α
旋切后角如果太大,①切削阻力增大,刀床可能發(fā)生震動(dòng),旋刀把單板先撕下后切斷,單板表面粗糙度差;
②α大,單板反向彎曲變形過(guò)大,背面裂隙度大;旋切后角如果太小,單板背面裂隙度小,但旋刀后面與木段的接觸面積過(guò)大,木段對(duì)旋刀的壓力增大,使得木段容易劈裂尤其是小徑木更容易彎曲,使得旋切出來(lái)的單板厚薄不均。故后角應(yīng)隨木段半徑減小而減小。
后角的大小實(shí)質(zhì)上反映了旋刀的后面與木段表面接觸的大小,其值表示木段對(duì)旋刀支撐力的大小。
在旋切過(guò)程中,旋刀后面與木段表面的接觸寬度應(yīng)基本上保持在一定范圍內(nèi),一般硬材約為2~3mm,軟材為3~4mm。(三).旋刀安裝高度對(duì)單板質(zhì)量的影響
如果旋刀安裝高了,旋刀后面就會(huì)壓向木材,切削阻力增加,木段易彎曲變形,這時(shí)旋切下來(lái)的單板是兩邊厚中間薄,剩下的木芯是兩邊薄中間厚。如果旋刀安裝過(guò)低,低于卡軸中心線,在旋切過(guò)程中,α不僅不能隨木段直徑減小而減小,反而會(huì)隨徑級(jí)減小而增加,導(dǎo)致裂隙加深,另外,木段由于自身而下垂,這時(shí),旋切下來(lái)的單板是兩邊薄中間厚,木芯是兩邊厚中間薄。(四)壓尺的影響1.壓尺的作用有以下二點(diǎn):(1)防止在旋刀刀刃沒(méi)有到達(dá)的地方產(chǎn)生無(wú)規(guī)則的劈裂(超前裂縫),同時(shí)也可以減少單板的背面裂隙P2P3P1R1P1為劈力P2為切削力P3對(duì)木段的壓力(2)在壓尺的作用下,能擠出單板中一部分水分,有利于單板干燥。(1)(4)(3)(2)壓尺正確安裝位置:壓榨率要符合要求,即刀門大小適中,同時(shí)壓尺的壓榨線應(yīng)通過(guò)旋刀刀刃。2.壓尺的正確安裝位置h0σs0刀門縫隙寬度(S0):是指壓尺的壓棱與旋刀前面的垂直距離。壓榨率:用單板厚度方向上被壓縮的百分比來(lái)表示。樹(shù)種椴木樺木水曲柳松木柳安阿必東壓榨率(%)10-1512-1815-2015-2012-1815-20S0
和h0計(jì)算公式如下:△=S0=S(1—△/100)式中:S-單板的厚度,mm;△-壓榨率,%h0=S0(sinδ—
)tgσcosδ式中:σ-壓尺與旋刀之間的夾角,可在旋切機(jī)圖上查出或在機(jī)床上測(cè)得,一般為70°~90°;δ-旋刀的切削角h0σs0S-S0S×100
3.壓尺的選擇壓尺的形狀分為兩大類(1)接觸型壓尺①固定式壓尺β1β2β1=45°β2=85°H=(1.5~2)SHβ1=45°~50°圓棱壓尺最好用于旋切薄單板和硬質(zhì)材斜面壓棱壓尺最好用于旋切厚單板和軟質(zhì)材A圓棱壓尺B斜面壓棱壓尺②輥柱壓尺(2)非接觸型壓尺(高溫壓尺)影響單板背面裂隙度的因素:水熱處理的程度壓尺的安裝旋切后角的大小二、旋切機(jī)的精度和切削-被加工物系統(tǒng)的剛性三、機(jī)床的使用和保養(yǎng)生產(chǎn)中由于維護(hù)保養(yǎng)不善,常導(dǎo)致旋切機(jī)嚴(yán)重磨損,如主滑道呈馬鞍形或左右傾斜,刀架傳動(dòng)絲桿與螺母、壓尺與刀架磨損松動(dòng),卡軸與軸承磨損松動(dòng)等,這些都會(huì)引起單板質(zhì)量問(wèn)題,產(chǎn)生單板厚度誤差大、松緊邊以及背面裂隙增大等不良后果,因此應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)措施加以解決。表單板旋切過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷產(chǎn)生原因和改進(jìn)方法§3-4單板出板率原木的旋切分為四部分:(1)碎單板一是由于原木的形狀因素如彎曲、截面不規(guī)則、兩端大小頭等造成旋出的單板為碎單板;(2)長(zhǎng)條單板:二是由于木段在旋切機(jī)上裝卡位置不正確即定心不準(zhǔn)而旋出斷續(xù)的長(zhǎng)條單板(3)連續(xù)單板帶:三是木段旋圓后所旋出的連續(xù)單板帶;(4)木芯四是剩余木芯提高濕單板出材率的措施有:減小木芯直徑合理挑選碎單板和窄長(zhǎng)單板提高木段定中心的準(zhǔn)確程度
木段旋切到最后剩下木芯,一般木芯的直徑約為85~140mm,若把它作為副產(chǎn)品銷售是極大的浪費(fèi)。要提高木材利用率,除了含有腐朽髓心、開(kāi)裂和其它不允許再旋切的缺陷外,必須對(duì)木芯再旋切,以減少木芯的直徑。一、減小木芯直徑減小木芯直徑有兩種方法:直接法和間接法。直接法是在大型旋切機(jī),如含有內(nèi)外雙卡頭的帶壓輥的旋切機(jī)上直接旋切木芯。而間接法,是把木芯從旋切機(jī)上卸下截短后,再次旋切。旋切時(shí)可采用無(wú)卡軸旋切機(jī)進(jìn)行旋切,如江西第三機(jī)床廠、江蘇鎮(zhèn)江林機(jī)廠生產(chǎn)的無(wú)卡軸旋切機(jī)。1.直接法(1)雙卡軸帶壓輥的旋切機(jī)防彎壓輥的作用原理:由于木段旋切時(shí)產(chǎn)生的彎曲變形,影響了單板的厚度均勻性。為了改善這種切削狀況,可在木段所受切削力合力作用線的相反方向上設(shè)置防彎壓輥(見(jiàn)圖4),使壓輥?zhàn)饔昧Φ暮狭εc切削合力大小相等、方向相反,用以平衡切削力對(duì)木段的作用力,從而消除或減小木段在切削過(guò)程中的彎曲變形。
防彎壓輥的結(jié)構(gòu)形式防彎壓輥有兩種型式:①
無(wú)動(dòng)力壓輥。如圖4所示,該防彎壓輥裝置由兩個(gè)可以自轉(zhuǎn)的圓柱形輥筒組成。工作時(shí)將兩個(gè)壓輥壓在旋轉(zhuǎn)的木段上,并通過(guò)進(jìn)給機(jī)構(gòu)對(duì)木段施以一定的壓力,壓力的大小以平衡切削力為準(zhǔn)。②
動(dòng)力壓輥該壓輥裝置中的兩個(gè)圓柱形輥筒通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的輥筒與木段表面產(chǎn)生的摩擦力將使木段產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)矩(一般為旋切機(jī)卡軸轉(zhuǎn)矩的30%左右),并同時(shí)起防彎作用。這種防彎壓輥既可以對(duì)木段產(chǎn)生防彎作用,又可使旋切機(jī)卡軸對(duì)木段的轉(zhuǎn)矩減少30%,使木段在旋切過(guò)程中不容易產(chǎn)生旋脫現(xiàn)象,這對(duì)于芯部具有一定腐軟程度的木段尤為重要。采用防彎壓輥還可以使木段得到充分地旋切,明顯地提高單板的出材率,節(jié)約木材。(2)采用動(dòng)力壓輥或動(dòng)力壓尺的旋切機(jī)一般采用雙卡頭帶壓輥的旋切機(jī)旋切木芯,直徑只能減少到65~80mm左右。而采用無(wú)卡軸旋切機(jī)旋切木芯,可以把木芯直徑減小到50mm。2.間接法
無(wú)卡軸旋切機(jī)不是靠卡軸帶動(dòng)木段,而是借助兩個(gè)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輥與固定壓尺輥呈三角形抱住木段,靠摩擦輥外圓驅(qū)動(dòng)木段逆著回轉(zhuǎn)的同時(shí),將木段向旋刀僅給。二、合理挑選碎單板和窄長(zhǎng)單板旋切時(shí),由于木段形狀不規(guī)則(如彎曲、尖削等),容易產(chǎn)生一定比例的碎單板和窄、長(zhǎng)單板。為了提高單板出板率和原木利用率,降低原材料成本,應(yīng)把碎單板中要利用的單板挑選出來(lái),作為膠合板生產(chǎn)的芯板。三、提高木段定中心的準(zhǔn)確程度在膠合板生產(chǎn)中,旋切工藝的先進(jìn)程度是獲得高出材率的關(guān)鍵。而精確的定心,又是整個(gè)旋切過(guò)程的關(guān)鍵,即使是很小的定心誤差也會(huì)使原木出板率受到嚴(yán)重影響。因此,木段定心技術(shù)得以迅速發(fā)展,從原始的人工定心,到機(jī)械式三點(diǎn)定心和光環(huán)定心,發(fā)展到現(xiàn)在的激光掃描XY定心,使得木段定
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