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一些德國木材加工機(jī)械方面著名的專家和學(xué)者近期在“HOB”雜志上撰文展望木材加工機(jī)械的發(fā)展趨勢。德國是世界上木材加工機(jī)械最大生產(chǎn)國和出口國，在此領(lǐng)域很多方面處于領(lǐng)先地位。這些專家和學(xué)者的意見具有一定代表性和趨向性，本文摘要總結(jié)如下。 一、木材加工向高速度、高功效發(fā)展 當(dāng)前木材加工速度已達(dá)到相當(dāng)高的水平，如刀具主軸最高轉(zhuǎn)速已超過40 000 r/min，最大功率達(dá)24 kW。家具零件加工最高進(jìn)給速度為120 m/min，強(qiáng)化地板塊加工最高進(jìn)給速度為200m/min，最高刨削速度為300 m/min。最高速度雖不是經(jīng)常利用，也不一定是最經(jīng)濟(jì)和加工質(zhì)量最高的速度，但它是機(jī)器達(dá)一定水平的標(biāo)志性參數(shù)。通常最高速度越高，一般工作速度也較高。今后木材加工速度和功效還可能進(jìn)一步提高，因此木材加工機(jī)械的主軸、刀具、刀具夾緊裝置、導(dǎo)向裝置、排屑裝置、操縱裝置等均應(yīng)相適地改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)。 二、木材加工機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和發(fā)展 1.隨著工作速度和加速度提高，對機(jī)器動力學(xué)性能要求也提高。因此，在保證強(qiáng)度、剛度前提下盡可能減少高速運(yùn)轉(zhuǎn)零件的重量和慣性，進(jìn)行動平衡確保不平衡度小。為減輕重量有的構(gòu)件采用輕金屬或桁架結(jié)構(gòu)。 2.當(dāng)主軸箱軸轉(zhuǎn)速達(dá)到甚至超過40 000 r/min時，要采用混合式軸承和特殊的、昂貴的潤滑系統(tǒng)，將來可能采用磁性軸承。 3.由于主軸箱傳動裝置轉(zhuǎn)速高和功率大，運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生較多熱量，為保證正常工作采用水冷卻主軸箱。 4.當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)40 000 r/min以上，采用傳統(tǒng)的HSK(空心桿錐式)刀具夾緊裝置時，由于刀具夾緊裝置和主軸支承裝置之間偏心而引起的安全技術(shù)方面問題越來越引起重視。在刀具方面的不平衡問題不像在刀具夾緊裝置中那么嚴(yán)重。解決刀具夾緊裝置不平衡的辦法有采用自動平衡主軸系統(tǒng)或采用力收縮式夾緊裝置。 5.改進(jìn)切屑和粉塵捕集系統(tǒng)：通過與刀具幾何形狀相匹配的幾何形狀優(yōu)化的抽吸罩和非接觸式密封元件等可大大提高切屑和粉塵的捕集率(95%以上)。在某些加工情況下，刀具外面無需安排粉塵和切屑抽吸裝置，而是通過刀具內(nèi)部將粉塵和切屑輸送出來。將來效率高的抽吸裝置在同樣的排屑能力下抽吸的空氣量可僅為現(xiàn)在的一半。例如：當(dāng)主抽氣管直徑為160 mm，空氣原始速度為28 m/sec時，每單班作業(yè)時間可少吸入幾乎200萬m3的空氣，大大節(jié)約了抽吸空氣的能量和冬天加熱空氣的能量。 三、刀具方面 1.隨著木材加工高速化和高功效化，要求刀具具有更高的耐用度。否則經(jīng)常更換刀具影響機(jī)器和設(shè)備的生產(chǎn)率。為提高刀具耐用度必須優(yōu)化切削刃幾何形狀和提高切削刃材料的耐用度。 2.采用智能化刀具夾緊裝置可迅速更換刀具減少更換刀具時間。 3.進(jìn)給速度不僅可隨轉(zhuǎn)速增加而提高，而且可隨切削圓上能安排的切削刃數(shù)增加而提高。當(dāng)前柄式刀具切削刃數(shù)少，進(jìn)一步提高功效的可能小。 4.隨著切削速度和進(jìn)給速度的提高，排除切屑問題突出起來，必須優(yōu)化刀具排屑槽幾何形狀，順利而可靠地接納和排出切屑。 5.刀具更換的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是規(guī)定的最低加工質(zhì)量。加工質(zhì)量隨著切削刃磨損而變壞。所有使切削刃尖上作用力增加的影響因素均降低加工質(zhì)量。 6.高速高功效木材加工條件下，刀具的一些機(jī)理和關(guān)系的規(guī)律性在相當(dāng)大程度上是未知的(例如：切削力分力、切削刃楔角和加工質(zhì)量之間關(guān)系)。甚至迄今為止的計(jì)算切削力的基礎(chǔ)也必須再認(rèn)真考慮。特別在高功效木材加工時，關(guān)于刀具作用力的認(rèn)識對確定傳動裝置和軸承的尺寸和保證刀具安全是必需的。 7.刀具生產(chǎn)廠越來越注意其產(chǎn)品的一些附屬性能，例如所謂LSD(德語縮寫：L-Leiser-輕聲，S-Straubarm-少塵，D-Dünner-薄些)性能。即要降低刀具噪聲水平，有效地排出切屑和粉塵，刀具(如鋸)薄些以節(jié)約木材(特別是珍貴木材)。 四、普通木工機(jī)床 各類普通刨、鋸、鉆、銑機(jī)床在木材加工中仍占有相當(dāng)重要的地位，特別在木材加工手工業(yè)和中、小企業(yè)中。這些機(jī)床的發(fā)展方向是：簡單方便的操縱和控制機(jī)構(gòu)，機(jī)器調(diào)整方便和調(diào)整時間短，經(jīng)短時間培訓(xùn)即可操作，按人機(jī)工效學(xué)原則來改進(jìn)和設(shè)計(jì)機(jī)器的結(jié)構(gòu)。 五、CNC加工中心計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)加工中心能在工件一次裝夾情況下將木材加工中多道工序集中于其上進(jìn)行，適用于加工品種更換頻繁、形狀復(fù)雜、精度要求高、生產(chǎn)批量不大而生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品。CNC加工中心一般有4～6根控制軸，多數(shù)為四或五軸式。在X、Y軸最大運(yùn)行速度可達(dá)140 m/min。擺動軸擺動角度大多為0～360°、±360°、±180°。主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)40 000 r/min，主軸最大功率達(dá)24 kW。刀具庫最大容量達(dá)100把刀具。 六、柔性加工系統(tǒng)柔性加工系統(tǒng)是一種由計(jì)算機(jī)控制的制造系統(tǒng)，生產(chǎn)過程由一中央計(jì)算機(jī)調(diào)度，各工位由若干計(jì)算機(jī)控制。適合于多品種小批量木材加工特別是家具工業(yè)。柔性制造系統(tǒng)由CAD/CAM、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化運(yùn)輸和倉庫等系統(tǒng)組成。 七、自動化生產(chǎn)線 對于工業(yè)化木材加工，如：人造板、門、窗戶、各種地板塊、某些產(chǎn)量大的家具的生產(chǎn)，一般采用由專用機(jī)器組成的自動化生產(chǎn)線。 八、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的應(yīng)用 1.廣泛采用傳感器監(jiān)控工件、刀具、機(jī)器重要部件和工作過程。隨著機(jī)器工作速度和功效的提高，要求各種傳感器精確度、靈敏性和掃描頻率進(jìn)一步提高。 2.電子計(jì)算機(jī)已廣泛用于CNC加工中心，柔性加工系統(tǒng)和自動化生產(chǎn)線中。 3.機(jī)器人在木材加工中主要用于一些沉重、有危險、有害于健康的作業(yè)，如：搬運(yùn)、裝卸、裝配、研磨、噴涂等。 4.工件識別系統(tǒng)可用來識別和跟蹤工件，該系統(tǒng)按“指印法”起作用。可藉助于高分辨率的圖像處理技術(shù)對工件木材和人造板的特有結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，并可對工件進(jìn)行跟蹤。另外，可將生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)和顧客有關(guān)的數(shù)據(jù)貯存于“指紋文件”中。 5.將來在木材加工中采用自動化質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，高功效計(jì)算機(jī)用于圖像處理在線測量系統(tǒng)和應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等可能開發(fā)出智能化制造系統(tǒng)。 6.利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進(jìn)行機(jī)器和設(shè)備的遠(yuǎn)程維修，使生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。