半自動(dòng)裁板機(jī)及板材加工設(shè)備的設(shè)計(jì)

白云峰++張樹玲++王芳芳

摘 要：本文介紹一種自行設(shè)計(jì)的自動(dòng)送料、雙頭鋸切削的新型板材加工設(shè)備。該設(shè)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(hù)使用方便、易于拆卸與安裝、可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)操作等特點(diǎn)，并可用于橡膠板、實(shí)木板等多種材料的板材加工，還具有自動(dòng)按壓、導(dǎo)向以及簡單定位的多種功能。

關(guān)鍵詞：木材加工機(jī)械 自動(dòng)送料 雙頭鋸 框架式機(jī)架

中圖分類號(hào)：S22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（c）-0074-02

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的人造板制造業(yè)一直保持著高速發(fā)展的勢(shì)頭，人造板市場需求將達(dá)到8000萬m2，年均復(fù)合增長率將超過10%。而且在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)人造板都將存在很大的發(fā)展?jié)摿?，原因在于它的彎曲?qiáng)度和彎曲模量都比較高。例如：木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為25MPa和3.0GPa左右，在家具制造、室內(nèi)裝修、車輛、艦船、包裝、建筑施工、工藝品產(chǎn)等行業(yè)都有大量應(yīng)用。對(duì)于人造板的加工國內(nèi)大多還是以手動(dòng)圓盤鋸機(jī)為主，無論在生產(chǎn)效率還是加工精度方面都不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，因此近年來形式多樣的裁板機(jī)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展和重視，經(jīng)過研究，傳統(tǒng)的手動(dòng)圓盤鋸缺點(diǎn)較多，即傳統(tǒng)的裁板機(jī)是采用軌條和滑軌的配合來完成工作，若導(dǎo)軌兩部件中有一部件損壞就會(huì)影響到另一部件工作，最終導(dǎo)致整臺(tái)設(shè)備癱瘓。傳統(tǒng)的板材加工設(shè)備還有其他的缺點(diǎn)，如使用壽命短、工作效率低、安全性差、所需工人數(shù)量多及勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)鋸片的阻力大小和方向在整個(gè)加工過程中始終是變化的、不規(guī)律的，若受到較大的沖擊載荷和激勵(lì)，圓盤鋸將發(fā)生微量變形或者明顯變形，久而久之，鋸片的內(nèi)部將會(huì)有應(yīng)力集中的現(xiàn)象存在，同時(shí)它的疲勞強(qiáng)度也將下降。為實(shí)現(xiàn)板材的自動(dòng)送料、精確加工的功用，設(shè)計(jì)一臺(tái)半自動(dòng)裁板機(jī)及板材加工設(shè)備尤為重要。

1 板材加工鋸片分析

鋸片在板材加工時(shí)容易發(fā)熱和磨損，造成發(fā)熱與磨損因素有很多，其中以木材種類、干濕程度、進(jìn)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(fā)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(guī)定相同的工作量，通過改變進(jìn)料速度來研究鋸片的發(fā)熱與磨損。試驗(yàn)結(jié)果表明，通過增加快進(jìn)料速度來提前完成工作，將會(huì)使鋸片的發(fā)熱量和磨損量明顯增加，并且板材進(jìn)料速度過快，將會(huì)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(shí)鋸片的高速回轉(zhuǎn)將激起鋸片的震動(dòng)，發(fā)熱與震動(dòng)的存在將會(huì)造成鋸切工件表面質(zhì)量下降。

2 總體結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 總體結(jié)構(gòu)

該設(shè)備主要由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、夾緊送料機(jī)構(gòu)、框架式機(jī)架、可折疊板凳、可前后移動(dòng)雙頭鋸和行走裝置等幾部分組成。

2.2 工作原理

首先，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)個(gè)人身高要求調(diào)整立柱高度。其次，通過轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠把手，驅(qū)動(dòng)滑輪底座沿絲杠長度方向移動(dòng)，使鋸片移動(dòng)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(yuǎn)離滑輪主體的端部與絲杠螺紋連接，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接于機(jī)架的橫梁上，絲杠與兩根側(cè)桿軸向限位連接，即絲杠相對(duì)于機(jī)架僅實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而無法移動(dòng)，可以將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為鋸片的前后移動(dòng)。最后，接通動(dòng)力開關(guān)對(duì)板材進(jìn)行加工。送料裝置中橡膠輪在鏈條的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。將板材放在夾緊輸送機(jī)構(gòu)中，通過扳動(dòng)夾緊手柄，板材將會(huì)被送料裝置中的橡膠輪所夾緊。根據(jù)板材厚度進(jìn)行鋸口高度調(diào)節(jié)，即板材的厚度小于第一圓盤鋸的鋸口高度時(shí)，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(shí)，可以同時(shí)使用兩組圓盤鋸來完成板材加工。根據(jù)兩組圓盤鋸鋸片高度差的大小來調(diào)節(jié)進(jìn)料的平均速度。在本設(shè)計(jì)中，通過調(diào)查室內(nèi)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(shí)，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(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

3.1 夾緊輸送裝置的設(shè)計(jì)

夾緊輸送機(jī)構(gòu)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(tǒng)板材加工時(shí)，需要對(duì)定位擋板進(jìn)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(jìn)行尺寸測(cè)量。板材加工時(shí)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(jìn)料速度需要手動(dòng)控制。為了解決以上問題，設(shè)計(jì)了夾緊送料機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓緊、送料、防跑偏、防轉(zhuǎn)動(dòng)和尺寸定位等。夾緊輸送機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)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(cè)，每個(gè)夾緊輸送單元與框架式機(jī)架滑動(dòng)連接，夾緊輸送機(jī)構(gòu)與板材的前進(jìn)方向垂直，且與工作臺(tái)面平行。即夾緊輸送機(jī)構(gòu)可以沿工作臺(tái)面的寬度方向滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)不同寬度板材的加工。

3.2 裁板機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

板材加工機(jī)構(gòu)由雙頭鋸、調(diào)整組件和滑動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成，工作臺(tái)面上設(shè)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(dòng)；第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件與調(diào)整組件中的絲杠螺紋連接，調(diào)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(duì)于所述工作臺(tái)面同步移動(dòng)。調(diào)整組件與框架式機(jī)架螺紋連接。調(diào)整組件包括絲杠和把手，絲桿與兩根側(cè)桿軸向螺紋連接。通過搖動(dòng)手柄使得螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)雙頭鋸的前后移動(dòng)。當(dāng)加工尺寸較大板材時(shí)，將第一圓盤鋸組件和第二圓盤鋸組件向后移動(dòng)，可滿足板材加工時(shí)的緩沖距離。若加工較小的板材時(shí)可將雙頭鋸向前移動(dòng)，便于工人對(duì)板材進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

該設(shè)備與傳統(tǒng)板材加工設(shè)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(shí)完成板材的自動(dòng)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(fā)熱和磨損在一定的程度上得到減少。整臺(tái)設(shè)備雖然可以滿足板材的自動(dòng)送料和板材加工，但是板材在自動(dòng)送料前期需要工人將板材放入自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)中的橡膠輪上。板材加工所需尺寸需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，后期工作希望能夠?qū)ζ湓黾幼詣?dòng)放板裝置，同時(shí)增設(shè)自動(dòng)定位裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)板材進(jìn)行自動(dòng)尺寸定位。

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