精益化實木備料加工技術分析

趙霏越，富艷春

(南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院，江蘇 南京 210037)

我國家具產業(yè)雖發(fā)展迅速，但仍面臨著轉型壓力，且其產品加工方面仍存在諸多問題，加工成本過高是其中之一[1-2]?？v觀實木木制品的整個生產加工過程，決定企業(yè)生產成本的最關鍵工序就是備料加工。通過成本分析得出材料成本占總成本的50%以上，而實木成本又占整個材料成本的50%以上[3]。實木家具企業(yè)如何在競爭激烈的市場中贏得一席之地，成本控制至關重要，而通過對備料工段的精細化管理，應用合適的工藝和設備，進而提高木材加工出材率，可以在很大程度上降低生產成本。

如今大多數實木家具廠使用的原材料均為進口材，備料工段的加工過程一般可概括為縱切定寬、橫截定長、指接接長以及拼板加工。本文以德國威力集團的實木加工技術為例，通過對實木家具備料工段的加工拆解，闡述如何通過工藝和設備的配合，達到提高出材率的目的。

1 精益化縱切加工工序、橫截加工技術

1.1 精益化縱切加工工序

目前市面上用量較大的木材多為從美國、非洲、歐洲等地進口的木材，而且原材料木材以不等寬木材為主。在加工該類木材時，如果采用傳統(tǒng)固定多片鋸進行定寬加工，就不可避免地產生大量的邊條，導致木材的浪費。德國威力集團生產的優(yōu)選縱切鋸能很好地解決上述問題，該優(yōu)選縱切鋸具有鋸片調節(jié)裝置，可根據原材料的特性調整鋸片位置，實現(xiàn)材料經濟合理利用并獲得最大出材率的目的。不僅如此，通過優(yōu)選功能還可盡量避免從裂紋、節(jié)子等缺陷中間下鋸，進而提高后續(xù)橫截鋸的出材率。該鋸機鋸切可以有效減少加工過程中的廢料，使因天然因素導致對木材的消耗降低，實現(xiàn)材料的更大化利用[4]。優(yōu)選縱切鋸與固定多片鋸鋸切示意圖如圖1所示。

圖1 鋸切示意圖

此外，根據筆者對設備優(yōu)選多片鋸設備性能的了解，在確保木材干燥性能優(yōu)良而且木材在使用多片鋸鋸切之前經過雙面刨刨光過，有良好鋸切加工基準面的前提下，通過性能優(yōu)良的優(yōu)選多片鋸鋸切出來的板條具有很好的直角度，該鋸切板條可以直接進行拼板加工。在我國絕大多數實木家具企業(yè)中，拼板料在拼板前要經過四面刨進行刨光加工，用于保證拼板面和上下面的直角度，通過優(yōu)選多片鋸加工后的板條，可以直接去做拼板，節(jié)省了四面刨的工序。這樣不僅節(jié)省了設備、縮減了工藝流程，還大大提高了木材的出材率。在國內已經有多家家具廠的前端備料工段在使用此種工藝，但此種工藝是否適用所有家具廠，需要統(tǒng)籌考慮企業(yè)所用木材、使用的設備性能和刀具情況。

綜上所述，通過使用高精度的優(yōu)選多片鋸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定多片鋸，可以通過寬度套裁優(yōu)選提高木材加工出材率，而且通過選擇合適的設備和刀具，可以實現(xiàn)直拼的鋸切質量，進而又進一步提高了木材的出材率。當下大徑級木材資源逐年銳減[5]，提高木材利用效率有著更加重要的意義。根據客戶實際使用經驗，使用優(yōu)選多片鋸代替?zhèn)鹘y(tǒng)固定多片鋸，出材率可提高5%～10%。

1.2 精益化橫截加工技術

在橫截加工工序方面，要求將板材上的缺陷截除并且按照家具部件的長度要求進行定長加工。傳統(tǒng)的加工方式是由工人測量板材長度，然后根據所需板材的長度和板材表面缺陷情況進行鋸切。這種加工方式對操作人員的經驗和責任心都有很高的要求，并且在鋸切過程中無法全面考慮長度、價值和數量等因素，不能進行最為合理的橫向鋸切，降低了出材率，浪費木材。利用優(yōu)選橫截鋸便可較好地處理該問題。在整個鋸切過程中工人只需劃線、放料和撿料，剩下的工作全部由機器完成：測量站自動測量板材長度和缺陷位置，需要的木材長度、數量、產品價值錄入到設備控制系統(tǒng)中，由設備控制系統(tǒng)自動計算出最佳出材率和最高利潤的優(yōu)化方案，指導橫截鋸進行鋸切。在整個加工過程中減少了人為干預，降低對操作人員的要求，并發(fā)揮設備計算能力優(yōu)于人類的特點，最終實現(xiàn)高效和高出材率的橫截加工。

2 精益化指接接長和木材拼板技術

2.1 精益化指接接長技術

為了更大限度地利用木材，實現(xiàn)短料長用，減少浪費，劣材優(yōu)用，可將木材在長度方向上膠接起來。大多在木材端部加工出榫，經涂膠和加壓拼接而成[6]。由其加工方式可知，在保證指接材強度的前提下，榫頭的長度越短，節(jié)省的木料就越多。傳統(tǒng)的指接機由于加工精度不高，指榫之間接合不夠緊密，因此只能通過加工較長的指榫來滿足強度要求，故一般指榫榫頭的長度為10/11 mm。可見想減少木材在指接過程中的浪費，必須提高銑齒精度，減小齒榫長度。由德國威力集團生產的銑齒機精度非常高，在銑齒齒長為4 mm的情況下即可滿足家具用材的強度要求，這樣每根指接料就可節(jié)省10 mm左右的板材，很大程度上提高了木材的利用率，減少材料浪費。

2.2 精益化木材拼板技術

實木拼板是實木家具很重要的零件組成[7]。在木材加工利用中，木材拼板是非常重要的加工環(huán)節(jié)，該工藝是避免木材各向異性和干縮濕漲天然缺陷的有效方法，也是改進木材材質、節(jié)約天然資源、拓展木材使用范圍和設計領域最直接的途徑。隨著當前木材資源日益匱乏，尤其是珍貴木材和大徑級木材的急速減少，拼板工藝成為家具企業(yè)普遍使用的方法。為滿足零部件的不同需求，使用不同拼板工藝制得在厚度與幅面上均可變化和延伸的板方材[8]，如檜木拼接可用作面板[9]。

拼板過程中要提高木材的利用率，減少廢品量和后續(xù)的砂光量，就必須保證拼板前木板有很好的直角度，拼板時最大限度地減少縱向和橫向錯位，并同時保證持久耐用的膠合質量。傳統(tǒng)的拼板壓機主要有星型壓機和風車式壓機兩種，但這兩種壓機制得產品在垂直方向錯位較大，拼板質量受人為因素影響嚴重。且其施膠量無法得到控制，用量過大將增加生產成本。膠黏劑在固化過程中形成與膠合力相反的內應力，會降低拼板的膠合強度[10]。經過改良的拼板機通過在設備上方和側向配置獨立施壓元件的方法，保證板材垂直方向的錯位被減到最小，從而減少了后續(xù)板材所需的砂光量，提高木材利用率；用高頻加熱法固化膠液，減少耗時，提高了生產效率。此外，該拼板機帶自動涂膠功能，在板材側面涂成幾條膠線，涂膠量可控制，根據客戶使用結果可知，與傳統(tǒng)拼板機相比該拼板機可節(jié)省約40%的膠用量。涂膠、膠線展示如圖所示2。

圖2 拼板機自動涂膠裝置

3 小結

利用新技術、新設備備料，提高生產效率的同時較大程度上減少了因木材缺陷導致的材料浪費，可有效從原材料使用方面降低消耗。與此同時采用先進合理的加工方案，結合鋸片優(yōu)選調節(jié)、高精度加工、精益化接長與拼接等工序達到既減少加工工序又提高木材出材率的目的。并在一定程度上減少家具制造中的人力投入，節(jié)省人工、降耗增效。最終使企業(yè)成本降低，實現(xiàn)精益化備料加工。