科学技术在我国林业木工机械中的应用

王伟波

摘要：本文通过对林业木工机械技术的基本概述，介绍了参数化设计技术，传感器技术，数控技术，在目前林业木工机械加工中的应用。

关键词：林业；木工机械；参数；传感器；数控

发展林业木工机械技术，就是要应用现代科学技术，提高林业木工机械经营集约度、实现林业信息化、进入信息高速建设的重要前提，是实现加速林业建设的重要手段，

一、参数化技术在木材机械设计中的应用

采用参数化设计技术，可以为木材加工机械快速设计搭建平台，并能快速准确地得到所设计机械的数学模型，进而得到参数化的三维实体模型，然后应用动力学仿真软件如ADAMS进行动力学分析，应用有限元分析软件如ANSYS对模型进行结构静力学、动力学分析以确定最佳的结构参数。开发的软件提供了集成产品的三维造型设计、加工、分析及绘图等功能完整的CAD/CAE/CAM解决方案。其最主要的特点是参数化可自动给零件中特征间的相对位置尺寸和形状。

1.Pro/对每个零件或组件模型都有一个设计步骤，它是零件与组件自动化设计的一种有效工具。设计人员可应用类似BASIC的高级语言并根据需要设计。通过人机交互的方式来控制系统参数包括特征的出现与否、尺寸的大小、零件与组件的出现与否、零件与组件的个数等。利用此工具可以将某些需要经常更改的步骤或尺寸，以语句的方式写入，使每个使用这些零件的普通人员也能明白，如何操作在使用过程中只需输入关键的参数便可直接生成零件。

2.Pro/E参数化技术在木工机械设计中的应用。在木材加工设备的研发设计中，参数化技术也得到了充分的体现。建立木工槽铣刀的初始三维模型通过垂直、平行、相切等约束和尺寸标注对初始模型进行完全约束：建立参数间的关联关系以铣刀齿数、铣刀刀距中心角、铣刀刀体厚度、铣刀轴孔直径和铣刀刃口长度命名初始建模时系统默认的内部参数并根据木工槽铣刀的齿数、刀具最大半径、刀体厚度、铣刀与轴的装配要求以及刀具性能和几何约束建立参数间的关联关系。

3.定制用户界面对木工槽铣刀的模型参数进行修改。该研究针对植保喷头试验研究的特点，分析了影响喷头性能的规律，确定了喷头可修改的结构参数。分析了影响喷雾量Q和喷雾角β的结构参数，然后应用rTlkt对rE功能进行扩展，利用VC展开了人机交互界面。

二、传感器技术在精确木工机械中的应用

目前，我国开展了树形自动分析、林业作业规划等研究工作。开展GPS和其他传感器技术，提高林业机器系统的性能和生产效率。目前单项的GPS形式应用于林业生产向集成技术转变。林业生产系统作为一个多组分的复杂系统，应该在计算机集成系统框架下，有效地融合GPS、GIS、RS等数据，解决林业技术加工信息在空间数据类型的多样性，如地理统计数据、栅格数据、点数据等。利用智能DSS以及VRT等，使林业生产成为一个高效、柔性和开放的体系，从而实现林业生产的标准化、规范化、开放性，建立基于信息流融合的精确林业系统。南京林业大学提出了“精确林业工程系统”。研究内容包括：精确林业体系结构、精确控制林业生产的智能决策支持系统、可变量控制技术等，实现基以最小资源投入、最小环境危害和最大产出效益为目标，建立关于林业木工机械系统战略思想的精确林业微观管理加工系统。

三、数控技术在木工制榫机械上的应用

我们通常见到的榫头有方榫、圆榫、腰圆榫等等，对于这些形状各异的木榫，采用过去传统的开榫模式基本都是手工开榫、机械开榫或者仿形开榫，这样需要大量的工装、模具、但是也难以适应现代快速多变的市场经济。由于传统机械的局限性零件的加工精度不高，更为明显的问题就是加工效率低工人劳动强度高。所以将数控技术应用到木工机械上来是迫在眉睫的问题。

1.数控系统的应用特点。数控系统采用中文液晶显示控制精度达到最大加工速度，通过图形和文字提示掌握操作并了解加工信息。操作者只要将木榫的形状特征参数输入到数控系统中，进行简单的选择就可以自动加工出各种不同尺寸、不同形状、不同组合的木榫，其使用非常方便，调整非常简单操作非常容易，采用型数控系统作为控制单元再配套两轴交流驱动单元，这种组合方式也是当今金属加工机床数控配套的主流的先进产品，同时还可以加工榫头或者榫孔的两用设备。这种配套方式容易实现制榫机的数控化。如何将复杂的运动要求、各种的形状特征、变化的尺寸组合能够简单归纳，操作人员只要输入简单特征参数，就可以自动在数控系统内部进行计算编程，完成产品开发的基本要点。有了这样的归纳以后，用户就可以将千变万化的榫头，按照分类直接选择加工类型，然后分别输入相应参数。对于矩形榫就输入相应数据，再选择加工速度和快进速度就可以了，操作十分简捷非常容易掌握。同时数控系统还具有手动功能、自动记数功能等连续加工功能。目前，经过数百家用户的使用，证明了一型数控系统的设计完全满足制榫机的要求。

2.木工机械数控化的前景。制榫机数控系统的应用仅仅是数控在木工机械上应用的一个产品。发展各种木工机械的数控化技术，逐步使各种木制品加工的数控木工机械向高精度、高集成方向发展是我国木工机械发展的必由之路。我国木工机械应该从数控技术的普及入手。木工机械的数控化的需求，会加速每个木工机械的生产。由于现在国产数控系统的技术和质量的提高，并且借助许多金属切削数控机床上的配套考核，这样就为我国木工机械数控化奠定了良好的基础。