半自动裁板机及板材加工设备的设计

白云峰++张树玲++王芳芳

摘 要：本文介绍一种自行设计的自动送料、双头锯切削的新型板材加工设备。该设备的最大切削厚度约为30mm，具有加工效率高、切削速度快、维护使用方便、易于拆卸与安装、可实现半自动操作等特点，并可用于橡胶板、实木板等多种材料的板材加工，还具有自动按压、导向以及简单定位的多种功能。

关键词：木材加工机械 自动送料 双头锯 框架式机架

中图分类号：S22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0074-02

进入21世纪以来，我国的人造板制造业一直保持着高速发展的势头，人造板市场需求将达到8000万m2，年均复合增长率将超过10%。而且在未来很长的一段时间内人造板都将存在很大的发展潜力，原因在于它的弯曲强度和弯曲模量都比较高。例如：木塑复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别为25MPa和3.0GPa左右，在家具制造、室内装修、车辆、舰船、包装、建筑施工、工艺品产等行业都有大量应用。对于人造板的加工国内大多还是以手动圆盘锯机为主，无论在生产效率还是加工精度方面都不能满足现代生产的需求，因此近年來形式多样的裁板机应运而生并得到迅速发展和重视，经过研究，传统的手动圆盘锯缺点较多，即传统的裁板机是采用轨条和滑轨的配合来完成工作，若导轨两部件中有一部件损坏就会影响到另一部件工作，最终导致整台设备瘫痪。传统的板材加工设备还有其他的缺点，如使用寿命短、工作效率低、安全性差、所需工人数量多及劳动强度高等。由于在板材的加工过程中锯口是先由小变大，后由大变小，所以板材对锯片的阻力大小和方向在整个加工过程中始终是变化的、不规律的，若受到较大的冲击载荷和激励，圆盘锯将发生微量变形或者明显变形，久而久之，锯片的内部将会有应力集中的现象存在，同时它的疲劳强度也将下降。为实现板材的自动送料、精确加工的功用，设计一台半自动裁板机及板材加工设备尤为重要。

1 板材加工锯片分析

锯片在板材加工时容易发热和磨损，造成发热与磨损因素有很多，其中以木材种类、干湿程度、进料速度、切削速度及锯口高度等为主要因素。我们可以利用控制变量法来研究锯片的发热与磨损。首先，我们要保证木材种类、干湿程度以及锯口高度等条件相同。其次，规定相同的工作量，通过改变进料速度来研究锯片的发热与磨损。试验结果表明，通过增加快进料速度来提前完成工作，将会使锯片的发热量和磨损量明显增加，并且板材进料速度过快，将会造成圆锯片与工件的摩擦力增加，引起锯片边缘温度升高，同时锯片的高速回转将激起锯片的震动，发热与震动的存在将会造成锯切工件表面质量下降。

2 总体结构和工作原理

2.1 总体结构

该设备主要由动力装置、传动装置、夹紧送料机构、框架式机架、可折叠板凳、可前后移动双头锯和行走装置等几部分组成。

2.2 工作原理

首先，对该设备进行设计，并根据个人身高要求调整立柱高度。其次，通过转动丝杠把手，驱动滑轮底座沿丝杠长度方向移动，使锯片移动至不同加工位置，以此满足不同尺寸板材的加工需求。由于滑轮底座与圆盘锯固定连接，滑轮底座远离滑轮主体的端部与丝杠螺纹连接，丝杠转动链接于机架的横梁上，丝杠与两根侧杆轴向限位连接，即丝杠相对于机架仅实现转动，而无法移动，可以将丝杠的旋转运动转换为锯片的前后移动。最后，接通动力开关对板材进行加工。送料装置中橡胶轮在链条的驱动下实现匀速转动。将板材放在夹紧输送机构中，通过扳动夹紧手柄，板材将会被送料装置中的橡胶轮所夹紧。根据板材厚度进行锯口高度调节，即板材的厚度小于第一圆盘锯的锯口高度时，只使用第一圆盘锯锯片来完成板材加工。若板材厚度大于第一圆盘锯锯口高度时，可以同时使用两组圆盘锯来完成板材加工。根据两组圆盘锯锯片高度差的大小来调节进料的平均速度。在本设计中，通过调查室内装修板材的厚度，最终将两组圆盘锯锯口高度差定为15mm。板材加工时，第一圆盘锯组加工板材一半的厚度，余下未切割的厚度由第二圆盘锯来完成加工。

3 关键部件的设计

3.1 夹紧输送装置的设计

夹紧输送机构主要是由输送装置架、夹紧组件、输送组件以及限位组件组成。

传统板材加工时，需要对定位挡板进行多次定位，获得所需板材加工尺寸。定位程序比较繁琐，需要多次的拔钉、钉钉，并多次地用刻度尺进行尺寸测量。板材加工时需要人工按压、推送板材，最重要的是安全性极差，并且板材的进料速度需要手动控制。为了解决以上问题，设计了夹紧送料机构来实现自动压紧、送料、防跑偏、防转动和尺寸定位等。夹紧输送机构包括两个输送单元，每一单元由带有链条盘的橡胶滚轮组成，分别位于板材输送方向两侧，每个夹紧输送单元与框架式机架滑动连接，夹紧输送机构与板材的前进方向垂直，且与工作台面平行。即夹紧输送机构可以沿工作台面的宽度方向滑动，从而实现不同宽度板材的加工。

3.2 裁板机构的设计

板材加工机构由双头锯、调整组件和滑动机构所组成，工作台面上设置有条形槽，便于第一圆盘锯组件和第二圆盘锯组件沿所述条形槽的长度方向移动；第一圆盘锯组件和第二圆盘锯组件与调整组件中的丝杠螺纹连接，调整组件使所述第一圆盘锯组件和第二圆盘锯组件沿所述条形槽的长度方向相对于所述工作台面同步移动。调整组件与框架式机架螺纹连接。调整组件包括丝杠和把手，丝杆与两根侧杆轴向螺纹连接。通过摇动手柄使得螺杆转动，从而实现双头锯的前后移动。当加工尺寸较大板材时，将第一圆盘锯组件和第二圆盘锯组件向后移动，可满足板材加工时的缓冲距离。若加工较小的板材时可将双头锯向前移动，便于工人对板材进行操作。

4 结语

该设备与传统板材加工设备相比，极大地提高了工作效率，使得操作流程得到很大程度的简化，可同时完成板材的自动送料和加工，无需人工按压和推送，并且双头锯的存在使得锯片的发热和磨损在一定的程度上得到减少。整台设备虽然可以满足板材的自动送料和板材加工，但是板材在自动送料前期需要工人将板材放入自动送料机构中的橡胶轮上。板材加工所需尺寸需要手动调节，后期工作希望能够对其增加自动放板装置，同时增设自动定位装置，实现对板材进行自动尺寸定位。

参考文献

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