木材加工智能数控机械自动化改造分析

刘杰 段伟洋 杨志方

摘 要：随着科学技术不断发展与建设，木材加工机械制造已经逐渐朝着现代化和智能化方向发展。通过智能数控机械自动化改造的应用，使木材的精细化加工程度得到极大的提升。下面本文对木材加工设备智能化发展的情况进行分析，探讨智能数控机械自动化改造技术的难点和重点，进而提出具体的改造措施，以供参考。

关键词：木材加工;智能数控机械;自动化改造

前  言：

自从上世纪八十年代起，我国从国外陆续引进一些高科技形式的木材加工机械设备，由此提高我国木材加工的效率与质量，较大程度的增加我国木制品的生产能力，并且促进我国在木材加工机械操作向着自动化方向发展。在近些年我国科技飞速发展的背景下，互联网技术与AI智能技术在不断的发展，特别是5G技术、区块链技术以及物联网等新技术的逐渐成熟与完善，在各个行业中都有着重要的意义和作用。因此在木材加工机械的智能数控自动化改造方面也有着良好的发展前景。

1、木材加工设备智能化发展状况分析

1.1国外发展状况

经过数十年的发展，目前德国、芬兰以及意大利等国家的木材加工设备机械化与自动化水平都处于世界领先水平，尤其是在德国制造的板压机、铺装机以及刨片机等设备的技术水平和生产能力一直引领着全世界的机械自动化水平的上升[1]。另外在加拿大的全自动制材生产线，其加工能力、自动化和智能化水平也在显著提升，并且在我国的一些木材进口方面和港口城市中得到广泛应用。芬兰在木浆造纸和纤维板生产中所应用的热磨机以及胶合板自动生产线都处于世界领先水平，目前芬兰又在此基础上增加了智能化数控技术，但是由于其所需要的设备价格较为昂贵，导致其在我国的推广力度较小。

1.2国内发展状况

我国在长期研究木材加工机械设备升级到智能数控设备期间，一直处于瓶颈期，但是随着互联网与大数据技术的不断发展与应用，在此过程中，我国的木材加工智能数控设备在较多领域中都实现了突破。

（1）人工智能的应用。结合大量的实验与数据信息得出，我国在人工智能机械设备方面的某些研究要优于国外的一些产品，例如我国生产的多片锯材加工数控设备。其从外形分析来看，属于一种多片锯木的加工设备，数控终端作为其中央控制系统，但是在进料口方面都有着明显的差别，在国外的机械设备中，其仅可以对锯材进行加工，而我国所制造的机械装置可以直接加工原木[2]。在这种优化情况下，对于木材的加工程序而言，不仅能够极大的节省加工全过程的时间，并且其智能化的总体优势比较明显，无论是成品还是原木都可以结合实际应用来决定其具体的厚度。

（2）数控技术的应用。现阶段我国木材加工机械设备所使用的数控程序大多数都是以PLC为主，并且都是单机控制，应用较为广泛。在实际操作中，相关的操作人员必须结合机械操作说明书进行机械操控，熟悉之后再进行编程作业。如果在编程期间利用的是图形编程器或者是软件包编程，则可以直接实施编程。如果是利用手持编程器进行编程，首先应当先画出梯形图，然后再进行编程作业，这样不仅可以提高编程的速度，并且可以减少错误率。等到编程结束之后各个动作正常，才可以进行设备的调试。

2、木材加工智能数控机械自动化改造方面存在的难点分析

2.1喷漆加工设备没有良好的匹配性

很多木材加工设备生产企业都在实施数控机械改造后，开始研究木材的一体化加工过程，但是在实际操作中仍旧存在较多问题[3]。在传统加工期间，其喷漆工艺的实施有着较高的密闭性要求，但是由于在数控加工过程多是采用密闭加工的方式，一些技术人员需要将其进行智能化升级改造，将喷面与喷枪的距离控制在300到400mm之间，其中喷枪的走位与移动角度也基本可以实现智能化控制，但是需要喷枪与喷涂面保持平行状态且垂直与喷涂面，特别是禁止实现弧度摆动，因此受到喷枪摇臂工作弧度的限制作业，难以在密闭的木材加工数控设备中实现。

2.2镭射丝印程序连贯性执行不高

传统木材加工工艺所设计的丝印工艺都是一种独立操作形式，该工艺可以提升商业的附加值。在实施机械化改造之后，相关的技术人员已经尝试将镭射丝印的程序与机加工程序融合在一起，但是在实际运行状态来看，效果并不能达到理想状态。由于在丝印期间不能将焊盘盖上，如果将其改在上面，不能进行丝印的上锡作业，影响板材的装贴。在一般的板厂设计期间要求预留出8mil的间距，如果PCB的面积有限，可以较少一般的预留间距。另外在实际数控程序运行期间，由于焊盘的作用导致加工刀具受到损害，因此一般都会盖上焊盘，进而将焊盘中的丝印部分去除掉，保证上锡作业顺利实施，但是如果这样操作一定会影响镭射丝印的质量与效果。

3、木材加工智能数控机械自动化改造措施

3.1减少“一站式”的加工难度

基于木材加工智能数控设备的人工智能化改造分析，需要结合传统的“1+1>2”的思路进行改造，实施“0.5+0.5=1”的设计思路。目前在改造期间，逐渐实现了“一体化”或者“一站式”的作业模式，能够在基本上提升木材的加工质量与精密程度，但是也在一定程度上增加了加工作业的强度[4]。另外在实施喷漆工艺与数控机械设备结合期间，需要将数控机械作业面与喷枪进行有限度的分离，这样可以有效的保证喷枪摇臂与机械端不会产生任何交叉的影响，并且在镭射丝印方面也可以采取这样的方式。虽然这样的操作模式会在一定程度上增加机械操作端的体积，但是从实际运行情况来看，也能够提升其具体的生产效率。

同时在改造期间，需要将曲线锯（用于金属加工）与多锯刀（用于木材加工）实施有机结合，这样可以增加刀具切割能力，提升木材的生产效率。如果在实际工作中发现板材与切割线一边完全平行，可以利用金属导架作为辅助。因为在下刀期间，可能其中的锯条会首先接触到木板，这样就会导致导轨与木板的基础不够充分。同时需要将锯子底座的两颗固定螺丝松开，保证下刀的尺寸精准。在试用期间，需要保证在板材的基准边紧靠大头的一段，另一端需要插入到底座的预留孔内，这样可以实现科学的导轨设计。然后通过激光与数控技术加以控制，保证生产的精度要求。

3.2优化识别能力

由于在智能数控机械改造方面，关于识别技术方面的问题较多，因此需要相关的技术人员在根本上优化其智能系统的识别能力。在基础调件允许的情况下，可以结合大数据人工智能分析程序，在云端结合AI技术进行计算，将设备的实际工作情况加以模拟，在虚拟的环境中发现問题与缺点，进而在其加工程序中编写应急方案，如果在一体化加工期间出现加工程序与实际不符合的问题，可以利用程序的智能化技术来实施自我修复，进而保障实际木材加工工作的顺利实施，提升木材加工的精度与质量。

结  语：

随着各种新型技术的不断开发与应用，例如大数据AI技术、云端存储、人工智能等，这些都可以在木材加工机械智能自动化改造方面加以运用，进而改进传统的木材加工方式，提升木材加工的质量与效率，为机械生产企业与木材加工企业创造更高的经济效益。

参考文献：

[1]张新英，连金峰.木材加工智能数控机械自动化改造浅析[J].林产工业，2020，57（04）：77-79+82.

[2]王赫昱，黄海兵.高新技术在木材加工中的应用研究[J].科学技术创新，2019（32）：138-139.

[3]熊文媛.新形势下木材加工企业提升市场竞争力的途径探析[J].企业科技与发展，2019（11）：264-265.

[4]王慧，秦广义，缪骞，谭吉兴，张路路，王刚，杨硕.基于PCA的木材微波干燥过程中干燥速度的影响因素分析[J].木工机床，2019（03）：17-21.

作者简介：

刘杰（1993.03-），男，汉，河北邢台，学历：硕士，职称：助教 主要研究方向：加工自动化，机器人加工，机器视觉.