纵剖优选锯锯切工艺分析与总体方案设计.pdf

木工机床2023No.2Design and Research设计与研究纵剖优选锯锯切工艺分析与总体方案设计纵剖优选锯锯切工艺分析与总体方案设计*Cutting process analysis and overall scheme design of longitudinal cutting optimumization saw陈叶叶1詹 东2（1.衢州职业技术学院，浙江 衢州 324000；2.微创投资控股有限公司，上海 200000）摘要：文章对毛边板材切边工艺进行分析，参照同类设备的切边工艺，确定整机的切边工艺流程；通过研究机床布局要求和机床的加工运动方式，确定纵剖优选锯的总体布局方案；参考同类设备的技术参数，结合纵剖优选锯的结构特点，确定部分技术参数。关键词：毛边板材；纵剖优选锯；总体方案设计中图分类号：TS64文献标识码：A文章编号：1005-1937（2023）02-001-04Abstract：This chapter analyzes the cutting process of raw edge plate，refer to the cutting process of similar equipment，and determines the cutting process of the whole machine.By studying the layout requirements of machine tool and the machining motionmode of machine tool，the overall layout scheme of the optimized saw was determined.Some technical parameters are determined byreferring to the technical parameters of similar equipment and combining with the structural characteristics of the longitudinal cuttingoptimization saw.Key words：raw edge sheet；longitudinal cutting optimization saw；overall scheme design纵剖优选锯是一种木材锯切机床，它可以将木材沿纵向锯切成一定宽度的木料，然后根据需要选择转入下道工序进行加工或销售。这种机床具有高效、准确、节约木材等优点，广泛应用于木材加工、建筑等领域。本文研究的纵剖优选锯是一款结合单片锯和优选锯优点的毛边板材锯切加工设备，在保证优选锯优选功能的同时，具有体积小、结构紧凑、工艺性好、实用性强等优点。将锯片调整组件、激光划线组件与主轴组件三者紧固在上机架内，同时增加靠尺系统实现板材在机器中的定位，采用悬臂式主轴结构避免上机架尺寸过大限制毛边板材板宽。在实现单片锯能完成板材单边锯切、手动靠尺调整、压辊调整等功能外，增加一组或多组锯片调整组件实现锯片间距调整；增加激光划线组件预见板材的锯切位置提高板材出材率；增加控制系统，实时板材快速定位和锯片间距精确调整；改进手动靠尺系统，实现手、自动靠尺系统完成板材在机器上的快速定位。1确定纵剖优选锯工艺根据毛边板切边加工工艺要求，确定纵剖优选锯的加工工艺路线。具体步骤如下：1）先根据毛边板材加工厂商的常用加工尺寸，确定纵剖优选锯的极限加工尺寸；2）结合纵剖优选锯的结构特点，确定纵剖优选锯的加工方式；3）根据切边工艺的要求，确定纵剖优选锯的加工步骤；4）确定毛边板材的定位、压紧和加工方案，并确定加工顺序和进给方向。具体加工工艺方案图1。纵剖优选锯的工作过程为：首先利用自动上料、进料等辅助装置将板材放置在工作台上，通过靠尺系统、激光划线系统完成毛边板材的定位，确定毛边板材在机器的位置和固定锯片锯切位置（毛边板一边的切边位置）。输入待加工参数，锯片调整组件上的锯片移动到相应位置，根据锯片调整组件激光划线组件产生的激光判断锯切位置是否合理，如不合理重新输入加工宽度参数，直到确定移动锯片锯切位置。根据板材厚度，调整压辊组件距离工作台面的高度，准备加工。送料传送链开启，板材沿 Y 向进给到压辊位置，通过压辊装置完成板材的压紧。主轴电机启动，外置吸尘系统开启，出料传送机构运转，主轴锯*衢州市指导性科技攻关项目（ZD2022168）作者简介：陈叶叶（1991），女，研究生，讲师，研究方向：机械工程。1WOODWORKING MACHINERY设计与研究Design and Research片转动，板材沿Y向进给到加工区域。锯切开始，板材持续沿Y向进给，板材被出料压辊和传送带压紧，产品和边料送出。毛边板锯切加工完成，主机机构、锯片调整机构、靠尺系统、激光系统等返回零点，整机停止。E+$F+EF.K(K5M35B50K(EB35 FKF%44.0K(K5E+F F3K+图图1 1纵剖优选锯切边流程纵剖优选锯切边流程2纵剖优选锯总体布局研究纵剖优选锯总体布局的设计会影响整机的结构设计、工作原理和锯切性能，因此需要从多个方面考虑，以满足中小型家具生产厂家对板材锯切设备的性能要求。拟定总体布局方案时，需要考虑以下几个方面：整机结构尽量紧凑；工作稳定满足锯切质量要求；刚度可靠和抗震性能良好；同时保证主机切削系统与待加工板材间的运动简单顺畅，纵剖优选锯操纵布置合理，维修方便和安全性能高等。2.1纵剖优选锯总体布局的要求机床总体布局设计时，应该考虑机床各个零部件的相互位置须符合机床的结构原理。机床总体布局与其工作性能密切相关，工作安全性、可靠性、稳定性、使用舒适性、环保性等都需要考虑；其次必须合理地布局各个功能零部件，减少组装成本。对于纵剖优选锯而言，总体布局还应考虑到锯切过程的安全性、锯切加工区域的安全性和锯片更换的方便性等。在机械结构总体布局时还需要考虑控制系统的安装位置，避免干涉，影响机器正常运行。总而言之，纵剖优选锯总体布局应该满足以下要求：1）满足毛边板切边加工要求，保证板材加工质量、加工效率和出材率；2）零部件的相互位置关系和加工方式相适应，保证机床按工作原理正常运行；3）工作性能良好，具有良好的静态、动态特性和抗震特性；4）结构紧凑，工作可靠，造型美观大方，可操作性强，安全性好；5）加工灵活性好，自动化程度高。2.2加工运动方式分析考虑到中小板材加工企业对机床体积小、重量轻的要求，本设计采用上轴式单轴多片锯结构形式。纵剖优选锯的切削形式为：主轴位置固定不动，通过主电机带动主轴锯片的高速转动和板材的移动进给来实现毛边板材锯切加工。综合考虑加工毛边板板材的尺寸要求、进料机构的布置方式及整机的性能等因素，确定纵剖优选锯的工作流程为：靠尺组件 X 向调整，确定板材在机床的位置；进、出料传送装置实现毛边板材的Y向移动；移动锯片通过锯片调整组件实现锯片间距调整；主轴高速旋转实现板材的锯切。图2为工作原理图。图图2 2纵剖优选锯的工作原理图纵剖优选锯的工作原理图1.下机架组件；2.摇尺组件；3.工件；4.压辊组件；5.主轴调整组件3总体布局方案的确定根据纵剖优选锯的工艺流程、工作原理及机器的布局要求，确定纵剖优选锯的总体布局。纵剖优选锯主要由主轴调整组件、压辊组件、摇尺组件、下机架组件和其他组件组成。如图3为纵剖优选锯的总体布局图。主机组件实现锯切和锯片间距调整；压辊组件实现板材压紧；摇尺组件用于板材定位；下机架组件提供工作台面和支撑；其他组件辅助机器正常运行。图图3 3纵剖优选锯的总体布局图纵剖优选锯的总体布局图1.主轴调整组件；2.压辊组件；3.摇尺组件；4.下机架组件2木工机床2023No.2Design and Research设计与研究3.1主轴调整组件结构方案设计主轴调整组件是纵剖优选锯的核心部件，它是锯切加工和锯片间距调整的直接执行机构。主轴调整组件采用三相电机驱动，通过带传动的方式传递运动。调整组件采用伺服电机驱动，由滚球丝杠副完成传动。主轴采用悬臂式结构，一方面方便装拆，另一方面可以保证移动锯片有较大的轴向移动距离。如图 4 所示，主轴调整组件主要由主轴组件、锯片调整组件、上机架、激光划线组件和电机带轮组件五部分组成。图图4 4主轴调整组件结构示意图主轴调整组件结构示意图1.激光划线组件；2.上机架；3.锯片调整组件；4.主轴组件；5.电机带轮组件3.2压辊组件结构方案设计压辊组件是纵剖优选锯的“防火墙”，它对工件的压紧一方面增加了工件与进、出料传送带组件的摩擦力，使工件平稳进给；更重要的是保证板材锯切加工的安全性，防止板材返弹。压辊组件主要由压辊箱体、压辊、弹簧、上止逆爪组件等组成。整个组件呈凹字形，内侧正面与上机架端面连接并用导轨滑块和滚球丝杠副形成一个竖直方向的运动，实现压辊组件的升降对不同厚度板材的压紧。压辊组件的结构如图5所示。压辊组件采用凹形结构是为了与主轴调整紧密结构更好地实现工件的压紧；止逆爪的设计可以防止板材返弹；前后三组压辊的设计可以保证板材锯切安全和锯切质量；采图图5 5压辊组件结构示意图压辊组件结构示意图1.压辊箱体；2.上止逆爪组件；3.弹簧；4.压辊用弹簧压紧，结构简单，利用压辊重力减少了动力机构。3.3下机架组件结构方案设计下机架组件是整个机器的基石，纵剖优选锯的其他组件都离不开它的支撑。下机架组件主要包括：下机架、进料传送带组件、出料传送带组件、止逆爪组件等。下机架主要由优质钢板焊接而成，同时下机架还设计有锯末排出结构和主电机、送/出料电机安装位置，降低整机重心，以减噪降震。进、出料传送带组件的链板有针型短齿，配合压辊组件保证进出料的稳定性；其内侧导轨设有导向卡板防止链板卡料、上抬。止逆爪组件和压辊上的止逆爪组件形成双重止逆返弹，使锯切加工更加安全、可靠。机架组件的结构如图6所示。图图6 6机架组件结构示意图机架组件结构示意图1.止逆爪组件；2.送料传送带组件；3.出料传送带组件；4.下机架3.4摇尺组件结构方案设计摇尺组件是纵剖优选锯的工件“定位器”，它主要实现板材在工件的定位，将板材坐标系与机器坐标系联系起来，以此实现锯切参数转化，保证加工精度。如图7所示，摇尺组件由圆柱尺固定在下机架上，圆柱尺上侧有刻度，下侧有直线齿。摇尺可通过手柄转动带动末端齿轮转动，然后通过齿轮齿条啮合实现左右移动，还可以通过伺服电机转动，带动电机轴末端一对伞齿轮结构实现手柄末端齿轮转动（此时手柄不与其末端齿轮连接），继而通过齿轮齿条啮合实现左右移动。图图7 7摇尺组件结构方案图摇尺组件结构方案图（下转第11页）3木工机床2023No.2Design and Research设计与研究而机械制图课程教材的内容大多是制图的理论知识与标准规范，机械制图的教学改革要打破理论知识与实践认知的壁垒，才能有效地激发学生的学习主动性，提高学生的空间想象力和制图能力，提升机械制图课程教学质量。参考文献：1 何铭新，钱可强，徐祖茂.机械制图7版M.北京：高等教育出版社，2016.2 潘庆玉.想象力的教育危机与哲学思考（上）J.当代教育科学，2010（15）：3-6+9.3 林玉辉.高中数学空间想象误区案例分析及应对J.福建教育学院学报，2018，19（9）：45-47.4 王超，李冰冰，晋媛媛.卓越工程师培养机制中“实践不实”现象的诱发因素研究基于参与者视角的扎根理论分析J.中国高教研究，2022（9）：46-52.5 孙江山.基于3D CAD的中学生空间能力提升：模型构建与课堂实践J.中国电化教育，2022（9）：114-121.6 何克抗.如何实现信息技术与教育的“深度融合”J.课程.教材.教法，2014，34（2）：58-62+67.7 林健.注重卓越工程教育本质 创新工程人才培养模式J.中国高等教育，2011（6）：19-21.8 丁乔，张孟玫，李茂盛，等.以学生为中心的机械制图混合式教学模式研究与实践J.图学学报，2018，39（2）：362-366.（收稿日期：2023.04.03）3.5纵剖优选锯部分技术参数根据纵剖优选锯的设计要求、常见毛边板材规格以及毛边板材的加工工艺和加工形式的要求，参考单片锯的技术参数，确定纵剖优选锯的部分技术参数，如表1所示。4结语本文设计研究一种用于毛边板材切边加工的高效率、高质量的专用设备，通过纵剖优选锯加工工艺的分析，确定纵剖优选锯的工作原理、工艺流程和主要技术参数。将主轴调整组件、下机架组表表1 1纵剖优选锯的部分技术参数纵剖优选锯的部分技术参数项目加工长度/mm加工板宽/mm加工厚度/mm主轴转速/（r/min）进料速度/（m/min）调整精度/mm技术参数50045-3005-6040005-241.0件、压辊组件和摇尺组件进行合理的布局，完成纵剖优选锯的总体结构方案设计。参考文献：1 朱志林，蒋坤尧，陈斌.木工优选纵剖圆锯机P.江苏：CN201516626U，2010-06-30.2 朱志林，蒋坤尧，陈斌.优选纵剖圆锯机的锯轴结构P.江苏：CN201361907Y，2009-12-16.3 梁岳，李军.优选锯技术在实木家具配料中的适用性J.家具，2017，38（2）：22-25.4 马岩，张亚新，王兴博，杨铁，李虎.数控专用裁板锯切削系统的设计J.林产工业，2016，43（3）：32-35.5 马岩，张亚新，王兴博，杨铁，任长清.数控专用裁板锯的结构设计J.木材加工机械，2016，27（1）：1-4.6 于志明，李黎.木材加工装备 木工机械M.北京：中国林业出版社，2005.9.7 肖正福，刘淑琴，胡宜萱.木材切削刀具学M.哈尔滨：东北林业大学出版社，2000.7.8 STEFANO G，MARCO B，DANIELE，et al.Evaluation of the manufacturing of desk and stringer boards for wood pallets production by discrete event simulationJ.Biosystems Engineering，2011，109（4）：288-296.9 ZHANG H，ZHANG J S，WANG Z，et al.A new frame saw machine by diamond segmented blade for cutting graniteJ.Diamond&Related Materials，2016（69）：40-48.（收稿日期：2023.03.28）（上接第3页）11