在實木家具生產(chǎn)過程中，零部件的制作通常都是從配料開始的，經(jīng)過配料將鋸材鋸切成一定規(guī)格尺寸的毛料。

配料就是按照產(chǎn)品零部件的尺寸、規(guī)格和質(zhì)量要求，將鋸材鋸制成各種規(guī)格和形狀的毛料的加工過程。因此，配料是實木家具生產(chǎn)的重要前道工段，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品成本和經(jīng)濟效益等。

在配料時，其關鍵就是要根據(jù)實木家具產(chǎn)品的質(zhì)量要求合理選料，掌握對木材含水率的要求，合理確定加工余量；正確選擇配料方式和加工方法，盡量提高毛料出材率。

根據(jù)實木家具產(chǎn)品類型和企業(yè)規(guī)模，國內(nèi)實木板材的配料工段可分為人工半機械配料、機械自動配料和機械智能配料等3種典型方式。

人工半機械配料

人工半機械配料是采用普通木工機械對實木鋸材進行先橫截后縱解、或先縱解后橫截、或先劃線后鋸截、或先粗刨后鋸截、或先粗刨—鋸截—膠 拼再鋸截等加工的配料方式。

先橫截后縱解配料

先采用普通橫截鋸（見圖1）將實木鋸材按照零件的長度尺寸及質(zhì)量要求橫截成短板，同時截去不符合技術(shù)要求的缺陷部分如開裂、腐朽、死節(jié)等，再用單鋸片（見圖2a）或多鋸片縱解圓鋸（見圖2b的多片縱解圓鋸，圖2c的下軸多片縱解圓鋸，圖2d的上下雙軸多片縱解圓鋸）、 或小帶鋸（見圖3）將短板縱解成毛料。

這種工藝的優(yōu)點是由于先將長材截成短板，便于車間內(nèi)運輸；可以長短毛料搭配鋸截，充分利用原料長度，做到長材不短用。

圖1 實木鋸材配料用橫截鋸

先縱解后橫截配料

先采用單鋸片或多 鋸片縱解圓鋸（見圖2）將實木鋸材按照零件的寬度 或厚度尺寸縱向鋸解成板條，再根據(jù)零件的長度尺寸采用普通橫截鋸（見圖1）將其截成毛料，同時截去缺陷部分。

這種工藝適用于配制同一寬度或同一厚度的規(guī)格毛料。

圖2 實木鋸材配料用縱解圓鋸

先劃線后鋸截配料

根據(jù)零件的規(guī)格、形狀和質(zhì)量要求，先在板面上按套裁法劃線，然后按線再鋸截為毛料。采用套裁劃線下鋸可以用相同數(shù)量的板材生產(chǎn)出最大數(shù)量的毛料。

生產(chǎn)實踐證明，該種方法可以使木材出材率提高9%，尤其對于曲線形零件，預先劃線，然后采用小帶鋸或細木工帶鋸（見圖3）鋸截配料，既可保證毛料質(zhì)量，又可提高出材率和生產(chǎn)率。劃線配料在操作上有平行劃 線法和交叉劃線法兩種。

圖3 配料用縱解細木工帶鋸（小帶鋸）

先粗刨后鋸截配料

先將板材經(jīng)單面或雙面壓刨刨削加工，再進行橫截或縱解成毛料。由于板面先經(jīng)粗刨，所以材面上的缺陷、紋理及材色等能較清晰地顯露出來，操作者可以準確地看材下鋸，按缺陷分布情況、紋理形狀和材色程度等合理選材和配料，并及時剔除不適用的部分。

先粗刨—鋸截—膠拼再鋸截

將板材經(jīng)刨削、鋸截和剔除缺陷后，利用指接和平拼，分別在長度、寬度和厚度方向進行接長、拼寬、膠厚制成拼板或集成材（膠合木），然后再鋸截成毛料。這種工藝能充分利用材料，有效地提高了毛料出材率和保證零件的質(zhì)量。

機械自動配料

機械自動配料是一種用于工業(yè)生產(chǎn)的自動化 配料方法，在家具生產(chǎn)中主要使用以下兩種方式。

優(yōu)選橫截鋸配料

按照零件的寬度或厚度尺寸要求，先將實木鋸材在具有機械進料的單鋸片或多鋸片縱解圓鋸機上進行縱向鋸解加工成板條，然后再通過機械或自動進料的優(yōu)選橫截鋸自動檢測板條長度、缺陷位置和等級等信息，并進行優(yōu)選定長、截去缺陷等橫截加工。

這種工藝是將機械進料的縱解圓鋸機、機械或自動進料的優(yōu)選橫截鋸（見圖4）連成生產(chǎn)線，并通過輥筒或皮帶運輸鏈和人工的部分參與協(xié)作（如通過人工劃線方式 標注木材表面缺陷位置及等級區(qū)域），適用于配制同一寬度或同一厚度規(guī)格的大批量毛料，生產(chǎn)效率高。

圖4 實木鋸材配料用自動優(yōu)選鋸

數(shù)控曲線帶鋸配料

數(shù)控曲線帶鋸配料：主要是代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工配料時用的小帶鋸或細木工帶鋸（見圖3），針對曲線形零件進行數(shù)控機械自動配料，不用預先劃線， 而是根據(jù)計算機設計的下鋸圖控制進料工作臺（小型跑車）實現(xiàn)X和Y兩個水平方向的移動，對板材進行數(shù)控曲線鋸解加工，以配制曲線形規(guī)格要求的毛料（見圖5），可明顯提高板材利用率和生產(chǎn)效率，同時也能保證所配制毛料的質(zhì)量。

圖5 實木鋸材配料用數(shù)控曲線帶鋸

機械智能配料

隨著工業(yè)4.0和智能制造在家具制造業(yè)中的推廣應用，在現(xiàn)代實木家具、實木櫥柜、實木門窗等產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，隨著實木零部件造型多樣化和大規(guī)模定制方式的嘗試，機械配料也開始由自動化向智能化的方向發(fā)展。

尤其是智能優(yōu)選設備和在線無損檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)可以形成由自動掃描儀、優(yōu)選鋸、自動指接機、四面刨、自動高頻拼板機等設備組成的機械智能與優(yōu)選配料的生產(chǎn)線。

以某國外實木機械生產(chǎn)商的木材優(yōu)選備料技術(shù)為例，其典型的配料工藝與設備 主要包括以下幾部分：

板材掃描

采用全自動掃描儀（見圖6）對原材料板材進行掃描，又稱縱解掃描。先通過全自動掃描儀對板材進行掃描檢測，檢測整塊板材尺寸信息并掃描板材表面缺陷（如節(jié)疤、開裂、夾皮等） 位置，然后掃描儀根據(jù)工廠需要加工的零部件長度、寬度尺寸及等級要求，對每塊板材制定最佳的鋸解方案，以便實現(xiàn)最大價值化的多片鋸解。

圖6 全自動掃描儀

先橫截后縱解配料

采用具有移動鋸片技術(shù)的優(yōu)選多片鋸（見圖7）對板材進行定寬剖分或鋸解成板條。可以根據(jù)原材料板材的寬度尺寸及等級，同時結(jié)合需要加工的板條寬度尺寸及等級，對每塊板材進行寬度方向優(yōu)選鋸解。

該設備可與上述縱解掃描儀連線實現(xiàn)高自動化的優(yōu)選縱解。位于上游的縱解掃描儀將每塊板材的最佳鋸解方案傳送給優(yōu)選多片鋸，優(yōu)選多片鋸前端定位裝置對板材進行自動定位送料，同時移動鋸片根據(jù)掃描儀指令移動到相應位置進行鋸切，實現(xiàn)對每塊板材高速、高效、高價值的鋸解。

圖7 具有移動鋸片技術(shù)的優(yōu)選多片鋸

板條掃描

采用全自動掃描儀對定寬后的板條進行四面掃描，又稱橫截掃描。經(jīng)過多片鋸鋸解后的定寬板條，通過傳送裝置自動傳送至橫截掃描儀工位，全自動掃描儀對定寬板條四個面進行掃描檢測，檢測每根板條尺寸信息并掃描板條表面缺陷（如節(jié)疤、開裂、夾皮等）位置，然后掃描儀結(jié)合工廠需要加工的部件長度尺寸及等級要求， 對每塊板條進行優(yōu)化計算和制定最佳的橫截方案， 實現(xiàn)最大價值化的橫截加工。

定長橫截

采用優(yōu)選橫截鋸（見圖8）對板條進行優(yōu)選、定長橫截和切除缺陷。優(yōu)選橫截鋸可與上游橫截掃描儀連線實現(xiàn)高自動化橫截鋸切生產(chǎn)線。

位于上游的橫截掃描儀自動檢測每根板條的長度、缺陷位置和等級等信息，并將對每根板條進行優(yōu)化制定的最佳鋸截方案傳送給優(yōu)選橫截鋸，同時通過傳送裝置將相應板條傳送的鋸切工位，優(yōu)選橫截鋸根據(jù)掃描儀指令自動對板條進行定位鋸截和分選，實現(xiàn)對每根板條最大價值化的橫截加工。

圖8 優(yōu)選橫截鋸

指榫接長

采用全自動指接機（見圖9）對撗截后的板條進行指形榫加工和接長加工。通過指形榫銑齒機、指形涂膠機、接長機等能夠進行自動銑齒、自動指榫涂膠、自動接長和自動定長截斷，可以極大地提高材料的利用率和指接的生產(chǎn)效率。

圖9 全自動指接機

板材刨光

采用雙面刨（平壓刨）或四面刨 （見圖10）等自動進料刨削設備，對實木鋸材、或?qū)χ搁窘娱L后的板條進行表面粗刨加工，以合理獲得高質(zhì)量的毛料。

圖10 雙面刨（平壓刨）或四面刨

拼板膠合

采用全自動高頻拼板機（見圖11）對指榫接長和定長截斷后的板條進行寬度上的膠拼。先通過拼板機的涂膠裝置對板條膠合面進行自動噴膠，然后自動組坯、自動送入拼板機內(nèi)夾緊加壓和高頻加熱膠拼。

高精度自動噴膠裝置，在板材涂膠面噴成一條條膠線，膠量可控，比傳統(tǒng)涂膠方式節(jié)省涂膠量，并可減少溢膠量；同時，合理的夾緊加壓方式，能最大程度地減小拼板厚度差，減小所需砂光量，提高加工質(zhì)量和出材率。

圖11 全自動高頻拼板機

通過以上主要設備可以組合連成不同的實木配料工藝生產(chǎn)線，圖12所示分別為由1臺自動四面刨、1臺全自動掃描儀、2臺或3臺優(yōu)選橫截鋸以及相關輔助設備組合的自動優(yōu)選備料生產(chǎn)線。

圖12 典型自動/智能配料方案一

圖13所示為由1臺全自動掃描儀、2臺優(yōu)選橫截鋸、1組全自動指接機、1臺自動四面刨以及相關輔助設備組合的自動優(yōu)選備料生產(chǎn)線。

圖13 典型自動/智能配料方案二

圖14所示為由1臺全自動掃描儀、1臺優(yōu)選橫截鋸、1組全自動指接機以及相關輔助設備組合的自動優(yōu)選備料生產(chǎn)線。

圖14 典型自動/智能配料方案三

結(jié)語

目前，我國在實木家具生產(chǎn)中，配料方式是多種多樣的，其中主要有人工半機械配料、機械自動配料和機械智能配料等3種典型方式，也有單一配料和綜合配料兩種方法。

但總的來說，配料的目的就是要提高材料利用率和勞動生產(chǎn)率，降低原料浪費和產(chǎn)品成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

因此， 在大力推進工業(yè)4.0與“兩化”融合的新形勢下，為推動和實施實木家具的智能制造，作為實木家具生產(chǎn)的重要前道工段，其配料采用機械自動化和智能化的工藝與裝備，對實木家具傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)提升和轉(zhuǎn)型升級具有十分重要的現(xiàn)實意義。

作者：吳智慧

南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院前院長、教授、博士生導師。主要從事家具設計與制造、傳統(tǒng)家具風格與藝術(shù)、家具大規(guī)模定制與智能制造、家具與木制品企業(yè)信息化工程、家居與室內(nèi)裝飾工程、木竹制品生產(chǎn)制造。

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文章來源：家具產(chǎn)業(yè)

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