實(shí)木家具生產(chǎn)中，機(jī)械配料的典型工藝與設(shè)備！
在實(shí)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(shí)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(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品成本和經(jīng)濟(jì)效益等。
在配料時(shí)，其關(guān)鍵就是要根據(jù)實(shí)木家具產(chǎn)品的質(zhì)量要求合理選料，掌握對(duì)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(shí)木家具產(chǎn)品類型和企業(yè)規(guī)模，國(guó)內(nèi)實(shí)木板材的配料工段可分為人工半機(jī)械配料、機(jī)械自動(dòng)配料和機(jī)械智能配料等3種典型方式。
人工半機(jī)械配料
人工半機(jī)械配料是采用普通木工機(jī)械對(duì)實(shí)木鋸材進(jìn)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(shí)木鋸材按照零件的長(zhǎng)度尺寸及質(zhì)量要求橫截成短板，同時(shí)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(diǎn)是由于先將長(zhǎng)材截成短板，便于車間內(nèi)運(yùn)輸；可以長(zhǎng)短毛料搭配鋸截，充分利用原料長(zhǎng)度，做到長(zhǎng)材不短用。
圖1 實(shí)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(shí)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(zhǎng)度尺寸采用普通橫截鋸（見圖1）將其截成毛料，同時(shí)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(shí)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(shí)踐證明，該種方法可以使木材出材率提高9%，尤其對(duì)于曲線形零件，預(yù)先劃線，然后采用小帶鋸或細(xì)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(xì)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(jìn)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(zhǔn)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(shí)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(zhǎng)度、寬度和厚度方向進(jìn)行接長(zhǎng)、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(jī)械自動(dòng)配料
機(jī)械自動(dòng)配料是一種用于工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)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(shí)木鋸材在具有機(jī)械進(jìn)料的單鋸片或多鋸片縱解圓鋸機(jī)上進(jìn)行縱向鋸解加工成板條，然后再通過機(jī)械或自動(dòng)進(jìn)料的優(yōu)選橫截鋸自動(dòng)檢測(cè)板條長(zhǎng)度、缺陷位置和等級(jí)等信息，并進(jìn)行優(yōu)選定長(zhǎng)、截去缺陷等橫截加工。
這種工藝是將機(jī)械進(jìn)料的縱解圓鋸機(jī)、機(jī)械或自動(dòng)進(jìn)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(yùn)輸鏈和人工的部分參與協(xié)作（如通過人工劃線方式 標(biāo)注木材表面缺陷位置及等級(jí)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(shí)木鋸材配料用自動(dòng)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(shí)用的小帶鋸或細(xì)木工帶鋸（見圖3），針對(duì)曲線形零件進(jìn)行數(shù)控機(jī)械自動(dòng)配料，不用預(yù)先劃線， 而是根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的下鋸圖控制進(jìn)料工作臺(tái)（小型跑車）實(shí)現(xiàn)X和Y兩個(gè)水平方向的移動(dòng)，對(duì)板材進(jìn)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(shí)也能保證所配制毛料的質(zhì)量。
圖5 實(shí)木鋸材配料用數(shù)控曲線帶鋸
機(jī)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(yīng)用，在現(xiàn)代實(shí)木家具、實(shí)木櫥柜、實(shí)木門窗等產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，隨著實(shí)木零部件造型多樣化和大規(guī)模定制方式的嘗試，機(jī)械配料也開始由自動(dòng)化向智能化的方向發(fā)展。
尤其是智能優(yōu)選設(shè)備和在線無損檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)可以形成由自動(dòng)掃描儀、優(yōu)選鋸、自動(dòng)指接機(jī)、四面刨、自動(dòng)高頻拼板機(jī)等設(shè)備組成的機(jī)械智能與優(yōu)選配料的生產(chǎn)線。
以某國(guó)外實(shí)木機(jī)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(shè)備 主要包括以下幾部分：
板材掃描
采用全自動(dòng)掃描儀（見圖6）對(duì)原材料板材進(jìn)行掃描，又稱縱解掃描。先通過全自動(dòng)掃描儀對(duì)板材進(jìn)行掃描檢測(cè)，檢測(cè)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(zhǎng)度、寬度尺寸及等級(jí)要求，對(duì)每塊板材制定最佳的鋸解方案，以便實(shí)現(xiàn)最大價(jià)值化的多片鋸解。
圖6 全自動(dòng)掃描儀
先橫截后縱解配料
采用具有移動(dòng)鋸片技術(shù)的優(yōu)選多片鋸（見圖7）對(duì)板材進(jìn)行定寬剖分或鋸解成板條�？梢愿鶕�(jù)原材料板材的寬度尺寸及等級(jí)，同時(shí)結(jié)合需要加工的板條寬度尺寸及等級(jí)，對(duì)每塊板材進(jìn)行寬度方向優(yōu)選鋸解。
該設(shè)備可與上述縱解掃描儀連線實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)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?jìng)魉徒o優(yōu)選多片鋸，優(yōu)選多片鋸前端定位裝置對(duì)板材進(jìn)行自動(dòng)定位送料，同時(shí)移動(dòng)鋸片根據(jù)掃描儀指令移動(dòng)到相應(yīng)位置進(jìn)行鋸切，實(shí)現(xiàn)對(duì)每塊板材高速、高效、高價(jià)值的鋸解。
圖7 具有移動(dòng)鋸片技術(shù)的優(yōu)選多片鋸
板條掃描
采用全自動(dòng)掃描儀對(duì)定寬后的板條進(jìn)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(dòng)傳送至橫截掃描儀工位，全自動(dòng)掃描儀對(duì)定寬板條四個(gè)面進(jìn)行掃描檢測(cè)，檢測(cè)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(zhǎng)度尺寸及等級(jí)要求， 對(duì)每塊板條進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和制定最佳的橫截方案， 實(shí)現(xiàn)最大價(jià)值化的橫截加工。
定長(zhǎng)橫截
采用優(yōu)選橫截鋸（見圖8）對(duì)板條進(jìn)行優(yōu)選、定長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化橫截鋸切生產(chǎn)線。
位于上游的橫截掃描儀自動(dòng)檢測(cè)每根板條的長(zhǎng)度、缺陷位置和等級(jí)等信息，并將對(duì)每根板條進(jìn)行優(yōu)化制定的最佳鋸截方案?jìng)魉徒o優(yōu)選橫截鋸，同時(shí)通過傳送裝置將相應(yīng)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(dòng)對(duì)板條進(jìn)行定位鋸截和分選，實(shí)現(xiàn)對(duì)每根板條最大價(jià)值化的橫截加工。
圖8 優(yōu)選橫截鋸
指榫接長(zhǎng)
采用全自動(dòng)指接機(jī)（見圖9）對(duì)撗截后的板條進(jìn)行指形榫加工和接長(zhǎng)加工。通過指形榫銑齒機(jī)、指形涂膠機(jī)、接長(zhǎng)機(jī)等能夠進(jìn)行自動(dòng)銑齒、自動(dòng)指榫涂膠、自動(dòng)接長(zhǎng)和自動(dòng)定長(zhǎng)截?cái)�，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(dòng)指接機(jī)
板材刨光
采用雙面刨（平壓刨）或四面刨 （見圖10）等自動(dòng)進(jìn)料刨削設(shè)備，對(duì)實(shí)木鋸材、或?qū)χ搁窘娱L(zhǎng)后的板條進(jìn)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(dòng)高頻拼板機(jī)（見圖11）對(duì)指榫接長(zhǎng)和定長(zhǎng)截?cái)嗪蟮陌鍡l進(jìn)行寬度上的膠拼。先通過拼板機(jī)的涂膠裝置對(duì)板條膠合面進(jìn)行自動(dòng)噴膠，然后自動(dòng)組坯、自動(dòng)送入拼板機(jī)內(nèi)夾緊加壓和高頻加熱膠拼。
高精度自動(dòng)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(shí)，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(dòng)高頻拼板機(jī)
通過以上主要設(shè)備可以組合連成不同的實(shí)木配料工藝生產(chǎn)線，圖12所示分別為由1臺(tái)自動(dòng)四面刨、1臺(tái)全自動(dòng)掃描儀、2臺(tái)或3臺(tái)優(yōu)選橫截鋸以及相關(guān)輔助設(shè)備組合的自動(dòng)優(yōu)選備料生產(chǎn)線。
圖12 典型自動(dòng)/智能配料方案一
圖13所示為由1臺(tái)全自動(dòng)掃描儀、2臺(tái)優(yōu)選橫截鋸、1組全自動(dòng)指接機(jī)、1臺(tái)自動(dòng)四面刨以及相關(guān)輔助設(shè)備組合的自動(dòng)優(yōu)選備料生產(chǎn)線。
圖13 典型自動(dòng)/智能配料方案二
圖14所示為由1臺(tái)全自動(dòng)掃描儀、1臺(tái)優(yōu)選橫截鋸、1組全自動(dòng)指接機(jī)以及相關(guān)輔助設(shè)備組合的自動(dòng)優(yōu)選備料生產(chǎn)線。
圖14 典型自動(dòng)/智能配料方案三
結(jié)語
目前，我國(guó)在實(shí)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(jī)械配料、機(jī)械自動(dòng)配料和機(jī)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(dòng)生產(chǎn)率，降低原料浪費(fèi)和產(chǎn)品成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。
因此， 在大力推進(jìn)工業(yè)4.0與“兩化”融合的新形勢(shì)下，為推動(dòng)和實(shí)施實(shí)木家具的智能制造，作為實(shí)木家具生產(chǎn)的重要前道工段，其配料采用機(jī)械自動(dòng)化和智能化的工藝與裝備，對(duì)實(shí)木家具傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)提升和轉(zhuǎn)型升級(jí)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
作者：吳智慧
南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院前院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師。主要從事家具設(shè)計(jì)與制造、傳統(tǒng)家具風(fēng)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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