国外木材和人造板加工数控技术研究进展

2 国外主要木材和人造板数控装备

　　2.1 木材数控锯切设备

　　2.1.1 数控多片锯或剖分锯

多片锯既可以锯切优质的阔叶树方材，也可以将纹理、色泽美观，材质良好的木材原料去除缺陷，胶合成集成方材或按不同的组合方式胶合成方材后再进行锯切加丁。锯切后的产品多应用于地板基材、胶合木或作为装饰表板复贴在术制品表面。

　　典型的数控多片锯主要进料系统、激光头、锯片组和控制系统等组成。采用nr见的激光作为定位与辅助标线，各锯片的方向与激光划线保持一致。各激光头和锯片的位置控制分别采用伺服电机驱动，以保证各锯片与激光划线的位置埘中。还可根据锯切板材宽度的耍求，随时变化激光头的划线位置，锯片组也应相应调整位置，使其与激光划线保持一致。数控多片锯集成了激光技术和数控技术，操作方便，提高了板材锯切的牛产效率。德国WEINIG、奥地利WINTERSTElGER等是木材数控多片锯设备的丰要制造商。

　　2.1.2 数控裁板锯

　　数控裁板锯主要由丰锯、先导锯、传动装置和进料控制系统等组成，主要应用于现代板式家具中人造板零部件的加工。叮根据所加工的零部件尺寸和裁板要求，自动计算优化裁板方案和提高板材利用率，同时还能自动生成裁板图，一次裁出精料，囚此进料定位控制和加工精度等直接影响家具零部件的精度。数控裁板锯通过光电编码定位反馈系统，利用直线型和旋转型光电编码技术及计算机闭环反馈控制技术，可实现板式家具下料的高精度定位及加工。随着板材高速锯切加工的要求越来越高，对数控裁板锯的移动速度、快速响应、准确定位、高蘑复定位精度、自动上下料等方面都提出了更高的要求。

　　德国HOLZMA、意大利GIBEN和SELCO、奥地利SCHELLING等足木材数控裁饭锯设备的主要制造商。

　　2.1.3 数控带锯加工中心

　　带锯加工中心由带锯切削头、数控工作台、控制系统和机架等部分组成，采用数控自动进料方式，切割线由CNC数控程序执行，主要用于实木拼板和多层胶合板的曲线锯切。

　　带锯切削头上装有回转机构，，切削头可在±45°范围内旋转，以保汪带锯条与锯路位置相适应。数控工作台由伺服电机驱动，町以实现x轴和Y轴方向的运动。工件由气缸央持在数控工作台上，可根据没计要求完成各种曲线加工。数控带锯锯切的产品表面精度较高，只需砂光处理即可完成表面加工。克服了传统带锯加工的产品表面粗糙、加工余量大、费工费料等缺点，重复精度可达到±0.1mm，提高了锯材质量和冉材率。

　　意大利MZ等是／卜材数控带锯机设备的主要制造商。

　　2.2 数控钻孔设备

　　2.2.1 数控多排钻

　　数控多排钻丰要由左右水平钻座和上下多排垂直钻座组成，每排钻座可以根据需要安装多个钻头，由计算机控制的各个钻头可以单独钻孔，钻孔时根据零部件中孔的位置，南计算机控制各个钻头的移动距离和钻孔位置，可实现加下数据输入及钻排的自动定位，提高了工件精度和工作效率。

　　德国WEEKE、意大利SCM等是木材数控多排钻设备的主要制造商。

　　2.2.2 数控钻削中心

　　数控钻削巾心是在普通钻床的基础上增加三坐标移动或自动换刀机构，可实现一次装夹，多次钻孔。由于具有多坐标联动功能，故钻削中心具有一定的铣削功能，尤其适用于需要在钻床和铣床上进行两次装央、又有一定位置精度要求的丁件加上，如木门的钻孔和榫眼加工等。

　　意大利SMCMACCHINE是木材数控钻削中心设备的主要制造商。

　　2.3 木材数控镂铣机与数控加工中心

　　2.3.1 数控镂铣机

　　数控镂铣机是木材中较早应用数控技术的机床。通常设有四个或多个镂铣主轴，具有_三轴联动功能。根据加工工件的不同，镂铣主轴进行不同组合即町满足不同的加工要求，目前数控镂铣机正逐步向集成铣、钻和锯等一体的多功能方向发展。

　　日本SHODA、HEIAN等是木材数控镂铣机设备的主要制造商。

　　2.3.2 木材数控加工中心

　　木材数控加工中心是一种功能齐全的数控加工机床，它可将木材和人造板深加工中的镂铣、雕刻、钻削、锯切、砂光、封边、修边等工序集中在一台机床上完成，具有多种功能。数控加工中心设有刀具库，刀具库中根据加工工艺的要求存放着不同数量的各种刀具或加工单元，在加工过程中由程序控制实现自动更换刀具和更换加工单元功能。数控加工中心具有。轴联动功能，复杂的可以达到五轴联动或更高级的联动功能。HOMAG、IMA、REICHENBACHER、MAKA、WEEKE等是德困木材数控加工中心设备的主要制造商；SCM、ROUTECH、MORBIDEILI、CMS以及BIESSE、UNITEAM、GREDA等是意大利木材数控加工中心设备的主要制造商；THERMWOOD、KOMO、NORTHWOOD、MULTICAM等是美国木材数控加工中心设备的主要制造商。

　　2.3.3 并联式数控机床

　　REICHENBACHER公司在传统的Artis、Vision、Univers和ECO系列加工中心的基础上推出了6自由度并联式数控机床Pegasus，在并联机构的运动学正解和逆解、工作空间、速度与加速度、刚度、精度等方面进行了探索，机床进给轴采用直线电机驱动，最大定位速度达120m／min，加速度达108m／s2。

　　2.4 数控封边机或封边加工中心

　　封边是现代板式家具零部件边部处理的常用厅法，数控封边机或封边加工中心特别适合于特殊曲面的封边，通过精确控制移动距离、进料速度、封边压力等，达到圆周封边高胶合质量和对接间隙最小的要求。专用的数控封边机只能完成封边和齐边工序，而数控封边加工中心可以实现从索板锯裁到最后零部件成型的全部工序。

　　德同HOMAG、IMA和意大利BIESSE等是木材数控封边机设备的主要制造商。

　　2．5木材和人造板成套加工装备

　　2.5.1 现代原木制材加工装备

　　现代制材技术采用数控加工和自动化控制技术，可实现原木自动进给、精确对中，高效加工成不同厚度的规格材，板皮能够自动回收并加丁成木片，实现了制材和削片的集成加工，可提高原木生产率和综合利用率。以德国LINCK公司年产60万m3全自动制材生产线为例，其主要设备包括原木分类装置、剥皮机、带锯机、扫描系统、双轴网锯机、铣边机、裁边机、分类和堆垛线、输送机、电气和控制系统等。最大可加工梢端原木直径达1100mm，原木长度为3m，设备加工速度达30~20m／min，具可变频调速。能加工各种径级、不同形状、内部质量各异的原木，整条生产线出材率高达67％。

　　2.5.2 木结构建筑构件加工设备

　　木结构建筑构件主要包括木屋顶、木墙体、木梁等结构用胶合木构件。通过质量分等、指接固化、胶合加压、定尺及刨光、铣型和成品包装等工序，可完成从锯材到结构用胶合木的加工。德阳WEINMANN的木梁加工中心通过换刀可实现胶合木搭接多种形状的锯切、刨削、铣槽、榫头等的加工。

3 国外木材和人造板数控加工装备的发展状况

　　随着计算机数控技术、传感器技术和自动控制技术的迅速发展，国外术材和人造板数控加工装备在品种数量、动态和静态性能、加工精度、自动化、安全性及高新技术应用等方而都有了快速的发展。德同、意大利、美日、日本等是木材和人造板数控加工机床的主要生产国，在国际市场的供给中占有宅导地位，在生产总值、出口贸易额、产品的技术水平及国际专利数餐方面居领先地位。木材加工装备的发展呈现出以下特点。

　　3.1 计算机数控技术在木材加工装备上的应用

　　随着微电子技术、计算机技术的迅速发展及控制论的广泛应用，计算机数控技术越来越多地应用到木材加工装备上，提高了木材加工的精度、柔性和生产效率。具有代囊陆的有数控加工中心、数控镂铣机、数控板材锯切中心、数控多排钻、数控钻削中心、数控餐椅组件加工中心和数拄仿形刃磨机等。

　　3.2 新工艺技术的应用带动了木材加工装备的技术进步

　　木材加工新下艺技术的不断臆用对传统的木材加工装备提出丫新的要求，推动了木材加工行业的发展。如异趔仿型制材加工技术优化了木材原料的制备；工程结构用材指接技术的发展提高了实木板材的质量和强度；高速多片锯开料锯切工艺实现了开料锯切和刨

　　切工序的统一；激光封边工艺技术的出现大大降低了胶层厚度，提高了资源利用率。

　　3.3 各种现代先进技术应用于木材加工装备上

　　数控加工技术、机器人技术、工业自动化技术、现代传感器技术、新材料技术和新型生物、环保装备技术、木材无损榆测技术、信息网络技术等现代先进技术成果广泛应用于木材加工装备上，对木材加工装备的发展起到了推动、提升和改造的作用，其先进技术含量已成为市场竞争取胜的关键。专用机器人、机械手已开始在油漆喷涂、工件装卸和搬运等作业中得到应用；激光技术、x射线技术广泛应用于木材无损检测和质量分等中。

　　3.4 木材加工装备呈高速化、专业化、规模化的发展趋势

　　从原料制备、产品加工到成鼎，木材加工装备的进料速度、加工主轴铣削速度、运输传送速度等呈现出高速化发展趋势。随着新材料、新产龆的增加和结构的变化，不断开发出新型的木材加工装备，并越来越多地提供整条生产线的技术和没备，满足了用户的特殊使用要求，竞争能力明显增强。高速电丰轴、直线电机逐渐取代了传统的皮带增速和齿轮传动，加工和坐标移动呈高速化；木结构房屋构件加工、木门窗加工、木餐椅组件加工等也形成了专业化的生产线，提升了木质工程材料的整体制造水平。