国外木材和人造板加工数控技术研究进展

4 数控装备的共性关键技术

　　4.1 高速加工技术

　　随着木材科学的发展，出现了各种木质复合新材料、新产品，对机床生产效率也提出了更高要求，其中高速电主轴成为高档数控机床三大关键技术之一。木材数控加工中心、自动封边机、地板双端铣等用的高速电主轴呈现出大功率、高速化发展趋势。如木材数控加工中心用的电主轴最高转速已超过40000r／min，最大功率达24kW。

　　4.2 直线电机驱动技术

　　高速加工不但要求机床主轴转速高，而且要求有高进给速度和加速度。进给速度一般大于30m／min，加速度达到9.88m／s2。在滚珠丝杠驱动方式下，其极限值约为60m／min和9.8m／s2，而使用直线电机后可达到160m／min以卜和2.5*9.8m／s2以上，定位精度高达0.5~0.051μm。采用快速、精密、高灵敏度和耐用的直线电机可克服滚珠丝杠(齿轮、齿条)传动中的反向问隙、惯性、摩擦力和刚度不足等缺点，实现了无接触的直接驱动。

　　4.3 五轴联动加工技术

　　木质工件复杂曲面的加工要求促进了五坐标数控加工中心的发展，应用五轴联动机床加工时，由于刀具与工件的位姿角在加工过程中可以随时调整。避免了刀具与工件的十涉，并能一次装夹完成全部加工，特别适用于楼梯、座椅和木模等弯曲件的加工。

　　4.4 机器人技术

　　随着伺服驱动和传感器技术的不断成熟，工业机器人越米越多地被应用到木材加工中，其主要承担沉重、危险和有害于人体健康的作业，如搬运、装卸、堆垛、装配、研磨、喷涂等，如德困KUKA机器人堆垛最大承载能力达到1300kg。工业机器人特别适合于多品种、变批量的木材柔性生产，口，有效地提高产品质量和生产效率，改善劳动条件。

　　4.5 现代传感器技术

　　随着现代传感器技术的发展，精确度、灵敏性和采样频率等的进一步提高，满足了高速铣削、高进给速度、高工作精度等木材加工的特殊要求。各种传感器广泛应用于监控数控机床的工作过程、木材工件和刀具的状态。同时还可应用于木材检测，如机器视觉传感器可用于木材表面质量的分等；荧光传感器可识别荧光粉笔的记号，用于标记木材缺陷和树节的识别；位移测量传感器媚于木材表面特性的检测等等。

　　4.6 多功能加工单元

　　各种加工单元和双摆角铣头等越来越多地应用到木材数控加工中心和多功能机床上，实现了坐标轴的转换和木材加工的多种工艺要求，能够在一台机床上完成斜角钻削、多排钻孔、锯切、铣型、开槽、铣榫、修边、砂光、封边、修网角等多种操作工序，有效降低了工件装卸和安装调整等辅助时间。

　　4.7 智能网络化数控系统

　　基于计算机的开放式数控系统利用计算机的系统资源，使其综合性能_Ⅱf随计算机技术的发展而提升，满足多坐标和高速度的木材加工要求。其具有开放式功能软硬件接门和Windows平台操作系统、友好的人机界面、方便了再户的二次开发、加工工艺的自动引导上选择、自动诊断、远程控制和网络信息交换等特点。

　　4.8 数字化设计加工技术

　　数字化设计加丁技术是利用三维建模软件把产品的结构全部用三维实体描述出来，并将各种技术要求、设计说明、材料公差等几何信息以及各结构之间的间是否发生干涉及各零部件之间的配合，排除设计缺陷，最终形成数字样机，并进行制造性分析，验证加工程序的正确性和效率。

　　4.9 数值仿真技术

　　随着数控机床工作速度和加速度的提高，对机床动力学性能要求也不断提高，需要对机床进行强度、刚度等的有限元分析和数值仿真。通过建模，用数学方程式表达其物理特性，然后编制计算机程序，通过计算机运算出考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况下，其主要参数的变化情况，寻求系统的最优结构和参数。数值仿真技术的应用大大缩短了设计和研制的周期，降低了开发成本。

　　4.10 逆向工程技术

　　逆向工程技术可根据已经存在的产品模型，反向推出产品的设计数据(包括设计图纸或数字模型)。其包括了测量数据的采集／处理、CAD／CAM系统处理和融入产晶数据管理系统的过程。逆向工程技术已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原以及产品的检测中，它不仅消化和吸收实物原犁，并且能修改再设计以制造出新的产品，其代表着一种高效的产品没计理念和方法。

5 木质新材料对数控加工装备的发展要求

　　随着木质材料定义范同的不断拓展，新材料和新产品的结构发生了重大变化，木材工业从原始的原木利用逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维、非木质和化学成分的利用，形成了新犁的材料和产品。如单板层积材、集成材、重组木、定向刨花板等木质工程材料和产品，木／塑复合材料、木／竹材复合材料、木质导电材料和木材陶瓷等木质复合材料及产品，以及竹材、稻草、麦秸等胙木质材料和产品。新型材料及新型木制品结构的发展推动了木材加工机械装备的技术进步，特别是国家“十一五”科技支撑项日加大了对结构用木质工程材料的研发力度，其推广应用需要现代化的机械装备来满足木材工业化生产。

　　我国已成为一个林业产业大国，但还不是一个林业产业强罔，林业产业由大变强的转变为木材加[装备制造业的发展提供了广阔的市场空间和发展前景。木材和人造板数控加工装备是实现现代木材工业的必备条件，既是木材工业生产条件和生产手段现代化的标志，也是实施科技兴林和林业可持续发展的重要载体。因此，木材加工装备必须随着科学技术的发展而不断适应现代木材工业的要求，应结合国情，因地制宜，重点发展有中国特色和自主知识产权的高效、高附加值、精深加工、环保和节能型木材及人造板数控加工技术与装备，以满足现代林业产业的发展需求。