木工刀具應用：竹材加工工藝流程的改進及實現
1 竹材加工工藝流程的改進
現有的竹材四面銑削型的設備主要由7對或更多送料輥、1對或2對立銑刀、3個上銑刀、2個下銑刀組成，具體工藝流程是進料、立銑、刨削去竹節竹黃、下表面粗銑、上表面粗銑、下表面精銑、上表面精銑、出料，如圖4所示;具體刀具的結構布局，如圖5所示。
圖4 現有的四面銑削工藝流程
Fig.4 The existing process with all sides milling
圖5 現有的四面銑削加工刀具布局示意圖
Fig.5 Current cutter layout of all sides milling
注:1為送料輥，2為立銑刀，3為上銑刀，4為下銑刀，5為竹條
不管是怎麼改變刀具的組成布局結構，現有的四面刨切型的設備大多都是將竹條的四面都銑削除去，這樣的加工方式，對竹材的利用率低，不利於提高竹材的經濟效益。
圖6 四面銑削三面剖分加工工藝流程
Fig.6 Bamboo processing flow of all sides milling and three sides splitting
竹材數控四面銑削三面剖分加工設備，由2個大棘輪送料輥、2個上銑刀、3個小棘輪送料輥、1對側劈刀、3個光輥送料輥、1對立銑刀、1個下銑刀、1個下劈刀組成，具體工藝流程是進料、上銑去竹節竹黃同時下劈刀劈去竹青、側劈刀去除細竹條、下銑、上銑、定寬立銑、出料，如圖6所示;具體刀具結構布局如圖7所示。相比現有的竹材四面刨切型的設備，竹材數控四面刨切三面剖分加工設備不僅可以實現竹材刨切去青齊邊銑削去黃的效果，而且能獲得竹方、竹青、細竹條等各部分材料，提高竹材的利用率。
改進後的竹材加工工藝流程［8］，運用分步加工處理工藝，充分挖掘原有竹材的加工潛質，提高了竹材的綜合利用率;通過多種收料方式，收集加工後的各部分產物，便於分類和儲存以及再加工。
圖7 四面銑削三面剖分加工刀具布局示意圖
Fig.7 Cutter layout for all sides milling and three sides splitting
注:1為大棘輪送料輥，2為上銑刀，3為小棘輪送料輥，4為側劈刀，5為光輥送料輥，6為立銑刀，7為下銑刀，8為下劈刀，9為竹條
圖8 竹材數控四面銑削三面剖分加工設備整體結構
Fig.8 The bamboo CNC equipment』s overall structure of all sides milling and on three sides splitting
2 竹材四面銑削三面剖分工藝的實現
通過對竹材加工工藝的改進實現對竹材的充分利用。根據竹材四面銑削三面剖分加工工藝設計竹材數控四面銑削三面剖分加工設備［9］，來實現竹材刨切去青齊邊銑削去黃的提質增效的目的。該設備整體機構主要由支架系統、主切削系統、動力傳動系統三大部分組成。圖8為設備整體結構示意圖。
在支架系統中，支撐架是整個設備的支撐受力構件(圖9);電機安裝架主要用於固定驅動電機;竹青及細竹條輸出口是將設備加工下劈刀與側劈刀劈出的竹青與細竹條分離出來，便於後期的收集後加工;工作台是竹條的加工平面，必須保證工作平面的平整度，以保證加工精度;調整靠尺組件是調整竹條的加工位置，以避免竹條在加工過程中出現跑偏的現象。上銑刀組件、3個光輥組件、1對側銑刀組件、1對側劈刀組件、1個下劈刀組件組成，如圖10所示。在主切削系統中，為滿足不同厚度、寬度的竹條的加工要求，各個刀具都是可調的:前進料組件由其擺動座來調整其與工作台之間的間隙;棘輪壓輥組件、光輥組件由一對單彈簧間隙調整機構(圖11)來調整壓輥與工作台之間的距離;去竹節銑刀組件、下銑刀組件、上銑刀組件都是由雙彈簧間隙調整機構(圖12)來調整刀具與工作台之間的距離;側銑刀組件是靠導向鍵組件(圖13)來調整兩立銑刀之間的寬度;側劈刀組件的安裝孔為長槽孔，靠手動調整來調節兩劈刀之間的位置，其劈切細竹條示意圖如圖14、圖15所示;下劈刀是固定式的。
圖9 支架系統
Fig.9 The support system
注:1為焊接支撐架，2為電機安裝架，3為竹青及細竹條輸出口，4為工作台，5為調整靠尺組件
圖10 主切削系統
Fig.10 The main cutting system
注:1為前進料輥，2為去竹節銑刀組件，3為棘輪壓輥組件，4為下銑刀組件，5為上銑刀組件，6為光輥組件，7為側銑刀組件，8為側劈刀組件，9為下劈刀組件
圖11 單彈簧間隙調整機構
Fig.11 The organization of single spring clearance adjustment
圖12 雙彈簧間隙調整機構
Fig.12 The organization of double spring clearance adjustment
圖13 導向鍵組件
Fig.13 Feather key components
圖14 側劈刀切去細竹條正視圖
Fig.14 Front view of lateral cleaver for cutting fine bamboo stick
圖15 側劈刀切去細竹條俯視圖
Fig.15 Top view of lateral cleaver for cutting fine bamboo stick
竹材的切削會引起竹材的變形［10］，切削力也會影響切削表面的破壞機理［11～12］。從劈刀角度分析，劈刀的前角和楔角對切削竹材表面粗糙度有影響，當前角一定時，楔角越小竹材表面粗糙度越小;當刀片楔角一定時，前角為55°時竹材表面粗糙度最小［13］。在選擇刀片以及劈刀放置時選擇最佳位置，以增強竹材切削後的各項性能。
文章來源：竹材四面銑削三面剖分加工工藝及設備研究*
邢力平，包玉瑩，馬 岩，任洪娥，楊春梅
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