本发明涉及一种喷蒸汽加热刨切薄板的方法与装置,在刨刀垫板和压尺垫板表面分别沿长度方向开设有蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,蒸汽通道槽两端有蒸汽接口,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,间距为10mm。刨刀垫板和压尺垫板分别与刨刀和压尺安装组合后,形成两处蒸汽通道和蒸汽喷口,蒸汽通道通过蒸汽管与蒸汽发生器相连。蒸汽从蒸汽喷口分别沿刨刀的前刀面和压尺的前面喷向刀尖部位和刨切木方表面,同时加热切削区木材的内部和外部,对切削区木材进行软化。刨切木方由夹具夹持处于刀架的上方,刀架往返运动一次,刨切木方下降一个薄板厚度,刨切一张薄板,刨切厚度2mm~10mm,特别适合于胶合木方的刨切。
1.一种喷蒸汽加热刨切薄板的装置由底座(1)、立柱(2)、刀架导轨组件(3)、横梁导轨组件(4)、横梁(5)、步进电机安装座(6)、步进电机(7)、平衡气缸(8)、联轴节(9)、滚珠丝杠组件(10)、夹具(11)、刀架(12)、油缸前端耳座(13)、油缸(14)、油缸后端耳座(15)、油缸安装座(16)、刨刀(17)、刨刀垫板(18)、压尺(19)、压尺垫板(20)、螺栓K(21)、螺栓L(22)、管接头(23)、螺栓U(24)、螺栓V(25)、蒸汽电磁阀(26)、蒸汽发生器(27)组成;其特征在于,立柱(2)、刀架导轨组件(3)和2只油缸安装座(16)固定安装在底座(1)上,横粱导轨组件(4)固定安装在立柱(2)上;步进电机(7)通过步进电机安装座(6)固定在立柱(2)的上端,滚珠丝杠组件(10)的两端通过支座安装在立柱(2)上,滚珠丝杠组件(10)的螺母座安装在横梁(5)上,3只夹具(11)安装在横梁(5)的下方;油缸(14)的后端通过油缸后端耳座(15)安装在油缸安装座(16)上,油缸(14)的前端通过油缸前端耳座(13)与刀架(12)相连;横梁(5)由步进电机(7)通过滚珠丝杠组件(10)带动沿横梁导轨组件(4)作升降运动;2只平衡气缸(8)安装在立柱(2)的上端,平衡气缸(8)的活塞杆与横梁(5)相连,承受横梁(5)、夹具(11)及刨切木方的重量,以减轻滚珠丝杠组件(10)的负荷;刀架(12)在2只油缸(14)的驱动下沿刀架导轨组件(3)作水平往返运动;刨切木方由夹具(11)夹持处于刀架(12)的上方,刀架(12)往返运动一次,刨切木方下降一个薄板厚度,刨切一张薄板。
2.根据权利要求1所述的喷蒸汽加热刨切薄板的装置,其特征在于,在刨刀垫板(18)与刨刀(17)前刀面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在刨刀垫板(18)上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的间距为10mm,沿刨刀垫板(18)长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在刨刀垫板(18)的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;在压尺垫板(20)与压尺(19)前面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在压尺垫板(20)上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的间距为10mm,沿刨刀垫板(20)长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在压尺垫板(20)的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;刨刀(17)的楔角为18°,刨刀(17)安装后切削后角为1°,刨刀(17)的刀刃材料为硬质合金,刀体材料为Q235B;压尺(19)的楔角为30°,与木材接触部位采用半径为1mm的圆弧,材料为高速钢。
3.根据权利要求1所述的喷蒸汽加热刨切薄板的装置,其特征在于,刨刀垫板(18)通过螺栓U(24)安装在刀架(12)上,刨刀(17)通过螺栓K(21)与刨刀垫板(18)相连构成刨刀与刨刀垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,使蒸汽沿刨刀的前刀面喷向刀尖部位,加热切削区木材的内部;压尺垫板20通过螺栓V(25)安装在刀架(12)上,压尺(19)通过螺栓L(22)与压尺垫板(20)相连构成压尺与压尺垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,使蒸汽沿压尺前面喷向刨切木方表面,加热切削区木材的外部;刨刀垫板(18)和压尺垫板(20)两端的蒸汽接口通过管接头(23)、蒸汽管和常闭型蒸汽电磁阀(26)与蒸汽发生器(27)相连。
4.一种采用如权利要求1所述的喷蒸汽加热刨切薄板的装置进行刨切薄板的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,根据刨切薄板厚度要求,调整好刨刀(17)和压尺(19)的位置,使压尺(19)到刨刀(17)前刀面的距离为刨切薄板厚度的85%~90%;步骤2,将经过水热蒸煮预热处理的刨切木方装夹在夹具(11)上,然后启动步进电机(7)将刨切木方快速下降到距离刨刀(17)刀刃上方2mm~5mm的位置;步骤3,启动油缸(14)驱动刀架(12)作往返运动,刀架(12)往返一次,根据设定的程序,步进电机(7)带动横梁(5)下降一个薄板厚度,刨切过程中当刀架(12)前移刨切时,蒸汽电磁阀(26)得电接通,蒸汽喷口喷射蒸汽,蒸汽同时从内外两个方向喷向切削区木材,对切削区木材进行加热软化;当刀架(12)后退时,蒸汽电磁阀(26)失电关闭,蒸汽被切断;如此循环往复,直至刨切木方刨切完毕,横粱(5)上升到最高位置;采用的蒸汽压力范围为0.3MPa~0.7MPa,对应温度为130°C~170°C,根据木材树种进行调节,木材密度高,选用蒸汽压力高。技术领域
本发明属于木材加工装备领域,涉及到木材薄板刨切设备,具体为一种在刨切薄板过程中通过喷蒸汽进一步加热软化木材的方法与装置。
背景技术
目前,厚度为2mm~10mm的木材薄板在家具、地板、门窗等木制品制造以及室内外装修等领域应用非常普遍,薄板的制造可以通常采用锯切、旋切、刨切方法。采用锯切方法制备薄板,锯切薄板表面无裂隙,木材结构没有受到破坏,质量好,但是锯切时存在锯路损失,木材利用率低。采用旋切方法制备薄板,为无屑切削,无锯路损失,木材利用率较高,旋切速度快,生产效率高,但是旋切需要采用圆木,旋切时薄板反向弯曲度大,背面存在裂隙,旋切薄板厚度越大,背面裂隙越多、裂纹深度越大;对于木材硬度较大、含水率较低的圆木,旋切前需要对圆木进行水热蒸煮软化处理,以减少旋切薄板背面裂隙度。采用刨切方法制备薄板,同样为无屑切削,无锯路损失,木材利用率比较高,刨切时需要采用大断面矩形截面的刨切木方,刨切木方可以由大径级原木直接制成,或者采用小径级原木制成的大断面集成胶合木方;刨切薄板也存在背面裂隙,为减少薄板背面裂隙,刨切前需要对刨切木方进行水热蒸煮软化处理,蒸煮的温度及时间根据木材硬度、刨切木方断面尺寸、以及刨切薄板厚度进行控制;若木材硬度高,则选择较高的蒸煮温度,若刨切木方断面尺寸大、刨切薄板厚度大,则需延长蒸煮时间;若刨切木方蒸煮不充分,则刨切薄板背面裂隙度大,若刨切木方蒸煮过度,木材材质下降,刨切薄板表面会出现凹凸不平的现象,使得在后续的加工过程中,需要加大对薄板表面的砂削量;此外,蒸煮时间过长,还会使胶合木方的胶合强度下降甚至产生脱胶;在实际生产过程中,为避免由于蒸煮过度而引起胶合木方胶合强度下降或脱胶、以及刨切薄板表面出现凹凸不平的现象,对刨切木方的蒸煮温度和时间都有所保留,使得刨切木方的软化程度不够,刨切薄板仍然存在一定程度的背面裂隙,影响刨切薄板的质量和后续使用。
发明内容
为了解决由于刨切木方水热蒸煮软化程度不够,刨切薄板存在一定程度的背面裂隙,影响刨切薄板的质量和后续使用的问题,本发明提供了一种喷蒸汽加热刨切薄板的方法与装置,在刨切过程中,对切削区木材喷蒸汽进行局部的二次加热以进一步软化木材,增加木材塑性,降低切削阻力和薄板背面裂隙度,从而提高刨切薄板质量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:(1)一种喷蒸汽加热刨切薄板的装置由底座1、立柱2、刀架导轨组件3、横梁导轨组件4、横梁5、步进电机安装座6、步进电机7、平衡气缸8、联轴节9、滚珠丝杠组件10、夹具11、刀架12、油缸前端耳座13、油缸14、油缸后端耳座15、油缸安装座16、刨刀17、刨刀垫板18、压尺19、压尺垫板20、螺栓K21、螺栓L22、管接头23、螺栓U24、螺栓V25、蒸汽电磁阀26、蒸汽发生器27组成;立柱2、刀架导轨组件3和2只油缸安装座16固定安装在底座1上,横梁导轨组件4固定安装在立柱2上;步进电机7通过步进电机安装座6固定在立柱2的上端,滚珠丝杠组件10的两端通过支座安装在立柱2上,滚珠丝杠组件10的螺母座安装在横梁5上,3只夹具11安装在横梁5的下方;油缸14的后端通过油缸后端耳座15安装在油缸安装座16上,油缸14的前端通过油缸前端耳座13与刀架12相连。横梁5由步进电机7通过滚珠丝杠组件10带动沿横梁导轨组件4作升降运动;2只平衡气缸8安装在立柱2的上端,平衡气缸8的活塞杆与横梁5相连,承受横梁5、夹具11及刨切木方的重量,以减轻滚珠丝杠组件10的负荷;刀架12在2只油缸14的驱动下沿刀架导轨组件3作水平往返运动;刨切木方由夹具11夹持处于刀架12的上方,刀架12往返运动一次,刨切木方下降一个薄板厚度,刨切一张薄板。(2)在刨刀垫板18与刨刀17前刀面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在刨刀垫板18上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的中心距为10mm,沿刨刀垫板18长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在刨刀垫板18的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;在压尺垫板20与压尺19前面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在压尺垫板20上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的间距为10mm,沿刨刀垫板20长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在压尺垫板20的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;刨刀17的楔角为18°,刨刀17安装后切削后角为1°,刨刀17的刀刃材料为硬质合金,刀体材料为Q235B;压尺19的楔角为30°,与木材接触部位采用半径为1mm的圆弧,材料为高速钢。(3)刨刀垫板18通过螺栓U24安装在刀架12上,刨刀17通过螺栓K21与刨刀垫板18相连构成刨刀与刨刀垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,使蒸汽沿刨刀的前刀面喷向刀尖部位,加热切削区木材的内部;压尺垫板20通过螺栓V25安装在刀架12上,压尺19通过螺栓L22与压尺垫板20相连构成压尺与压尺垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,蒸汽沿压尺前面喷向刨切木方表面,加热切削区木材的外部;刨刀垫板18和压尺垫板20两端的蒸汽接口通过管接头23、蒸汽管和常闭型蒸汽电磁阀26与蒸汽发生器27相连。(4)刨切过程中当刀架12前移刨切时,蒸汽电磁阀26得电接通,蒸汽喷口喷射蒸汽,蒸汽从内外两个方向喷向切削区木材,对切削区木材进行加热软化;当刀架后退时,电磁阀失电关闭,蒸汽被切断;采用蒸汽压力为0.3MPa~0.7MPa,对应温度为130°C~170°C。本发明有益效果是:蒸汽温度高、渗透能力强、传热速度快;蒸汽由下向上喷向木材,有利于延长蒸汽对木材的作用时间;通过对切削区木材内外两个方向同时喷蒸汽加热,木材的瞬时软化的效果好;喷蒸汽加热刨切薄板的背面裂隙度小,表面光洁,刨切薄板的质量好;刨切过程切削阻力小;还可以缩短刨切木方水热蒸煮预热处理的时间。
附图说明
图1是喷蒸汽加热刨切薄板装置正视图。图2是喷蒸汽加热刨切薄板装置俯视图。图3是喷蒸汽加热刨切薄板装置侧视图。图4是喷蒸汽加热刨切薄板原理图。图5是刨刀垫板正视图。图6是刨刀垫板A-A剖视图。图7是刨刀垫板B-B剖视图。图8是压尺垫板正视图。图9是压尺垫板C-C剖视图。图10是刨刀正视图。图11是刨刀D-D剖视图。图12是压尺正视图。图13是压尺E-E剖视图。图14是刨刀与刨刀垫板组合件正视图。图15是刨刀与刨刀垫板组合件侧视图。图16是压尺与压尺垫板组合件正视图。图17是压尺与压尺垫板组合件侧视图。图18是蒸汽回路图。在图1至图18中,1-底座、2-立柱、3-刀架导轨组件、4-横梁导轨组件、5-横梁、6-步进电机安装座、7-步进电机、8-平衡气缸、9-联轴节、10-滚珠丝杠组件、11-夹具、12-刀架、13-油缸前端耳座、14-油缸、15-油缸后端耳座、16-油缸安装座、17-刨刀、18-刨刀垫板、19-压尺、20-压尺垫板、21-螺栓K、22-螺栓L、23-管接头、24-螺栓U、25-螺栓V、26-蒸汽电磁阀、27-蒸汽发生器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。本发明的喷蒸汽加热刨切薄板装置如图1至图18所示,由底座1、立柱2、刀架导轨组件3、横梁导轨组件4、横梁5、步进电机安装座6、步进电机7、平衡气缸8、联轴节9、滚珠丝杠组件10、夹具11、刀架12、油缸前端耳座13、油缸14、油缸后端耳座15、油缸安装座16、刨刀17、刨刀垫板18、压尺19、压尺垫板20、螺栓K21、螺栓L22、管接头23、螺栓U24、螺栓V25、蒸汽电磁阀26、蒸汽发生器27组成。立柱2、刀架导轨组件3和2只油缸安装座16固定安装在底座1上,横梁导轨组件4固定安装在立柱2上;步进电机7通过步进电机安装座6固定在立柱2的上端,滚珠丝杠组件10的两端通过支座安装在2立柱上,滚珠丝杠组件10的螺母座安装在横梁5上,3只夹具11安装在横梁5的下方;油缸14的后端通过油缸后端耳座15安装在油缸安装座16上,油缸14的前端通过油缸前端耳座13与刀架12相连。横梁5由步进电机7通过滚珠丝杠组件10带动沿横梁导轨组件4作升降运动;2只平衡气缸8安装在立柱2的上端,平衡气缸8的活塞杆与横梁5相连,承受横梁5、夹具11及刨切木方的重量,以减轻滚珠丝杠组件10的负荷;刀架12在2只油缸14的驱动下沿刀架导轨组件3作水平往返运动;刨切木方由夹具11夹持处于刀架12的上方,刀架12往返运动一次,刨切木方下降一个薄板厚度,刨切一张薄板。在刨刀垫板18与刨刀17前刀面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在刨刀垫板18上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的中心距为10mm,沿刨刀垫板18长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在刨刀垫板18的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;在压尺垫板20与压尺19前面接触的平面上开设蒸汽通道槽和蒸汽喷口槽,在压尺垫板20上蒸汽通道槽沿长度方向开设,蒸汽喷口槽与蒸汽通道槽相通并垂直于蒸汽通道槽,蒸汽喷口槽之间的间距为10mm,沿刨刀垫板20长度方向均匀分布,分布长度与刨切木方长度一致,蒸汽喷口槽宽2mm、深1mm,在压尺垫板20的两侧端面上开有蒸汽接口,与蒸汽通道槽相通;刨刀17的楔角为18°,刨刀17安装后切削后角为1°,刨刀17的刀刃部分材料为硬质合金,刀体材料为Q235B;压尺19的楔角为30°,与木材接触部位采用半径为1mm的圆弧,材料为高速钢。刨刀垫板18通过螺栓U24安装在刀架12上,刨刀17通过螺栓K21与刨刀垫板18相连构成刨刀与刨刀垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,使蒸汽沿刨刀的前刀面喷向刀尖部位,加热切削区木材的内部;压尺垫板20通过螺栓V25安装在刀架12上,压尺19通过螺栓L22与压尺垫板20相连构成压尺与压尺垫板组合件,同时形成封闭的蒸汽通道和蒸汽喷口,蒸汽沿压尺前面喷向刨切木方表面,加热切削区木材的外部;刨刀垫板18和压尺垫板20两端的蒸汽接口通过管接头23、蒸汽管和常闭型蒸汽电磁阀26与蒸汽发生器27相连。本发明的喷蒸汽加热刨切薄板的工作原理如图1至图18所示,其工作过程如下:根据刨切薄板厚度要求,调整好刨刀17和压尺19的位置,使压尺19到刨刀17前刀面的距离为刨切薄板厚度的85%~90%。将经过水热蒸煮预热处理的刨切木方装夹在夹具11上,然后启动步进电机7将刨切木方快速下降到距离刨刀17刀刃上方2mm~5mm的位置。启动油缸14驱动刀架12作往返运动,刀架12往返一次,根据设定的程序,步进电机7带动横梁5下降一个薄板厚度,刨切过程中当刀架12前移刨切时,蒸汽电磁阀26得电接通,蒸汽喷口喷射蒸汽,蒸汽从内外两个方向喷向切削区木材,对切削区木材进行加热软化;当刀架12后退时,蒸汽电磁阀26失电关闭,蒸汽被切断;如此循环往复,直至刨切木方刨切完毕,横梁5上升到最高位置;采用的蒸汽压力范围为0.3MPa~0.7MPa,对应温度为130°C~170°C,根据木材树种进行调节,木材密度高,选用蒸汽压力高。本发明的喷蒸汽加热刨切薄板装置利用了蒸汽温度高、渗透能力强、传热速度快的优点,蒸汽由下向上喷向木材,有利于延长蒸汽对木材的作用时间;通过对切削区木材内外两个方向同时喷蒸汽加热,木材的瞬时软化的效果好;刨切薄板的厚度范围为2mm~10mm,刨切薄板的背面裂隙度有明显的下降,背面裂隙度不大于10%,刨切薄板可以直接用于后续制品的胶合。喷蒸汽加热刨切薄板装置特别适合于对采用小径级木材胶拼而的胶合木方进行刨切,可以减少刨切木方的水热蒸煮处理的时间,以防止胶合木方胶合强度的下降或脱胶。除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。