王进峰

旋切机工作原理及技术特点

王进峰

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州510530）

在人造板尤其是胶合板加工制造领域，旋切机起到了不可估量的地位。旋切机是成型胶合板的主要设备之一。本文从旋切机的类型、工作原理、发展脉络、设备专利技术申请等角度出发，论述了在胶合板技术发展的不同阶段，旋切机设备的专利申请情况以及木材旋切加工技术对胶合板行业发展的重要性。

旋切机；类型与规格；工作原理

1　旋切机

旋切机，又称旋板机，即薄单板加工机。根据旋切机卡轴数量、卡轴动力来源、加工木材尺寸、旋切木材直径等进行分类，主要分为有卡轴旋切机和无卡轴旋切机，以及有卡无卡联合旋切机，其中有卡轴旋切机细分为单卡轴旋切机和双卡轴旋切机。

2　旋切机工作原理

有卡轴旋切机，如图1右图所示，利用卡轴101，插入圆木木料内，旋转木身，刀具将圆木由外至内旋切成薄板状。卡轴主要用于固定木料并进行旋转与切割，故卡轴插入木料的部分便无法旋切，且卡轴直径较大，无法旋切剩余木料多，卡轴旋切机非常浪费木材原料，不利于木材的充分利用，同时也增加了产品加工成本。目前一般有卡轴的旋切机旋切的长度为0.8～2.6米，无卡旋切的木芯直径达70～300毫米。

无卡轴旋切机，如图1左图所示，其利用一根既起压紧作用又起送进作用的挤压摩擦辊和两根压紧圆木并起摩擦驱动作用的具有表面纹路的主摩擦辊支撑圆木，一把旋切刀在挤压摩擦辊的下方旋入圆木内。工作时始终在全长方向上压住圆木的摩擦辊向相同的方向转动，驱动圆木旋转，使圆木向旋切刀送进，最后将圆木旋切成薄板，由于没有卡轴，旋切到最后木芯余料少，大大提高了出板率，因而受到广泛重视。

3　旋切机发展脉络

现有旋切机，无论有卡轴旋切机或无卡轴旋切机，在实际生产中，旋切机主要存在着辊轮组对木料棒夹持力难以控制，特别是当木料直径较小时，极易造成加工出的板材厚度不一致，为克服这一不足，通常的方法是在控制进给机构的液压装置上设置一手动调节阀，由人工操纵实现对夹持力的控制，这种方法不仅需要一定的工作经验，而且手工操作必然会产生误差，难以保证质量。针对以上问题便是提供一种自动调节辊轮对木料棒的夹持力，进而确保当木料直径较小时均可加工处板的厚薄一致的旋切机。

图1　　无卡轴旋切机

现有的无卡轴旋切机加工出的木薄板存在厚薄不均，为使薄板厚度均匀，目前的无卡轴旋切机都采用减压或减速进给装置进行控制；采用减压装置，由于压力不好控制，压力过小则旋切机将无法工作；采用减速装置，进给速度也不好控制，进给速度太慢则降低了生产率，因此采用减压装置或减速装置来控制薄板厚度效果都不是很理想。针对以上问题，实用新型专利（CN2644123Y）提出，提供一种机械式的刀口调整装置，通过该装置的作用使无卡轴旋切机能直接旋切圆木，旋出的圆木薄板厚度均匀，表面光滑，提高生产率。如图2所示，提供一种刀口调整装置，即通过偏心轴2、齿轮11、齿条5等实现对刀具的调整，从而使该旋切机可直接旋切出板厚均匀的圆木单板。

图2　　旋切机刀口调整装置

现有的无卡轴旋切机，由于其是通过压力将圆木卡紧旋切出单板，因此压力的大小直接关系到旋切出的板材的厚度，然而在数次的生产实践中，当旋切直径不规则的圆木时，采用单一的压力进给旋切，不同的圆木所旋切出的板材的厚度会略有不同，大直径的圆木旋切出的板材偏薄，小直径的圆木旋切出的板材偏厚。为了达到旋切板材厚度的一致，需要根据圆木直径的大小调整压力的大小，大直径的圆木需要的压力大些，小直径的圆木需要的压力小些，针对以上问题，专利申请（CN103056945A）提出，提供一种能根据圆木直径自动调节压力大小，从而达到不同原木直径旋切出板厚一致的薄单板，其通过直径自动检测装置反馈直径数据到油路控制装置等从而控制压力，利用压力反馈信号来根据原木直径自动调节压力大小，旋切出厚度一致的薄板材。

伴随科技日新月异，数字控制技术也逐步运用到旋切机生产中，近年来出现了数控旋切机。数控旋切机生产加工不仅提高了单板的质量和精度，还提高了生产效率和整机的自动化程度。数控无卡轴旋切机是胶合板生产线或单板生产线上的重要设备，主要用于将有卡轴旋切机旋切剩余的（或扒圆）木芯进行二次加工利用，将长度不等的木段，在一定直径范围内的木芯旋切成不同厚度的单板，旋切直径小。

4　旋切机的技术参数及其特点

4.1技术参数

旋切机两卡头之间的距离决定旋切木段的长度，因而也决定了旋切出的单板带的宽度，它有一个最大距离和一个最小距离。旋刀长度一般比两卡头之间的最大距离大50毫米，卡轴的转速和旋切机传动装置的传动方式有关。目前旋切机按旋切过程中卡轴转速情况可分为两种类型，一种是卡轴转速固定不变，另一种是卡轴转速随木段旋小而增加。工作进刀速度是卡轴每一转或每分钟内刀床（旋刀和压齿）移动的距离，以毫米/转或毫米/分计算。进刀速度决定旋出单板的厚度，为了获得不同的单板厚度，旋切机上设有进刀速度变换机构——进刀箱。

4.2技术特点

数控旋切机，更换板厚只需要输入板厚数字，无需更换设备内部结构，旋切精度高；不同木种也可一同旋切而不影响板厚；板面光洁度高，旋切中对木材的阴阳面反应不敏感。

5　旋切机专利基础状况及分析

木材加工领域涉及的分类号有B27（但B27分类下的文献有些并不属于木材加工的范畴，此外还检索了一些相关的分类号B32B21、E04F15），木材旋切机涉及分类号B27L5/02、B27L5/04、B27L5/06以及B27L5/00，本文在SIPOABS数据库中针对上述分类号下涉及木材加工旋切机的专利申请进行统计分析，其专利申请总量为9510篇，检索时间截止为2016年4月25日。下面对其申请国及申请人的申请量进行统计分析（主要分析排名前20）。

图3　　世界范围内主要申请人及申请量

从图3中可以看出，在世界范围内，关于木材旋切机的专利申请，申请量最大的是日本，约占50%，这也与其国情有关，日本是一个地震多发国家，木材在房屋建造方面的应用尤为突出，因此对于木质产品的应用与开发也是更为重视。其次中国、美国、德国关于木材旋切单板的申请量差不多，我国专利申请量名列第二，说明我国也越来越重视对于木材的充分利用，木材旋切单板的重视程度也是逐步提升，这也是我国节约资源、退耕还林的体现。在旋切机专利申请领域，日本松下电器株式会社、日本名南制作所等关于木材旋切单板及旋切机的申请量最多，这也体现了多发地震的日本对于木材，尤其旋切单板、木地板等在房屋、建筑等发面的重视程度。

6　结语

旋切单板作为木材领域发展的一个分支，越来越受到人们的重视，随着科技的不断进步和发展，对于旋切机的创新与发展也会越来越被木材领域的专家关注和重视。国内有关旋切单板的申请量不断增加，这也预示着人们在不断开拓新的技术。旋切机是生产单板的主要设备之一，随着木材资源结构变化的调整，满足单板生产需要的旋切机种类、性能也在逐步变化，节约木材资源、提高单板质量、节能环保逐渐成为主题。

TS64

ADOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2016.14.015

王进峰，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，实习研究员，研究方向：木材加工工艺及其加工设备。