第四节 单板制造

压榨角的经验值 一般带有压棱的压尺应在15－20° 当单板厚度超过2mm时，应采用斜棱压尺，压榨 角为5－7°
• 2.3 旋刀与压尺的更换 • （1）旋刀的更换 每台旋机应备有不同 研磨角的旋刀，以便旋切不同树种时更换之用 ；在正常情况下，旋切椴木、桦木每班换2～3 次刀（即相当于旋切10m3木材换一次刀），旋 切水曲柳每班换2次刀。崩刀超过0.3mm时应立 即更换；不更换压尺时，可根据压尺位置安装 与调整旋刀。 • （2）压尺的更换 每台旋机应备有三把 压棱宽度不同的压尺，以便旋切不同厚度单板 时更换之用；在旋切1000m3木段后必须更换压 尺并研磨；压尺与旋刀同时更换时，要先上旋 刀，然后再根据旋刀的位置安装压尺。
•
•
β值的大小，根据旋刀本身材料种类、旋切单板 的厚度、木材的树种及温度和含水率等来确定。
β值一般采用18～23。为了要旋得优质单板，尽 可能减少β值。当其他条件相同，旋切硬、厚单板、 节多的木材时，应当采用较大的β值。
• 后角(α)：旋刀的后面与旋刀刀刃处旋切曲线 的切线之间的夹角。
• 切削角(δ)：切线与旋刀前面之间夹角，即旋 刀的研磨角和后角之和。
总作用力示意图 1. 木段 2.压尺和旋刀对木段总作用力的作用点 3.压辊 4. 木段转动方向
• （4）卡头对木段的作用力 • 木段在旋切过程中，由于旋刀和压尺的总作用 力R的作用下，形成一个阻力距（M＝Rsin)和一 个垂直于卡轴轴线的作用力R‘（与R大小相等 ，但方向相反） M取决于总作用力R（与木段长度L、树种、切削 状态等有关）和瞬时切削木段直径D的大小。 切削直径大的木段时，所产生的阻力距M就大； 木段变小时，M就变小。 为了保证正常的旋切，必须有一个反向力距M1来 带动木段回转，克服切削阻力距M。只有M1＞M时 ，旋切才能正常进行。
（1）首先调整旋刀相对于卡轴中心线的垂直距离h 其值可用高度计来测定。H＝d/2-h 如果 h 为正值，表示刀刃高于卡轴轴线； h 为负 值，则低于卡轴轴线。 当h =0 时，安装旋刀的回转中心恰好在其刀刃上 。在其它情况下，刀刃的高度随着旋切的过程而 变化。 在安装旋刀时，要保证其两端水平，其轴线与卡 轴中心线平行。
斜棱压尺 由于压尺的压榨角较小，木材的压缩面比较 大，压缩过程是逐渐增大的，因此适用于软质 木材和切削厚单板。 辊柱压尺 对木材的压缩面积更大，压缩过程是逐渐增大 的，因此适用于软质木材和切削厚单板。 旋切时产生的碎屑较易排出刀门，对单板表面 质量影响较小。
（3）压尺与旋刀对木段总的作用力 R＝K．L 式中：R－－总作用力（N） K－－单位长度作用力（N／CM） L－－旋切木段长（CM） 在一般情况下，单位长度作用力K约为160－240N ／CM，作用力方向可用角∠θ 来表示（R 同 水平线的夹角）表示，约在40－75°范围内变 化。
• 3、单板旋切质量 • 3.1 单板质量的评定 • 评定单板质量的指标归纳起来有四个：单 材厚度偏差，即加工精度；单板背面裂隙；单 面背面光洁度（表面粗糙度）；单板横纹抗拉 强度。
• （1）单板厚度偏差
特点： 1 ）单板的实际厚度一般总比名义厚度小，且树 种不同而不同。 2 ）旧的机床（保养差的机床）单板厚度偏差总 比新的机床（或保养好机床）大。 3）旋切条件对单板的实际厚度、均方差均有影 响。
卡头对木段的压力 卡头对木段的压力（卡头卡入的深度）不宜 过大。太大易使木段端部劈裂；同时在旋切木段 直径变小时，容易产生弯曲变形,f值增大。 在同样的R力作用下，木段瞬时半径小，则f 值越大。当然FE值越大，f值也会增加。结果产 生中间薄两边厚的现象。
2 旋刀和压尺的安装 2.1 旋刀的安装 要旋出质量好的单板，必须满足合理的工艺条件 。旋刀和压尺的安装是重要的内容。 旋刀的要求 旋刀的研磨角要一致，刀刃锋利成一条直线 。 旋刀的安装 根据刀刃通过卡轴中心线的水平面的距离h和后 角来安装旋刀。
• 1.5 旋切力学
• • • • • 木段在旋切机上被旋切成单板时，作 用在木段上的力基本上可分为： 旋刀的作用力 压尺的作用力 卡轴(卡头)的作用力 压辊的作用力。
• •
（1）旋刀作用力 劈力P1——旋刀前面对已旋出单板的作用力。
•
在P1作用下，单板由原来自然状态(正向弯曲状 态)变到反向弯曲状态，使单板内部产生应力。由 于木材横纹抗拉强度较低，结果在单板背面产生了 大量超前裂缝，单板的背面（松面）高低不平，单 板的正面（紧面）仅有凹陷。降低了单板质量。为 了消除这些缺陷，应该正
单板的制造方法有三种：旋切、刨切 、锯切。 • 目前国内外应用最多的是旋切，得到 的片状材料称为单板，主要用于胶合板 生产；得到的单板用于装饰的，称为薄 木。
• 1、旋切的基本原理 1.1 旋切的概念 木段作定轴回转运 动，旋刀作直线进给运 动时，旋刀刀刃基本平 行于木材纤维，而又垂 直木材纤维长度方向向 上的切削。
力矩的来源： M1主要通过卡入木段两个端面的卡头提供。当卡 头转动时，带动木段一起同步转动，形成M1。 M1的大小同卡头的形状、直径卡头、卡头卡入木 段的深度（即卡头对木段轴向正压力的大小） 等有关。 卡头合理的形状： 卡头形状以直角三角形优于等腰三角形。因后者 有一个向外的推出力，当木段端部材质不佳时 ，易产生空转打滑，影响正常旋切。 卡齿的直角边在中心线上的卡头能传递较大的M1
观察方法： 沿长度上和宽度上取若干试件，大小约10＊10CM， 使其含水率接近30％，在单板背面涂以适量的绘图墨 水，干后，沿试件横向纤维方向切开，即可观察到裂 缝的特征。 裂缝形状：分支型、直角型、曲折型、斜折型、斜曲型 、斜线型 树种对裂缝的关系 1 ）由材质较均匀的木材旋切单板时，厚度小时以斜线 型为主，厚度大时以斜曲型为主；如椴木、柳桉 2 ）由材质较不均匀的木材旋切单板时，其裂缝形式以 斜曲型为主，厚度大时以斜折型为主。如水曲柳 背面裂缝的存在，会影响到胶合强度。
压尺的压棱与旋刀之间缝隙的宽度S0 S0＝S（100－Δ）／100 式中：S－－单板厚度 Δ－－压棱程度（％） 压棱程度 对于松木、桦木，Δ=（7S+9）/100 对于椴木、杨木， Δ=（7S+14）/100 常用值：松木、桦木 、椴木＜35％ 杨木＜40－50％，超过这些值，将明显破坏木材 表面纤维。
(1) 圆压棱压尺 (2) 斜面压棱压尺 (3)辊柱压尺 (4) 喷射压尺
• 接触型压尺 • 固定压尺：由厚度为12～15mm，宽50～80mm的钢板条 制成。圆压棱压尺的压棱半径( )为0.1～0.2mm，压 尺研磨角通常为45～50°。 • 斜面压棱压尺：由斜面压棱的宽度H及其斜棱研磨角 来确定(一般=45)，H=(1.5～2)s，，一般为左右
• 后角的大小实质：反映了旋刀的后面与木段表面的接 触面的大小，其值表示木段对旋刀支撑力的大小。 • 支撑力小，则旋刀在旋切时稳定性能差，将会发生震 动。 • 支撑力大，虽然旋刀稳定性好，但对木段推力大，使 木段向外弯曲变形，旋切质量变差。
• 为了给旋切过程有一个较为稳定的状态，在旋切过程 中，旋刀后面和木段表面的接触宽度应基本上保持在 一定范围内，一般硬材约为2～3mm，软材为2～4mm。
• 产生原因：机床精度（卡轴径向松弛、有振动 、滑道不平、传动机构有问题）、切削条件（ 压尺压榨程度不均、刀刃不直）、木材弯曲。 • 产生影响：涂胶不均、压缩不均、胶合强度不 均、板材易变形、成板厚度差异大。 • 评定指标：实际平均厚度与名义厚度的差值；
•
单板各处的实际厚度的差值。
• （2）单板背面裂缝
• 1.2 单板厚度 木段回转一圈时，刀架的进给量。调整旋 刀的进给量，可以得到不同厚度的单板。 • 1.3 切削条件
• 主要角度参数；切削速度；旋刀的位臵； 压尺相对旋刀的位臵。这些条件是根据木材的 树种、木段直径、旋切单板厚度、木材水热处 理和机床(旋切机)精度等来确定。
• 1.4 主要角度参数 ① 旋刀研磨角（β） • 旋刀的前面与后面之间的夹角。旋刀对着木段的 一个面是后面(即旋刀的斜面)，其相对面就是前面。
• 后角大小的确定：旋切时β值不变。当改变α 值时，δ有相应的改变。 为了保证旋切质量 ，α值的大小要适当。 • α值过大，在单板离开木段的瞬间，单板伸直 ，反向弯曲变形就大，这时单板的背面(朝木 段的一面)更易产生裂缝；同时刀架易震动， 单板成为瓦楞板，节距约为10mm左右。 • α值过小，旋刀后面和木段表面的接触面积增 大，产生较大的压力，导致木段劈裂或弯曲， 尤其是小径级木段更易弯曲，单板厚度有变化 ，节距为300mm或更大。
• 后角大小的变化：同一直径下，后角大的比后角 小的接触面宽度小。因此，为了保证正常的旋切 条件，要求α值必须随着木段直径变小而减小。 • 在旋切过程中后角的变化范围在1～3°之间较好 ；木段直径大时，后角可为3～4°，直径小时可 为1，甚至为负值。
• 依据木材树种、旋切单板厚度等来决定，目的保 持一定的接触面，保证旋切质量。
不同压尺的特点： 在同样的压尺压入木段表面量时，圆压棱压 尺对木段的正压力最小，斜压棱次之，圆柱 压尺最大。（因后者压榨木材的面积最大） 圆压棱压尺 最好用于旋切薄单板和硬质木材； 对单板的压力分布比较集中，能使单板的表 面光滑； 当用于厚单板或软质木材时，可能发生纤维 的压溃与剥落，造成单板的表面粗糙。
• •
压木段力P3：旋刀后面对木段的压力 要保持正常旋切，该力必须存在，应尽 量使其值稳定。影响该值的因子很多，但以 旋切条件影响较大。
•
在正常旋切条件下，刀锋利时P3=0.2P2 左右；刀钝时P3=(0.8～1.0)P2。
• • •
•
• • •
•
（2）压尺的形状和作用力 压尺的作用： 避免旋切时产生超前裂缝，可以抵消或减小P1的作用 力，提高单板质量； 单板被压缩，横纹抗拉强度增加，使单板不易被拉断 ； 从单板内压出一部分水，可缩短单板的干燥时间。 压尺的种类： 接触型压尺：分为固定式压尺（圆压棱压尺和斜面压 棱压尺）和辊柱压尺； 非接触型压尺：喷射压尺。
2 180 ( 1)
• • •
式中： δ—切削角； σ—压尺和旋刀之间夹角； α1—压尺的压榨角，一般为5——7°。
辊柱压尺：由不锈钢或其它材料制成，其直径约 为 16 ～ 40mm 左右。压尺两端用轴承支持，本 身的转动可由同木段表面接触而摩擦带动或 由电动机带动 非接触型压尺 喷射压尺，介质可以是常温压缩空气；若 用蒸汽，可既加压又加热木段，可省去木段 热处理这一工序。
• 产生原因：劈力导致超前裂缝，单板反向弯曲， 正面受压，背面受拉。
• 产生影响：背面裂缝会影响胶合强度。
• 评定指标：裂缝形状及每种形状的百分比；
• • • 裂缝最大，最小高度； 平均裂隙度（=裂缝高度总和/裂缝条 数*单板厚度*100%）； 每厘米长度上裂缝平均条数；
•
裂缝与旋出相反方向之间的夹角；
2.2 压尺的安装 压尺相对于旋刀的位置，对于单板的质量关系较 大。主要由下面几个参数决定： 压尺的压棱与旋刀之间缝隙的宽度S0 压棱至通过刀刃水平面之间的垂直距离h0 压尺前面与通过压尺压棱的铅垂线之间的夹角（ 压榨角α1） 压尺后面与通过压尺压棱的铅垂线之间的夹角 压尺后面与旋刀前面形成的夹角
• •
切削力P2 在该力作用从木段上切下了单板。影响切 削力大小的因子较多，例如木段的温度、木材 的密度、切削条件(h值、α值、β值、单板 厚度、刀刃状态等)、木材结构等。切削力可 用下式计算： P2 =k×L (N) • 式中：k—单位切削力 (N/cm)； • L—木段长(cm)。 • 根据试验，在一般树种和常用单板厚度时 ，单位切削力k约为100～200N/cm。
• （2）旋刀固定后，再调整其后角 • 首先将刀床退至相当于旋切木段的最大直 径处（或规定的某一位置），用测后角仪测定 其初后角。若初后角与旋切工艺中规定的初后 角不相符合，则通过调节装置调节偏心盘，使 初后角等于旋切工艺中规定的数值；然后将刀 床往前开至相当于木芯直径位置（或规定的某 一位置），再测定终后角，看其后角变化范围 与木段直径是否相适应。