木工機(jī)械研究情況
1研究開發(fā)的目的意義 隨著木工機(jī)械廣泛應(yīng)用于建筑、工廠木模具加工、家具行業(yè)、家庭裝修業(yè)等領(lǐng)域，由于木工機(jī)械都具有高速運(yùn)動(dòng)的特征，木工機(jī)械自動(dòng)化程度低，木工機(jī)械操作人員技能和安全意識(shí)不足等多方面原因，其傷害類型主要集中在刀具切割，在發(fā)生的木工機(jī)械傷害事故比例中占60%以上，刀具崩擊木料、木材反彈等導(dǎo)致的物體打擊傷害和擠壓傷害等其他傷害類型合在一起占約40%。
天然木材的各向異性的力學(xué)特性，使其抗拉、壓、彎、剪等機(jī)械性能在不同紋理方向有很大差異，加工時(shí)受力變化較復(fù)雜。木工機(jī)械多刀多刃，刀軸轉(zhuǎn)速很高(圓鋸片可達(dá)4000r／min)，木工機(jī)械自動(dòng)化程度低，多為手工進(jìn)料式敞開作業(yè)，當(dāng)操作者手推壓木料送進(jìn)時(shí)，由于遇到節(jié)疤、彎曲或其他缺陷，不自覺地發(fā)生手與刃口接觸，造成割傷，甚至斷指。
事故發(fā)生時(shí)間。機(jī)械事故幾乎都是突發(fā)花木工作業(yè)的正常操作期間。事故發(fā)生時(shí)，機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，極少發(fā)生在機(jī)器的故障狀態(tài)或輔助作業(yè)（如更換刀具、檢修、調(diào)整、清潔機(jī)器等）階段。
事故波及范圍。刀具的切割傷害一般是個(gè)體傷害，只涉及操作者或意外接觸刀具的個(gè)人；木料的沖擊或飛出物的打擊傷害有時(shí)木僅關(guān)系到機(jī)器的操作者，還可能波及附近機(jī)器和其他人員。
事故加害物。絕大多數(shù)事故是由刀具引起的切割傷害；其次是由被加工物引起的，由機(jī)床本身問題而導(dǎo)致的事故較少。
事故高發(fā)機(jī)械種類。我國對(duì)木工機(jī)械事故缺乏精確統(tǒng)計(jì)，基本情況是：占第一位的是平刨床；第二位是鋸機(jī)類（主要是圓鋸機(jī)和帶鋸機(jī)）；第三位是銑床、開榫機(jī)類，但后兩者比前兩者事故率要低得多。
事故場所特點(diǎn)：木加工場地內(nèi)粉塵多、噪聲大、振動(dòng)大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、易煩躁、疲勞、容易造成操作者注意力不集中而容易引起工傷事故。
事故傷害部位：通常是手指，手掌，飛出物擊中頭部的發(fā)生率較低。 傷害類型和發(fā)生原因：刀具切割傷害。由于木材的天然缺陷（如節(jié)疤、蟲道、腐爛等）或加工缺陷（如倒絲紋）引起切削阻力突然改變；木料過于窄、短、薄，缺乏足夠的支承面使夾持固定困難；手工送料的操作姿勢不穩(wěn)定等原因，木料在加工中受到?jīng)_擊、振動(dòng)，發(fā)生彈跳、側(cè)倒、開裂，都可能使操作者失去對(duì)木料的控制，致使推壓木料的手觸碰刀具造成傷害。零件、刀具及木料飛出物打擊傷害 刀具、鋸條在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，切割遇到癤疤或木料殘留鐵釘?shù)任镔|(zhì)，導(dǎo)致刀具崩濺、亂扎、鋸條“放炮”或斷條、掉鋸、木材崩屑飛出。如果安全防護(hù)裝置設(shè)置不當(dāng)，崩落物在慣性作用下飛出傷人。
機(jī)床上零件飛出會(huì)造成傷害。例如，木工銑床和木工刨床上未夾緊的刀片、磨鋸機(jī)上砂輪破裂的碎片等。如果安全防護(hù)裝置設(shè)置不當(dāng)，刀片、砂輪碎片在慣性作用下飛出傷人。木料反彈及側(cè)倒傷人 由于木材的含水性或疤癤引起夾鋸又突然彈開；由于彎曲木料經(jīng)加壓處理校直后，在加工過程中彈性復(fù)原等多種原因，都有可能造成木材的反彈傷人；由于木料的不規(guī)則外形，在鋸切割分后重心位置改變引起側(cè)倒；木料發(fā)彈和側(cè)倒時(shí)， 人員站位不當(dāng)，易導(dǎo)致物體打擊事故。擠壓傷害：木加工機(jī)械設(shè)計(jì)不當(dāng)、安全防護(hù)裝置缺乏、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部位外露，如主軸、齒輪、輪輻、皮帶與皮帶輪、鏈條與鏈輪、齒條與齒輪、進(jìn)給輥與被送進(jìn)的工件等回轉(zhuǎn)部位、嚙合部位未設(shè)置防護(hù)罩，操作人員著裝、站位不當(dāng)，容易被衣物、手、工件等牽連接觸床的回轉(zhuǎn)部件而造成擠壓傷害。
綜上可以看出，木工機(jī)械傷害事故的直接原因是多方面的: 其一是物的不安全狀態(tài)：木工機(jī)械設(shè)備安全防護(hù)裝置配置不合理或安全防護(hù)裝置失靈；其二是人的不安全行為：操作者安全意識(shí)不足、違章冒險(xiǎn)作業(yè)、站位不當(dāng)?shù)?。通過事故調(diào)查其間接原因往往是：安全管理不到位，設(shè)備檢查維護(hù)保養(yǎng)不良，從業(yè)人員安全教育培訓(xùn)不足，現(xiàn)場巡查不到位等。 因此我們需要一種能夠保證工作人員安全的自動(dòng)進(jìn)料裝置。
人員站位不當(dāng)，易導(dǎo)致物體打擊事故。 擠壓傷害：木加工機(jī)械設(shè)計(jì)不當(dāng)、安全防護(hù)裝置缺乏、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部位外露，如主軸、齒輪、輪輻、皮帶與皮帶輪、鏈條與鏈輪、齒條與齒輪、進(jìn)給輥與被送進(jìn)的工件等回轉(zhuǎn)部位、嚙合部位未設(shè)置防護(hù)罩，操作人員著裝、站位不當(dāng)，容易被衣物、手、工件等牽連接觸床的回轉(zhuǎn)部件而造成擠壓傷害。
綜上可以看出，木工機(jī)械傷害事故的直接原因是多方面的:其一是物的不安全狀態(tài)：木工機(jī)械設(shè)備安全防護(hù)裝置配置不合理或安全防護(hù)裝置失靈；其二是人的不安全行為：操作者安全意識(shí)不足、違章冒險(xiǎn)作業(yè)、站位不當(dāng)?shù)?。通過事故調(diào)查其間接原因往往是：安全管理不到位，設(shè)備檢查維護(hù)保養(yǎng)不良，從業(yè)人員安全教育培訓(xùn)不足，現(xiàn)場巡查不到位等。因此我們需要一種能夠保證工作人員安全的自動(dòng)進(jìn)料裝置。
2國內(nèi)外發(fā)展的概況
傳統(tǒng)意義上的木工機(jī)械是指以木材為加工對(duì)象的機(jī)械或設(shè)備，一般指制材機(jī)械、細(xì)木工機(jī)械和木工機(jī)床。廣義的木工機(jī)械還應(yīng)包括人造板機(jī)械和家具機(jī)械。
按木工機(jī)械所使用的刀具、加工方法以及工藝用途分類，共可分為兩大領(lǐng)域， 即木工機(jī)床和人造板機(jī)械
（1）木工機(jī)床 木工機(jī)床是指切削類型的木工機(jī)械，包括：木工鋸機(jī)（B9D C）、木工刨機(jī)（B9EC）、木工車床（B9FC）、木工銑床及開榫機(jī)（B9GC）、木工鉆孔及榫槽機(jī)（B9HC）、木工磨光機(jī)（B99C）、木工刃具修磨機(jī)（B9IC）及其他木工機(jī)床（B9JC）。
（2）人造板機(jī)械 人造板機(jī)械是指以木質(zhì)或非木質(zhì)材料為原料生產(chǎn)家具用和建筑用板材的機(jī)械設(shè)備， 包括：刨花板（普通刨花板、輕質(zhì)刨花板、定向刨花板、竹刨花板、麻屑板、麥秸刨花板、水泥刨花板、石膏刨花板等）設(shè)備；纖維板（干法纖維板、濕法纖維板、9K4、7K4 等）設(shè)備； 膠合板（普通膠合板、層積板、復(fù)合地板）設(shè)備；裝飾板（印刷貼面、平壓貼面、異型真空貼面）設(shè)備。
2.1國內(nèi)木工機(jī)械現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
（1）木工劇機(jī) 我國制材工業(yè)近年來發(fā)展較慢，主要木工機(jī)械為帶鋸機(jī)、排鋸機(jī)和圓鋸機(jī)。由于近百年來對(duì)天然林的大量采伐，可供制材的原木日趨下降。自1998年起，國家實(shí)施天然林保護(hù)工程以來，可采資源更是逐步減少，原木直徑減小，可供應(yīng)優(yōu)質(zhì)木料急劇減少。國有大、中型木材加工企業(yè)因缺乏原料而紛紛減產(chǎn)，停產(chǎn)，倒閉。而一些小型作坊式木料加工廠數(shù)量猛增，市場上鋸材質(zhì)量下降，原始的落后的鋸機(jī)反而得到使用。而長期以來，對(duì)制材的科研工作重視不夠， 特別是原木資源發(fā)生了變化，對(duì)小徑級(jí)材（人工林）為原料的高效制材鋸機(jī)的研究和利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于原木結(jié)構(gòu)的變化。
（2）木工刨床 木工刨床一般分為平刨、壓刨、邊刨、雙面刨、三面刨、四面刨及精光刨等。目前，我國現(xiàn)行木工刨床有以下特點(diǎn)：①小型化、技術(shù)水平低的產(chǎn)品充斥市場。而國外先進(jìn)的刨床，在木材加工企業(yè)中裝備較少。②進(jìn)給方式還是以人工給料為主，而發(fā)達(dá)國家，多采用自動(dòng)化進(jìn)給。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了以生產(chǎn)獨(dú)立進(jìn)給裝置為主要產(chǎn)品的專業(yè)化企業(yè)。③控制方式上，多數(shù)采用常規(guī)電氣控制，采用數(shù)控方式的較少。因此，造成了加工效率低，加工尺寸精度低的現(xiàn)狀。④刀具材料多數(shù)采用碳鋼，高速鋼或硬質(zhì)合金應(yīng)用較少，與發(fā)達(dá)國家有一定差距。
（3）木工銑床 木工銑床是木料加工的通用設(shè)備，常用于對(duì)木材的曲線或直線軌跡進(jìn)行銑削加工。而且也可用做鋸切、開榫、仿形甚至鏤銑加工。木工銑床，按進(jìn)給方式可分為手工進(jìn)給和機(jī)械進(jìn)給銑床；按主軸數(shù)目可分為單軸和多軸銑床；按主軸位置可分為上軸、下軸、立式和臥式銑床。數(shù)控木工銑床是目前木工銑床發(fā)展的主要方向。與其他數(shù)控機(jī)床一樣，數(shù)控鏤銑機(jī)和數(shù)控加工中心的主要區(qū)別在于是否具有刀庫，具有自動(dòng)換刀功能的稱之為數(shù)控加工中心，否則為數(shù)控鏤銑機(jī)。木工用數(shù)控鏤銑采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，根據(jù)不踩加工特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高速、高精度加工木材，并可得到復(fù)雜形狀。數(shù)控鏤銑機(jī)和數(shù)控加工中心是數(shù)控技術(shù)在木工機(jī)械上應(yīng)用的典型產(chǎn)品，是目前木工機(jī)械產(chǎn)品的最高境界。在木工數(shù)控鏤銑設(shè)備的研究方面，日本是最早開始研究并制造出木工數(shù)控銑床的國家。目前木工數(shù)控銑床研制方面主要有德國IMA公司的BIMA 210/310/410/610/810系列數(shù)控加工中心，意大利BIESSE公司的Rover 336/332/23/2015系列數(shù)控加工中心以及日本莊田公司的 NC516系列數(shù)控鏤銑機(jī)。國內(nèi)木工數(shù)控銑床起步較晚，但近20年發(fā)展較快，已取得長足進(jìn)步.
（4）人造板機(jī)械工業(yè) 人造板機(jī)械在木工機(jī)械中有著重要地位，也是近三十年來發(fā)展最迅速的。人造板機(jī)械是指以木質(zhì)或非木質(zhì)材料為原料，生產(chǎn)家具用和建筑用板材的機(jī)械設(shè)備，包括：刨花板設(shè)備；纖維板設(shè)備；膠合板設(shè)備；裝飾板設(shè)備。國家林業(yè)局發(fā)布的2009年全國林業(yè)統(tǒng)計(jì)年度報(bào)告稱，2009年我國人造板產(chǎn)量首次突破1億立方米，達(dá)到11546．65萬立方米，比2008年增長22．71％。江蘇、河南、山東和河北四省人造板產(chǎn)量均突破1000萬立方米，廣西、福建、安徽、廣東四省區(qū)產(chǎn)量均超過500萬立方米。以上八省區(qū)人造板產(chǎn)量占全國的75．30％。2009年我國木地板產(chǎn)量達(dá)到3．78億立方米，與2008年基本持平，木地板產(chǎn)量最大的省份是浙江省，產(chǎn)量達(dá)到7224萬立方米。2010年1-4月，我國林產(chǎn)品進(jìn)出口已取明顯的效果,如木材、人造板進(jìn)口和人造板及木制家具出口都有明顯增長。前四個(gè)月，我國原木進(jìn)口量1056.39萬立方米,比09年同期增長23.89 %。纖維板進(jìn)口量繼續(xù)實(shí)現(xiàn)增長6.53 %；膠合板和刨花板進(jìn)口量比09年同期分別增長17.3 %和37.31%。全國的膠合板、中纖板和刨花板出口量都有明顯增長。
①刨花板生產(chǎn)設(shè)備 與國外相比，我國刨花板水平仍存在單線產(chǎn)量小、技術(shù)落后、質(zhì)量不穩(wěn)定等狀況。特種刨花板和非木質(zhì)刨花板（人造板）亦有所成就，竹刨花板、麥秸刨花板、水泥刨花板、石膏刨花板等特種人造板設(shè)備的研究和開發(fā)已經(jīng)取得突破，并已有小批量投入生產(chǎn)。
②纖維板生產(chǎn)設(shè)備我國纖維板生產(chǎn)起步較早，解放初期引進(jìn)瑞典成套設(shè)備，生產(chǎn)硬質(zhì)纖維板。70年代末MDF生產(chǎn)開始起步，并取得了巨大進(jìn)步，但在關(guān)鍵工序如熱磨機(jī)、連續(xù)熱壓機(jī)及生產(chǎn)規(guī)模、自動(dòng)化程度等方面，與國外先進(jìn)技術(shù)差距還是顯而易見的。
③膠合板生產(chǎn)設(shè)備 我國膠合板生產(chǎn)歷史較早，解放前即有數(shù)家“合板廠”，目前仍為人造板主導(dǎo)產(chǎn)品，產(chǎn)量接近人造板總量的一半。目前膠合板生產(chǎn)廠家中，絕大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)裝備落后，年產(chǎn)量低。目前國內(nèi)膠合板生產(chǎn)設(shè)備 主要有單卡旋切機(jī)、雙卡旋切機(jī)、無卡旋切機(jī)、單板干燥機(jī)、熱壓機(jī)等并已經(jīng)達(dá)到了世界水平。但我國多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)還采用手工作坊式的生產(chǎn)方式，不僅勞動(dòng)生產(chǎn)率低、浪費(fèi)原料、膠合板充斥市場，而且直接影響了膠合板設(shè)備水平的發(fā)展。