宋驰 宋惠萌 宋克非
一些德国木材加工机械方面著名的专家和学者近期在“HOB”杂志上撰文展望木材加工机械的发展趋势。德国是世界上木材加工机械最大生产国和出口国，在此领域很多方面处于领先地位。这些专家和学者的意见具有一定代表性和趋向性，本文摘要总结如下。
一、木材加工向高速度、高功效展
当前木材加工速度已达到相当高的水平，如刀具主轴最高转速已超过40 000 r/min，最大功率达24 kW。家具零件加工最高进给速度为120 m/min，强化地板块加工最高进给速度为200m/min，最高刨削速度为300 m/min。最高速度虽不是经常利用，也不一定是最经济和加工质量最高的速度，但它是机器达一定水平的标志性参数。通常最高速度越高，一般工作速度也较高。今后木材加工速度和功效还可能进一步提高，因此木材加工机械的主轴、刀具、刀具夹紧装置、导向装置、排屑装置、操纵装置等均应相适地改进或重新设计。
二、木材加工机械结构的改进和发展
1.随着工作速度和加速度提高，对机器动力学性能要求也提高。因此，在保证强度、刚度前提下尽可能减少高速运转零件的重量和惯性，进行动平衡确保不平衡度小。为减轻重量有的构件采用轻金属或桁架结构。
2.当主轴箱轴转速达到甚至超过40 000 r/min时，要采用混合式轴承和特殊的、昂贵的润滑系统，将来可能采用磁性轴承。
3.由于主轴箱传动装置转速高和功率大，运转时产生较多热量，为保证正常工作采用水冷却主轴箱。
4.当主轴转速高达40 000 r/min以上，采用传统的HSK(空心杆锥式)刀具夹紧装置时，由于刀具夹紧装置和主轴支承装置之间偏心而引起的安全技术方面问题越来越引起重视。在刀具方面的不平衡问题不像在刀具夹紧装置中那么严重。解决刀具夹紧装置不平衡的办法有采用自动平衡主轴系统或采用力收缩式夹紧装置。
5.改进切屑和粉尘捕集系统：通过与刀具几何形状相匹配的几何形状优化的抽吸罩和非接触式密封元件等可大大提高切屑和粉尘的捕集率(95%以上)。在某些加工情况下，刀具外面无需安排粉尘和切屑抽吸装置，而是通过刀具内部将粉尘和切屑输送出来。将来效率高的抽吸装置在同样的排屑能力下抽吸的空气量可仅为现在的一半。例如：当主抽气管直径为160 mm，空气原始速度为28 m/sec时，每单班作业时间可少吸入几乎200万m3的空气，大大节约了抽吸空气的能量和冬天加热空气的能量。
三、刀具方面
1.随着木材加工高速化和高功效化，要求刀具具有更高的耐用度。否则经常更换刀具影响机器和设备的生产率。为提高刀具耐用度必须优化切削刃几何形状和提高切削刃材料的耐用度。
2.采用智能化刀具夹紧装置可迅速更换刀具减少更换刀具时间。
3.进给速度不仅可随转速增加而提高，而且可随切削圆上能安排的切削刃数增加而提高。当前柄式刀具切削刃数少，进一步提高功效的可能小。
4.随着切削速度和进给速度的提高，排除切屑问题突出起来，必须优化刀具排屑槽几何形状，顺利而可靠地接纳和排出切屑。
5.刀具更换的标准应是规定的最低加工质量。加工质量随着切削刃磨损而变坏。所有使切削刃尖上作用力增加的影响因素均降低加工质量。
6.高速高功效木材加工条件下，刀具的一些机理和关系的规律性在相当大程度上是未知的(例如：切削力分力、切削刃楔角和加工质量之间关系)。甚至迄今为止的计算切削力的基础也必须再认真考虑。特别在高功效木材加工时，关于刀具作用力的认识对确定传动装置和轴承的尺寸和保证刀具安全是必需的。
7.刀具生产厂越来越注意其产品的一些附属性能，例如所谓LSD(德语缩写：L-Leiser-轻声，S-Straubarm-少尘，D-Dünner-薄些)性能。即要降低刀具噪声水平，有效地排出切屑和粉尘，刀具(如锯)薄些以节约木材(特别是珍贵木材)。
四、普通木工机床
各类普通刨、锯、钻、铣机床在木材加工中仍占有相当重要的地位，特别在木材加工手工业和中、小企业中。这些机床的发展方向是：简单方便的操纵和控制机构，机器调整方便和调整时间短，经短时间培训即可操作，按人机工效学原则来改进和设计机器的结构。
五、CNC加工中心计算机数控(CNC)加工中心能在工件一次装夹情况下将木材加工中多道工序集中于其上进行，适用于加工品种更换频繁、形状复杂、精度要求高、生产批量不大而生产周期短的产品。CNC加工中心一般有4～6根控制轴，多数为四或五轴式。在X、Y轴最大运行速度可达140 m/min。摆动轴摆动角度大多为0～360°、±360°、±180°。主轴最高转速达40 000 r/min，主轴最大功率达24 kW。刀具库最大容量达100把刀具。
六、柔性加工系统柔性加工系统是一种由计算机控制的制造系统，生产过程由一中央计算机调度，各工位由若干计算机控制。适合于多品种小批量木材加工特别是家具工业。柔性制造系统由CAD/CAM、数控机床、机器人、自动化
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