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【摘 要】 林区砍伐剩余的枝桠材、林区小型木材厂的下脚料以及木材家具厂的碎料，常年堆积，不能及时处理，存在一定的安全隐患。为了解决这一难题，设计一种体积小、生产能力大且切片合格率高的枝桠材专用小型切片机，可以兼顾小径级的枝桠材处理，以满足林区及木材小型工厂的生产和木材家具厂的碎料加工，以节约木材资源。这类切片机还可以应用于城市树木修剪所产生的枝桠，以往这些枝桠基本上都作为废弃物处理。枝桠材小型切片机，投资小，价格低，见效快，非常适合作坊式工厂和个体企业生产经营。
【关键词】 枝桠材；切片机；木片
1、枝桠材用小型切片机设计的必要性：
我国森林资源日益减少，如果能够把林区砍伐剩余的枝桠材、木材厂生产的下脚料以及家具厂的碎料，进行切片加工，不仅可以提高资源利用率，还能改善林地、厂区卫生状况。加工后的切片可用作制浆﹑造纸和生产人造板等。
因此，为了满足实际生产的需求，应充分利用枝桠材、小径木、伐区剩余物，设计一种体积小﹑重量轻﹑便于运输的小型枝桠材用切片机，是非常必要的。
2、枝桠材用小型切片机的技术要求
把枝桠材、小径材（直径小于100mm的木材），切成木片，薄厚均匀，木片规格为：长10mm～20mm厚为3mm～5mm，宽度不超过20mm。
3、枝桠材用小型切片机工作原理
枝桠材在切片机中受到飞刀与底刀的剪切作用，切下一块形似圆饼样木段，由于圆饼样木段受到飞刀给予的沿纤维方向的挤压力，圆饼样木段受剪切作用而形成木片。
切片机在削片过程中，木料的被切削面紧贴在飞刀的后面，并沿着飞刀后面滑动，直到与刀盘平面相遇。当木料的上端与刀盘表面接触后，被切平面则由斜面变成平行于刀盘表面的直面，最后被切表面形成了一个折面，原料的被切平面始终平行于刀盘的平面。
刀片底部垫有楔形调整块，用以调整刀片的伸出量；后部装有调距垫块，用以调整刃磨后刀片的补偿长度。在刀盘上顺着刀刃方向有贯通的缝隙，切好的木片可转到刀盘的另一面。刀盘外缘均匀配置叶片，叶片产生的气流将木片由出料口吹出，经过筛选，过大的进入再碎机粉碎。采用螺旋面刀盘，切切过程中切切表面全部同刀盘接触，单位压力较小，木片切口整齐，碎木片少，刀盘磨损小，切切成的木片长度一致。
在切片时，枝桠材依靠飞刀对枝桠材的作用力在进给方向的分力的作用，沿着进料槽的移动送进，切片机不采用强制进给机构。
4、枝桠材用小型切片机的组成
切片机主要由电机、刀盘、进料槽、出料筒、传动装置和机壳等部分组成。
切片机机架、左右上盖都采用了焊接件，来降低整机的重心，有效地增强了其整体稳定性；电机和轴之间通过皮带传动，缓和了载荷冲击，防止过载给飞刀等主要部件带来的损坏；轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接，防止轴产生较大的跳动影响木片合格率；刀盘和轴之间配合紧密；飞刀用压块夹紧，牢固稳定，方便拆装和更换。
刀盘套装在主轴上，刀盘除作为切切机构切切木料外，还起飞轮作用，使飞刀在间断切切时，速度波动不大，因此要求刀盘有较大质量。大刀盘的材料一般采用铸钢。刀盘正面有安装切刀片的沟槽，沿径向偏10°～15°布置。
进料槽，用于枝桠材等进入切片机，为了进料容易实现，采用倾斜进料槽（倾角45°～52°）。其结构能适应各种规格原料，進料过程无卡滞、堆堵，以提高生产率和木片质量。
出料筒，切片机加工好的木片从此口吹出来，落入专用容器。切片机的出料分为上出料和下出料两种形式。上出料是在刀盘的外缘安装6个～8个叶片，它在刀盘转动时产生气流，把切出的木片沿机壳的切口方向吹送出去，落入木片料仓。当叶片的速度为27m/s～28m/s时，木片的抛出高度可达4m～5m。
传动装置，由电机和V带传动组成，V带起到减速和传动中噪音降低的作用；电机功率不低于20KW。
5、枝桠材用小型切片机主要设计内容
5.1进料槽
进料槽的尺寸根据刀盘的直径确定，方形进料槽的宽度一般为1/4—1/5倍的刀盘直径，其长度取决于枝桠材的长短。
切片机主要是切削成捆的枝桠材，进料槽的尺寸范围在100mm×135mm×350mm内，进料槽的长度可加长，方便把成捆的原料投到进料槽。进料槽的结构型式能适应各种规格原料削片，并可提高生产率和木片质量。
切片机的进料槽与刀盘成一定的安装角度，刀盘与进料槽之间的相互配置以及几何角度的大小，直接影响到切出木片的几何形状，并与切片机的动力消耗有一定关系。切片机的进料槽是倾斜安装的，进料槽的横截面为方槽形，其截面积的大小及形状实际上取决于该切片机所切的枝桠材的最大直径。
倾斜式进料槽，能适应适应造纸、纤维板、刨花板行业对木片长度的不同要求，木片长度可在一定的范围内调节，结构紧凑合理，操作简便，生产能力大，木片合格率高，单位木片产量能耗低
5.2切削时枝桠材位移量的计算
沿着切削方向从枝桠材切下的木饼分裂成木片，木片的厚度主要取决于切片机的几何参数，此外还取决于枝桠材的物理机械性质。当飞刀沿着切削面切入枝桠材时，枝桠材受到飞刀的作用力，它由二个分力组成：垂直于刀的后面的作用力和垂直于刀的前面的作用力。垂直于刀的后面的作用力不参与木片的分裂，只有垂直于刀的前面的作用力才使木饼沿纤维方向撕裂。
对于一定几何参数的切片机，木片长度15-25mm，木片的厚度随木片的长度增大而增加，随木片沿纤维方向的抗剪能力的增大而增加，随作用在垂直于切切平面上的作用力增加而减小。
木片厚度不仅取决于木片长度和木材的物理机械性能等因素，还与进料槽及飞刀的安装角度和飞刀的刃磨角等因素有关。当飞刀的刃磨角和安装后角较大时，则切出的木片较厚，反之，较薄。 5.3刀盘结构设计
刀盘结构是根据力的要求和安装叶片而设计的，飞刀经夹紧机构夹紧。由于少刀盘式切片机属于间歇运动，故实际消耗功率是变化的，因此，将刀盘看作飞轮设计，以便在驱动力的功超过切切阻力的功时，将多余的能量贮藏起来，使动能增大时，速率增加不太大；反之，当切切阻力的功超过驱动力的功时，把多余的能量释放出来，使动能减少时，速率降低不至于太大。先用螺栓在试刀架上达到定位要求长度时联结在一起，而后，将飞刀和压力块一起用螺柱固定在刀盘上。
切片机的刀盘上装有2把飞刀，刀盘转速800r/min，刀盘直径720mm，飞刀在刀盘上的安装一般使其刀刃相对刀盘半径沿转动方向向前倾斜8°～15°布置。在安装每把飞刀下面的刀盘上，沿刃口方向开有一条宽度为40mm左右的长缝。飞刀和楔形垫块用螺栓固定在刀盘上。飞刀材料一般采用铬镍合金工具钢或优质碳素工具钢，热处理后刃口部分的硬度为HRC52～56。飞刀的刃磨角（楔角）取30°～40°，刃磨角与木材材质硬度有关，硬材取较大值。刀盘上所有飞刀刃口的伸出量必须相等（飞刀更换或刃磨后，应保持伸出量不变）。由于切片时原料尾端在进料槽中抬起，为获得要求的木片长度，实际装刀高度应比计算值小2mm左右。
木片的长度是通过飞刀的伸出量来调整实现的。设计的调整机构是通过安刀架、定位块间长度而实现准确的调整的。其中，上边定位块是固定的，而下边定位块是可移动的，2把飞刀同时在该安刀架上调整后，在安装在刀盘上，即能保证飞刀的伸出量的相等性，从而保证木片质量。
6、结论
枝桠材用小型切片机适合加工枝桠材、木材厂的下脚料以及家具厂的碎料，先加工成需要的木片，然后再深加工成刨花板、纤维板或造纸制材等。枝桠材用小型切片机，结构紧凑合理，操作简便，生产能力达到5-7km3/h，木片合格率高，单位木片产量能耗低机器体积小﹑重量轻﹑便于运输，同时，为了适应造纸、纤维板、刨花板等不同行业对木片长度的要求，切片机切片时，切片长度可在一定的范围内调节。枝桠材用小型切片机能够满足实际生产的需求，实现减少木材浪费和综合利用。
现在我国森林资源长期过量采伐，導致有限的森林资源急剧减少，应提高木材的利用率，最大限度地发挥木材资源的作用，枝桠材用小型切片机将伐区剩余物中的小径枝桠材进行削片加工，可以提高森林资源利用率。
参考文献：
[1]南京林业大学.木材切切原理与刀具[M].北京：中国林业出版社，2005.
[2]庞庆海.人造板机械设备[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1997.
[3]吴宗泽.机械结构设计[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]郭爱莲.新编机械工程技术手册[S].北京：经济日报出版社，1991.
[5]王国才.木制品加工机床[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1997.
[6]陈宝德.木材加工工艺学[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1998.
[7]林石著.盘式切片机设计计算方法（一）、（二）[J].南京：南京林业大学，1986.
[8]洪德纯，于志宏，祝悦红著.国外切片机的新进展[J].吉林：吉林林学院，1994（5）：37-42
[9]张晓文.盘工木材切片机动态载荷特性及均衡切切的研究[J].北京：北京林业大学，2005.
[10] McKenzie， W.M. Fundamental Aspects of the Wood Cutting Process [J] .Forest Products Journal. 1998， Vol.10 ：447-456.
【关键词】 枝桠材；切片机；木片
1、枝桠材用小型切片机设计的必要性：
我国森林资源日益减少，如果能够把林区砍伐剩余的枝桠材、木材厂生产的下脚料以及家具厂的碎料，进行切片加工，不仅可以提高资源利用率，还能改善林地、厂区卫生状况。加工后的切片可用作制浆﹑造纸和生产人造板等。
因此，为了满足实际生产的需求，应充分利用枝桠材、小径木、伐区剩余物，设计一种体积小﹑重量轻﹑便于运输的小型枝桠材用切片机，是非常必要的。
2、枝桠材用小型切片机的技术要求
把枝桠材、小径材（直径小于100mm的木材），切成木片，薄厚均匀，木片规格为：长10mm～20mm厚为3mm～5mm，宽度不超过20mm。
3、枝桠材用小型切片机工作原理
枝桠材在切片机中受到飞刀与底刀的剪切作用，切下一块形似圆饼样木段，由于圆饼样木段受到飞刀给予的沿纤维方向的挤压力，圆饼样木段受剪切作用而形成木片。
切片机在削片过程中，木料的被切削面紧贴在飞刀的后面，并沿着飞刀后面滑动，直到与刀盘平面相遇。当木料的上端与刀盘表面接触后，被切平面则由斜面变成平行于刀盘表面的直面，最后被切表面形成了一个折面，原料的被切平面始终平行于刀盘的平面。
刀片底部垫有楔形调整块，用以调整刀片的伸出量；后部装有调距垫块，用以调整刃磨后刀片的补偿长度。在刀盘上顺着刀刃方向有贯通的缝隙，切好的木片可转到刀盘的另一面。刀盘外缘均匀配置叶片，叶片产生的气流将木片由出料口吹出，经过筛选，过大的进入再碎机粉碎。采用螺旋面刀盘，切切过程中切切表面全部同刀盘接触，单位压力较小，木片切口整齐，碎木片少，刀盘磨损小，切切成的木片长度一致。
在切片时，枝桠材依靠飞刀对枝桠材的作用力在进给方向的分力的作用，沿着进料槽的移动送进，切片机不采用强制进给机构。
4、枝桠材用小型切片机的组成
切片机主要由电机、刀盘、进料槽、出料筒、传动装置和机壳等部分组成。
切片机机架、左右上盖都采用了焊接件，来降低整机的重心，有效地增强了其整体稳定性；电机和轴之间通过皮带传动，缓和了载荷冲击，防止过载给飞刀等主要部件带来的损坏；轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接，防止轴产生较大的跳动影响木片合格率；刀盘和轴之间配合紧密；飞刀用压块夹紧，牢固稳定，方便拆装和更换。
刀盘套装在主轴上，刀盘除作为切切机构切切木料外，还起飞轮作用，使飞刀在间断切切时，速度波动不大，因此要求刀盘有较大质量。大刀盘的材料一般采用铸钢。刀盘正面有安装切刀片的沟槽，沿径向偏10°～15°布置。
进料槽，用于枝桠材等进入切片机，为了进料容易实现，采用倾斜进料槽（倾角45°～52°）。其结构能适应各种规格原料，進料过程无卡滞、堆堵，以提高生产率和木片质量。
出料筒，切片机加工好的木片从此口吹出来，落入专用容器。切片机的出料分为上出料和下出料两种形式。上出料是在刀盘的外缘安装6个～8个叶片，它在刀盘转动时产生气流，把切出的木片沿机壳的切口方向吹送出去，落入木片料仓。当叶片的速度为27m/s～28m/s时，木片的抛出高度可达4m～5m。
传动装置，由电机和V带传动组成，V带起到减速和传动中噪音降低的作用；电机功率不低于20KW。
5、枝桠材用小型切片机主要设计内容
5.1进料槽
进料槽的尺寸根据刀盘的直径确定，方形进料槽的宽度一般为1/4—1/5倍的刀盘直径，其长度取决于枝桠材的长短。
切片机主要是切削成捆的枝桠材，进料槽的尺寸范围在100mm×135mm×350mm内，进料槽的长度可加长，方便把成捆的原料投到进料槽。进料槽的结构型式能适应各种规格原料削片，并可提高生产率和木片质量。
切片机的进料槽与刀盘成一定的安装角度，刀盘与进料槽之间的相互配置以及几何角度的大小，直接影响到切出木片的几何形状，并与切片机的动力消耗有一定关系。切片机的进料槽是倾斜安装的，进料槽的横截面为方槽形，其截面积的大小及形状实际上取决于该切片机所切的枝桠材的最大直径。
倾斜式进料槽，能适应适应造纸、纤维板、刨花板行业对木片长度的不同要求，木片长度可在一定的范围内调节，结构紧凑合理，操作简便，生产能力大，木片合格率高，单位木片产量能耗低
5.2切削时枝桠材位移量的计算
沿着切削方向从枝桠材切下的木饼分裂成木片，木片的厚度主要取决于切片机的几何参数，此外还取决于枝桠材的物理机械性质。当飞刀沿着切削面切入枝桠材时，枝桠材受到飞刀的作用力，它由二个分力组成：垂直于刀的后面的作用力和垂直于刀的前面的作用力。垂直于刀的后面的作用力不参与木片的分裂，只有垂直于刀的前面的作用力才使木饼沿纤维方向撕裂。
对于一定几何参数的切片机，木片长度15-25mm，木片的厚度随木片的长度增大而增加，随木片沿纤维方向的抗剪能力的增大而增加，随作用在垂直于切切平面上的作用力增加而减小。
木片厚度不仅取决于木片长度和木材的物理机械性能等因素，还与进料槽及飞刀的安装角度和飞刀的刃磨角等因素有关。当飞刀的刃磨角和安装后角较大时，则切出的木片较厚，反之，较薄。 5.3刀盘结构设计
刀盘结构是根据力的要求和安装叶片而设计的，飞刀经夹紧机构夹紧。由于少刀盘式切片机属于间歇运动，故实际消耗功率是变化的，因此，将刀盘看作飞轮设计，以便在驱动力的功超过切切阻力的功时，将多余的能量贮藏起来，使动能增大时，速率增加不太大；反之，当切切阻力的功超过驱动力的功时，把多余的能量释放出来，使动能减少时，速率降低不至于太大。先用螺栓在试刀架上达到定位要求长度时联结在一起，而后，将飞刀和压力块一起用螺柱固定在刀盘上。
切片机的刀盘上装有2把飞刀，刀盘转速800r/min，刀盘直径720mm，飞刀在刀盘上的安装一般使其刀刃相对刀盘半径沿转动方向向前倾斜8°～15°布置。在安装每把飞刀下面的刀盘上，沿刃口方向开有一条宽度为40mm左右的长缝。飞刀和楔形垫块用螺栓固定在刀盘上。飞刀材料一般采用铬镍合金工具钢或优质碳素工具钢，热处理后刃口部分的硬度为HRC52～56。飞刀的刃磨角（楔角）取30°～40°，刃磨角与木材材质硬度有关，硬材取较大值。刀盘上所有飞刀刃口的伸出量必须相等（飞刀更换或刃磨后，应保持伸出量不变）。由于切片时原料尾端在进料槽中抬起，为获得要求的木片长度，实际装刀高度应比计算值小2mm左右。
木片的长度是通过飞刀的伸出量来调整实现的。设计的调整机构是通过安刀架、定位块间长度而实现准确的调整的。其中，上边定位块是固定的，而下边定位块是可移动的，2把飞刀同时在该安刀架上调整后，在安装在刀盘上，即能保证飞刀的伸出量的相等性，从而保证木片质量。
6、结论
枝桠材用小型切片机适合加工枝桠材、木材厂的下脚料以及家具厂的碎料，先加工成需要的木片，然后再深加工成刨花板、纤维板或造纸制材等。枝桠材用小型切片机，结构紧凑合理，操作简便，生产能力达到5-7km3/h，木片合格率高，单位木片产量能耗低机器体积小﹑重量轻﹑便于运输，同时，为了适应造纸、纤维板、刨花板等不同行业对木片长度的要求，切片机切片时，切片长度可在一定的范围内调节。枝桠材用小型切片机能够满足实际生产的需求，实现减少木材浪费和综合利用。
现在我国森林资源长期过量采伐，導致有限的森林资源急剧减少，应提高木材的利用率，最大限度地发挥木材资源的作用，枝桠材用小型切片机将伐区剩余物中的小径枝桠材进行削片加工，可以提高森林资源利用率。
参考文献：
[1]南京林业大学.木材切切原理与刀具[M].北京：中国林业出版社，2005.
[2]庞庆海.人造板机械设备[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1997.
[3]吴宗泽.机械结构设计[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]郭爱莲.新编机械工程技术手册[S].北京：经济日报出版社，1991.
[5]王国才.木制品加工机床[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1997.
[6]陈宝德.木材加工工艺学[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1998.
[7]林石著.盘式切片机设计计算方法（一）、（二）[J].南京：南京林业大学，1986.
[8]洪德纯，于志宏，祝悦红著.国外切片机的新进展[J].吉林：吉林林学院，1994（5）：37-42
[9]张晓文.盘工木材切片机动态载荷特性及均衡切切的研究[J].北京：北京林业大学，2005.
[10] McKenzie， W.M. Fundamental Aspects of the Wood Cutting Process [J] .Forest Products Journal. 1998， Vol.10 ：447-456.