木材加工智能数控机械自动化改造浅析

木材加工智能数控机械自动化改造浅析

李骜

崇左驰普置业有限公司 广西 崇左市 532200

摘要：随着科技水平的不断提升，木材加工机械制造逐步实现现代化，并且逐步向智能化方向发展。智能数控技术在木材加工机械中的应用，使木材加工精细化程度得到明显提升。论述了国内外木材加工设备智能化发展概况，分析了木材加工智能数控机械自动化改造难点，基于此，提出了木材加工智能数控机械自动化改造措施。

关键词：木材加工；智能数控机械；自动化改造

前言

现阶段，国外的木材加工机械已经实现了大规模的数控化，但我国的数控化程度却不高。由于数控的成本正在下降，大多数木材加工机械的无级变速数控化的实现变得更加容易，数控化的实现可以减少很多的辅助模具、夹具，实现简单的连线与自动化。并且，计算机能够同时控制多台设备，原本很多必须要聘请高级技术工人的岗位现在只需要一般的操作工人就可以实现。在这样的模式下，木材加工的成本就降低了，而且，劳动生产效率得到了大幅度的提升。

1木材加工机械数控技术的特点

木材加工机械数控技术实际上就是通过计算机编程对木材加工生产过程进行信息的整合与监管，有效处理好木质产品在进行批量化生产时产生的复杂性、精密性较高的加工问题。保障自动化加工进程的顺利运行是木材加工机械的相关设备在运作过程中最难把握的技术，而数控技术的出现，能够使木材机械加工的能力和自动化进程最大限度提高。经过分析和研究木材加工机械数控技术具有这样几个特征：

（1）数控加工的过程会按照提前输入的程度自动完成，自动化的程度非常强，加工工艺的内容极为具体。

（2）数控加工设备的定位精度与重复定位精度非常高，加工出来的零件质量稳定，一致性较强。

（3）大部分数控机床会采取工序集中的模式，生产的效率较高。

（4）数控技术不需要大量复杂的工艺装备，通过编制或改变程序就能够将形状复杂或者精度要求较高的木质零件加工出来，这大大缩短了产品研制的周期。

（5）有利于CAD/CAM的设计的快速实现，能够加快产品开发的速度。

（6）在加工过程中难以调节、自我适应能力较差。

（7）机床设备投入较大，生产准备周期较长，导致加工的成本较高，维护难度相对较大。

2木材加工智能数控机械自动化改造难点

从木材加工智能化数控机械设备的整体运用来看，取得的效果总体良好，但在其改造过程中，也存在一些难点。

2.1喷漆加工工艺设备匹配性较差

很多木材加工设备生产企业在实现了数控机械制造后，开始研究一体化加工，但在实际操作过程中问题较多。在传统的木材加工过程中，喷漆加工工艺对环境的密闭性要求较高，而数控加工过程中大多采用密闭式加工方式，一些技术人员将喷漆加工进行了智能化升级，将喷枪与喷面间距控制在300~400mm之间，喷枪的移动角度与循环走位也基本能够进行智能化控制，然而喷枪与喷涂面要保持平行并垂直于喷涂面，尤其是不可作弧形摆动这一点，受喷枪摇臂工作弧度限制，很难在相对密闭的木材加工数控设备中实现。

2.2镭射丝印程序执行连贯性较弱

在传统的木材加工工艺中，涉及丝印的工艺均为独立操作，该工艺能大幅提升木材商业附加值。当木材加工智能数控机械设备实现了机械化改造之后，技术人员尝试将镭射丝印程序与机加工程序结合在一起，但从实际运行来看，其效果并不明显。因为在丝印过程中通常不能盖上焊盘，若盖上焊盘，在上锡时丝印处不能上锡，从而影响木板板材的装贴。一般板厂要求预留8mil的间距为宜。如果PCB板面积有限，也可以预留4mil的间距。在数控程序的运行过程中，机加工刀具往往因为焊盘位置影响而受到损伤，所以通常会盖上焊盘，以便消除留在焊盘上的丝印部分，以保证焊盘上锡，但这样会影响镭射丝印的效果与质量。

3木材加工智能数控机械自动化改造措施

木材加工智能数控设备的人工智能化改造，应当改变“1+1>2”的设计思路，采用“0.5+0.5=1”的整体设计构思。

3.1降低“一站式”加工作业强度

依托木材加工设备智能化数控生产工艺，实现木材加工的“一体化”或者“一站式”操作，能够在提升木材加工精密度和产量上形成优势，但也在一定程度上增加了设备作业的强度。在喷漆工艺与数控机械设备的结合过程中，让喷枪与数控机械作业面实现有限度分离，这样能够保障喷枪的摇臂与数控机械端的工作环境并不会形成交叉式影响。同理，在镭射丝印的改造上也可以采用这种方式。这样会增大木材加工智能数控机械设备的机械操作端体积，但从实际运行来看，比之前的叠加式工作状态更能够提升生产效率。在改造过程中，将之前主要用于金属加工的曲线锯与用于木材加工的多锯刀进行有限度地结合，能够提升刀具在切割木材过程中的加工能力，从而提高生产效率。如果切割线和板材的一边完全平行，可以用附件中的金属导架进行辅助（如图2所示）。因为在开始下刀的时候,可能会发生锯条比导轨先接触木板的情况,这样就难以保证导轨和木板充分接触。把锯子底座上的两颗固定螺丝松开，把底座往前移动后拧紧，可以使导轨先接触木板，保证下刀尺寸正确。使用时大头一端紧靠在板材的基准边，另一端插入锯子底座上预留的插孔，这个导轨设计较为科学，上面有基准刻度，而且通过数控和激光控制与校准，能够有效保障其生产精度，属于整个木材加工智能数控机械设备中综合加工能力较强的设备。

3.2优化人工智能系统识别能力

在木材加工智能数控的机械化改造过程中，此类问题较多，作为技术研发人员，必须从根本上优化人工智能系统的识别能力。在客观条件具备的情况下，可以借助大数据人工智能化分析程序，在“云端”借助AI大数据计算，模拟出木材加工智能数控机械设备的实际工作环境与状态，先在虚拟环境中对发现的问题及时进行修正。而且需要利用人工智能系统在数控机加工的程序编写中预留或者设置应急预案，当在一体化机加工过程中一旦出现与预设机加工程序不符的情况时，可以结合程序进行自我修正。

结束语

随着我国科技水平的不断提升，移动互联网、人工智能AI程序等技术在木材加工智能化数控设备中得到应用，这些木材数控加工设备的综合机加工能力得到明显的提升。本文通过概述国内外木材加工设备智能化发展情况，分析在木材加工智能数控机械自动化改造过程中存在喷漆加工工艺设备匹配性较差，镭射丝印程序执行连贯性较弱等难点，提出可以通过降低“一站式”加工作业强度，优化人工智能系统识别能力等改造措施，为我国木材加工智能数控机械的自动化、仿人工智能化水平的提升提供参考，从而全面提升我国木材加工机械的智能化、自动化水平。

参考文献：

[1]吴智慧.实木家具生产中机械配料的典型工艺与设备[J].家具,2019,40(4):1-5.

[2]周兆兵,郭晓磊,曹平祥.基于OBE教育理念的木材加工机械与刀具实验教学探索与实践[J].教育教学论坛,2019(51):277-278.