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2020 3 16 第一章 木工机械概述 1 第一章 木工机械概述 主要内容 第一节 概述 了解 第二节 木工机械的历史及发展概况 了解 第三节 木工机械的特点 掌握 第四节 木工机械的分类及型号编制方法 重点 第五节 评定木工机械的技术经济指标 一般了解 计划学时 4学时 2020 3 16 第一章 木工机械概述 2 树木 人工干燥 第一节 概述 1 木材的加工利用过程 2020 3 16 第一章 木工机械概述 3 2 木工机械 课程的性质 木工机械 这门课程实践很强 内容函盖面广 课程体系较为全面的介绍了各类木工机械设备的用途 特点 结构 工作原理以及设备调整 操作与维护等方面的知识 内容包含了制材机械 木工机床 人造板机械三大类 它是在学生完成了 工程图学 机械制造基础 机械设计基础 等专业基础课程的学习后 进入 木制品生产工艺学 家具制造工艺学 人造板生产工艺学 等专业课学习之前必须要学习的一门专业课程 通过 机械 制造 设计基础 等专业基础课程的学习 使学生具备了机械方面的基础知识 为 木工机械 的学习奠定了基础 而 木制品生产工艺学 等专业课是结合加工工艺进行讲授的 所以 木工机械 课程是专业基础课和专业课之间的过渡 是设备和工艺二者之间知识与技能衔接的桥梁 因此 该课程为专业基础课 2020 3 16 第一章 木工机械概述 4 3 木工机械 课程的任务 通过该门课程的学习 除了学习木工机械的结构和工作原理外 还要掌握各种木工机械的调整 操作 维修和保养 能分析和解决 木工机械 在加工木材过程中出现的各种机械故障 为木工机械的革新奠定基础 2020 3 16 第一章 木工机械概述 5 4 本课程的主要内容 56学时 第一章木工机械概述第二章锯机第三章木工刨床第四章木工铣床和开榫机第五章旋切机第六章削片机和刨片机第七章热磨机第八章铺装机和成型机第九章人造板压机第十章砂光机 2020 3 16 第一章 木工机械概述 6 第二节 木工机械的历史及发展概况 1 木工机械的发展史 机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工 使之获得所要求的几何形状 尺寸精度和表面质量的机器 机床主要包括金属切削机床 主要用于对金属进行切削加工 木工机床 用于对木材进行切削加工 特种加工机床 用物理 化学等方法对工件进行特种加工 锻压机械 狭义的机床仅指使用的最广泛 数量最多的金属切削机床 2020 3 16 第一章 木工机械概述 7 1 木工机械的发展史 公元前6000年巴勒斯坦人制成弓形锯 公元前2700年埃及建造的金字塔中有手拉铜锯和手推铜刨 反映了木材切削技术以手工操作为特征的第一阶段 18世纪末欧洲产业革命后 用于木材切削的机床和刀具开始出现并得到发展 这一过程延续到20世纪初 木材切削机床日臻精密 刀具硬度不断提高 切削速度加快 由于人造板和热带木材制作中严重损伤刀具而造成切削质量下降的问题因而得到解决 这标志了以木材切削的机械化为特征的第2阶段 20世纪60年代起 电子技术 计算技术应用于木材切削 不仅提高了木材切削技术水平 也为研究复杂的切削机理提供了可靠的测试手段和数值分析方法 从而促使木材切削的发展进入了以自动化为主要趋势的第3阶段 2020 3 16 第一章 木工机械概述 8 1 木工机械的发展史 2020 3 16 第一章 木工机械概述 9 1 木工机械的发展史 18世纪末 近代木工机械在英国诞生 其中被称为 木工机床之父 的英国造船工程师本瑟姆 S Benthem 从1791年相继制造出平刨 铣床 圆锯机 钻床 只有刀具和轴承是金属的 其余都是木质的结构 后来其弟子布鲁奈尔 M I Brner 对其作了改进 1808年英国人威廉纽伯里 WelliumsNewberry 发明带锯机 50年后法国人完善了带锯条的焊接技术 带锯机获得普遍应用 19世纪初 美国经济的发展 大量欧洲移民移入美国 美国需要大量的住宅和船只 加上美国丰富的森林资源 木工机械得到了较大发展 1828年由美国人伍得奥斯 Woodworth 发明了单面压刨 2020 3 16 第一章 木工机械概述 10 1 木工机械的发展史 1834年 美国人乔治佩琦 George Page 发明了脚踏榫槽机 1877年 伯尔林工厂出现带式砂光机 1900年 美国开始生产双联带锯 1958年 美国展出了数控机床 10年后日本人 英国人开发出数控木工机床 1960年 美国首先制成制材削片联合机 1966年 瑞典柯肯 Kockums 公司建立了世界上首个计算机控制的自动化制材厂 1979年 德国蓝帜 Leits 研制成聚晶金刚石PCD刀具 2020 3 16 第一章 木工机械概述 11 1 木工机械的发展史 1982年英国人瓦特金 Wadkin 公司发展了CNC镂铣机和CNC加工中心 随后 意大利SCM公司生产出柔性木材加工系统 1994年德国豪迈 Homag 公司推出了厨房家具柔性生产线 意大利SCM公司推出了办公家具柔性生产线 总的 从蒸气机发明到现在的200多年时间 世界木工机床已发展成120多个系列 300多品种的门类齐全的行业 现代 木工机械较为发达的国家有 德国 意大利 美国 日本 我国 大陆和台湾省 法国 英国 2020 3 16 第一章 木工机械概述 12 2 国内木工机械的概况 解放前我国基本没有自己的木工机械加工业 1950年后 我国木工机械行业得到了飞速发展 50多年来我国已从仿制 测绘发展到独立设计木工机械 现在已有40多系列 120多个品种 形成研发 设计制造的产业体系 近几年 国际木工机械行业的效益一直滑坡 发达国家木工机械企业的平均订货率减少了15 欧洲企业的订货率几乎减少了20 以上 意大利多数企业2006年的产值减少了40 欧洲27 的企业在裁员 整个国际木工机械行业处于不景气的状况 2020 3 16 第一章 木工机械概述 13 2 国内木工机械的概况 在国际木工机械行业发展近乎停顿的同时 只有我国木工机械行业一枝独秀高速发展 从国际木工机械行业的排名来看 我国名列第五位 2006年 我国木工机械行业的总产值达到60亿元 我国木工机械行业的年增长率达到38 2 远远超过我国其他行业 在2005年我国500强行业平均利润增长率的排行榜中 木材行业高居榜首 2005年 我国木工机械行业的年增长率达到42 5 从宏观经济分析 这个行业目前是朝气蓬勃的行业 2020 3 16 第一章 木工机械概述 14 2 国内木工机械的概况 目前 我国木工机械主要三大产业基地 广东伦教 山东青岛和威海 黑龙江的牡丹江 其次还有上海 江西 信阳 都江堰等等 生产的产品主要销往东南亚 中东 非洲和欧洲等国 这些国家一直有购买我国木工机械的传统习惯 由于这些传统市场也是德国和意大利的传统市场 因此我国保持这些传统市场是有一定难度的 当然 我国木工机械也有优势 价格便宜 维修方便 功能设置适应这些国家的国情 我国木工机械在这些传统市场的主要障碍是没有市场基础和代理网络 2020 3 16 第一章 木工机械概述 15 2 国内木工机械的概况 木工机械的发展离不开家具行业的发展 我国家具行业经过30余年的发展 取得了举世瞩目的成果 由落后的手工 半手工发展成今天的机械化 半机械化生产 生产技术有了巨大的发展 在我国现在有1万平方米的大型家具市场有900多家 其中像广东顺德市乐从和龙江两镇相连的家具一条街面积达200万平方米 形成三大家具生产产业基地 广东 浙江 山东 同时 上世纪90年代起 香港家具企业几乎全部移师大陆 约100亿 新加坡65 移师中国 台商在大陆投资约500家 约50亿美元 美 日 意 德 韩也把自己的加工基地准备搬到大陆 典型的有美国在成都八一家具出口工业园10亿美元投资的 川崎 家具 在东莞投资的漆艺家具等等 2020 3 16 第一章 木工机械概述 16 2 国内木工机械的概况 主要原因是中国的廉价的劳动力市场和规模的家具市场 但是 也不能不认识到 国外正在抢占中国市场 1998 2007年之间先后有数十家大型家具和木工机械企业前往中国 如 著名的德国威力公司 欧登多公司 蓝帜公司 辛贝尔康普公司 德国森诺公司先后在中国建厂 新办木工机械 这在一定程度上促进了我国木工机械的大发展 2020 3 16 第一章 木工机械概述 17 3 我国与发达国家木工机械的差距 发达国家木工机械的龙头是德国和意大利 他们产品的水平 功能 加工精度 噪音指标和数控普及率等都比我国高出一定的档次 发达国家木工机械结构多样 品种数量远远超过我国 从发达国家产品结构分析 只要有一定批量的产品 他们都生产 对于家具和木制品加工的专用设备 发达国家相对生产少一些 而人造板设备发达国家基本都生产 2020 3 16 第一章 木工机械概述 18 4 我国木工机械行业经营模式的发展趋势 民营和小型企业的发展模式在高速发展的我国木工机械行业中 民营企业高居榜首 随着牡丹江木工机械厂的倒闭 国营大中型木工机械企业逐步退出主导市场 大批民营和个体企业开始主宰重点木工机械市场 用不了几年 中国制造 的木工机械将垄断国际市场 我国民营和个体企业在经营过程中很难形成规模 国外小型企业生产联合体经营发展模式集中体现在我国台湾和意大利 这种发展模式具有非常灵活的机制 特别适合木工机械这种单件小批量生产的产品 2020 3 16 第一章 木工机械概述 19 4 我国木工机械行业经营模式的发展趋势 企业和大学合作与协同攻关的生产模式我国人造板企业规模相对较小 企业在自己长处的基础上和大学合作与协同攻关 能在短期内收到良好的效果 我国人造板机械要以进一步发展人造板生产线的生产规模为主要目标 引进国际大规模人造板生产线全套技术的同时 必须注重开发新产品 人造板新产品的开发是非常困难的 我国的刨花板搞了10年建成了生产线 MDF搞了8年建成了生产线 OSB搞了10年还在工业化实验 重组木搞了8年还在中试 我国人造板新产品研制缓慢的根本原因是企业不参加科研 不为科研进行投资 大学理论上是研究企业5 10年以后的技术 但技术最终收益者不投资 大学也形不成真正有价值的技术 2020 3 16 第一章 木工机械概述 20 4 我国木工机械行业经营模式的发展趋势 行业重组是发展趋势我国木工机械个体企业都是靠低成本和单件小批量生产几种产品顽强生存 是在低价位和低档次产品的局部范围内残酷竞争的生存发展模式 这种生产模式的继续必将导致行业的萎缩和行业的亏损 以先进技术和专利技术发展个体企业是最有前途的 小型企业没有集体的力量 在市场经济环境中很难生存 发展以大型企业为龙头和以协会组织结构为主体 形成以产品为协作关系的集团 从而扩大生产规模和保护市场价格是我国木工机械行业重组发展的必然趋势 人造板企业的大规模合并和重组迫在眉睫 2020 3 16 第一章 木工机械概述 21 4 我国木工机械行业经营模式的发展趋势 整顿人造板设备市场秩序是当务之急我国人造板设备市场是遭受恶性降价最严重的市场 与10年前相比 人造板行业的利润率下降了几倍 人造板许多板种设备已到了无利可图的地步 一些濒临破产的企业为了眼前活命赔本竞标 恶性降价 扰乱市场 降低了整个行业利润率 在国家强制人造板按国际标准生产之后 那些无视国家强制性标准生产低档次人造板设备的企业将很难生存 由于这些企业的干扰 许多生产优质设备的企业卖不出优价 一些不法企业劣质设备假冒优质设备出厂 严重损害了行业形象 降低了行业平均利润 形成恶性竞争 因此人造板设备市场必须得整顿 重组 2020 3 16 第一章 木工机械概述 22 5 我国木工机械行业的产品研发趋势 批量生产家具成套设备和建材行业高档新产品生产线开发的趋势我国家具产值高达1650亿元 出口为80亿美元 年增长30 但我国至今没有成型的椅子和餐桌等批量加工成型的国产专用生产线 木材消耗的最大用户是建材行业 必须开发和研制数控门窗加工中心一类高档的数控设备来满足我国建筑业日益发展的需求 2020 3 16 第一章 木工机械概述 23 5 我国木工机械行业的产品研发趋势 木工机械数控化普及的趋势国际木工机械已数控化 我国数控化的木工机械不到15 高技术在我国木工机械的普及似乎很远 现代化木工机械要从数控技术的普及入手 由于我国目前数控成本的下降 木工机械已具备普及的前提 木工机械大量需要使用无级变速 而数控技术实现无级变速非常容易 小功率数控变速成本几乎低于机械系统 数控技术能减少木制品加工的许多辅助模具和夹具 能形成生产线的自动化 能使原来必须由熟练高档次工人完成的工作由普通无技术工人代替 工人的劳动由复杂变简单 大幅度降低劳动成本 因此数控技术能为机械生产和木制品生产企业获得超额利润 2020 3 16 第一章 木工机械概述 24 5 我国木工机械行业的产品研发趋势 开发高利润和高附加值产品是企业发展的总趋势高附加值产品使企业市场占有周期延长 垄断市场产品的技术含量将占主导地位 因此成功的企业必须实施开发高利润和高附加值产品的总方针 目前 传统木工机械已进入低利润的阶段 企业是否像牡丹江木工机械厂以有300多种产品为荣值得商榷 德国威力集团仅有10多种产品 但产值与我国木工机械总产值相同的成功经验值得学习 现代企业如果不注重开发高附加值产品 就不可能获得最佳的效益 因此做精几种产品 创出名牌 靠名牌垄断形成品牌效益是我国企业发展的总趋势 2020 3 16 第一章 木工机械概述 25 5 我国木工机械行业的产品研发趋势 靠技术优势抢占市场的发展趋势我国木工机械行业采用先进技术优势 才能常时间保住市场份额 威力的数控门窗加工中心在我国销售了几十台 产值为几千万 利润是可想而知的 而我国生产小刨子的企业要生产10万台才有可能达到这个利润 我国木工机械的全面竞争将以技术垄断为新的竞争点 民营和个体企业必须迅速提高技术人员水平 提高技术竞争的优势 靠技术先进保持优势 是新世纪高速发展的趋势 2020 3 16 第一章 木工机械概述 26 6 影响我国木工机械发展的三大障碍 低价竞争造成恶果我国人造板设备市场是遭受恶性降价最严重的行业 目前多数人造板设备企业已经到了无利可图的地步 一些濒临破产的企业甚至赔本竞价扰乱市场 在国家强制人造板按照国际标准生产以后 那些制造低档次人造板设备的企业将被淘汰 2020 3 16 第一章 木工机械概述 27 6 影响我国木工机械发展的三大障碍 产品研发存在差距发达国家木工机械龙头的德国和意大利木工机械水平高 数控普及率 加工精度 产品功能和噪音指标等都比我国木工机械高出一定的档次 而且发达国家的木工机械结构多样 品种数量也远远超过我国 2020 3 16 第一章 木工机械概述 28 6 影响我国木工机械发展的三大障碍 市场网络有待拓宽我国木工机械在传统市场的主要障碍是没有市场基础和代理队伍 因此在传统市场建立木工机械代理队伍和经销队伍 同时进一步招商引资 走出国门到国外办企业 开创新的国际市场是我国木工机械网络建设的必经之路 2020 3 16 第一章 木工机械概述 29 第三节 木工机械的特点 一 高速切削 线速度一般在40 70m s 最高可达120m s 一般刀轴转速3000 12000r min 最高可达24000r min 二 有些零部件的制造精度较低 相对与金属加工 三 木工机械的噪声较高 主要噪声源来自刀轴的空气动力学噪声 摩擦振动噪声和机械性噪声 四 木工机械一般不需要冷却装置 而需要排屑除尘装置 切削温度一般不高 加工余量较大 五 进给方式多采用贯通式 工位方式少 主要是加工零件相对简单 2020 3 16 第一章 木工机械概述 30 第四节 木工机械的分类及型号编制方法 随着我国木工机械的蓬勃发展 为加强生产和质量管理 促进行业技术进步 2010年修订并颁布实施 木工机床型号编制方法 国家标准 之前1999年颁布实施了 人造板机械设备型号编制方法 竹材加工机械型号编制方法 于2001年颁布实施了 板式家具机械型号编制方法 这四项标准基本概括了69类272组2534系列木工机械的型号编制方法 各种设备分类详见表1 2020 3 16 第一章 木工机械概述 31 木工机械的分类及型号编制方法 一 木工机械的分类 1 制材机械 于各类制材锯机ZJ 制材跑车ZC 制材辅机ZF 修磨设备ZM等 4类GB T15784 2009制材机械型号编制方法2 木材切削加工类机械 木工机床 13类GB12448 20103 人造板机械 39类 93组 310多系 GB T18003 1999 4 板式家具机械分类LY T1381一2001 二 木工机床的型号及编制方法 1 编号的目的 就是用几个简单的数字和符号将机床所属的系列 主要规格 技术性能和结构特征表示出来 以便于使用单位的选用 技术管理 技术交流和商务贸易活动 2020 3 16 第一章 木工机械概述 32 2 国家标准木工机床的分类 按照机床的加工性质 即根据机床采用的切削方式或用途 国家标准将木工机床分为13类 2020 3 16 第一章 木工机械概述 33 3 通用木工机床型号的编制方法 按照GB12448 2010木工机床的型号编制方法如下 注 1 有 的代号 当无内容时不表示 若有内容则不带括号 2 有 符号者 为大写的汉语拼音字母 3 有 符号者 为阿拉伯数字 2020 3 16 第一章 木工机械概述 34 通用木工机床型号的编制方法 1 通用特性代号 某些木工机床除有普通型式外 还有下列某种通用特性 在类代号之后予以表示 2 结构特性代号 为了区分主参数相同而结构不同的同类木工机床 在型号中用汉语拼音字母区分 如 端面用 D 左向用 Z 向右不表示 代号排在通用特性代号之后 注 通用特性代号已经用的字母及 I O 均不能作为结构特性代号 2020 3 16 第一章 木工机械概述 35 通用木工机床型号的编制方法 3 组 系的划分 组的划分 同类木工机床中 其机构性能及使用范围基本相同的机床为一组 每类木工机床划分为9个组 为1 9 如 纵向圆锯机MJ1 横向圆锯机MJ2 带锯机MJ3系的划分 工件和刀具相对运动的特点基本相同 而且基本结构及布局形式相同的机床为一系 每组划分为10个系 为0 9 如 普通木工带锯机为MJ31 跑车木工带锯机MJ32 细木工带锯机MJ34 卧式木工带锯机MJ37 多联木工带锯机MJ38等等 2020 3 16 第一章 木工机械概述 36 通用木工机床型号的编制方法 4 主参数表示方法 型号中的主参数用折算值表示 位于组系代号后 多数木工机床的主参数是用其最大加工能力的技术参数表示 折算系数为1 100 5 通用木工机床的设计顺序号 某些通用木工机床 当无法用一个主参数表示时 可附加设计顺序号来表示 设计顺序号由1起始 当设计顺序号少于两位时 一律在设计顺序号前加0 2020 3 16 第一章 木工机械概述 37 通用木工机床型号的编制方法 6 第二主参数的表示方法 当木工机床的最大工件长度 工作台长度 裁边长度等长度单位的变化将引起机床的结构 性能的重大变化时 为了区分 将其作为第二主参数列于主参数之后 用 号分开 读作 乘 凡是长度 跨距 行程等 采用1 100的折算系数 凡属宽度 深度 齿距 采用1 10的折算系数 凡属工件厚度则以实际的数值列入型号 当以轴数或联数作为第二主参数时 表示方法也是以实际数值列入 2020 3 16 第一章 木工机械概述 38 通用木工机床型号的编制方法 7 重大改进序号 当木工机床的性能及结构局部有重大改进 并按新产品进行试制和验收鉴定时 才可在原型号后加重大改进序号 按字母A B C的顺序选用 以区别于原型号 8 同型号木工机床的变形代号 某类用途的通用木工机床 需要根据不同的加工对象 仅改变机床的部分性能结构时 则加变型代号 在原型号后加1 2 3阿拉伯数字顺序号 并用 分开 读作 之 以区分原型号 2020 3 16 第一章 木工机械概述 39 4 通用木工机床型号示例 最大锯片直径为400mm的手动进给木工圆锯机为 MJ104锯轮直径为1060mm的跑车木工带锯机为 MJ3210最大加工宽度为600mm带数显的单面木工压刨床为 MBX106最大钻孔直径为50mm的立式单轴木工钻床为 MZ515开榫榫头最大长度为160mm的单头手动直角箱榫开榫机为 MS2116MJ223A表示 第一次改进设计的锯片直径为300mm的摇臂式万能木工圆锯机 MB504表示表示加工工件最大宽度为400mm的木工平刨 MM529表示最大磨削宽度为900mm的双砂架宽带砂光机 MX5112表示加工工件最大厚度为120mm的立式下轴木工铣床 MXK5026表示工作台最大长度为2600mm的数控木工镂铣机 2020 3 16 第一章 木工机械概述 40 人造板机械 2020 3 16 第一章 木工机械概述 41 板式家具机械 大类代号BJ 板式家具机械分类LY T1381一2001 2020 3 16 第一章 木工机械概述 42 竹材加工机械 竹材加工机械分类及型号编制方法 LY T1316 1999 2020 3 16 第一章 木工机械概述 43 第五节 评定木工机械的技术经济指标 木工机床性能优劣的评定 主要是根据机床的经济技术指标来评定的 这些指标也就是在设计机床时要达到的具体要求 各指标之间互相联系 互相制约 但对于某一台具体的机床又应该有所侧重 一 机床的工艺可能性机床的工艺可能性是指机床适应不同的生产要求的能力 主要包括 机床可以完成工序的种类 加工材料的类型 尺寸范围 适用的生产规模 加工产品的成本等 工艺可能性的大小主要根据生产的批量 工序集中或工序分散 而定的 大批量生产中 为提高效率 往往采用工序分散的原则 一台机床只担负一道或几道工序的加工 应此对于批量大的专门化机床 可以适当减小机床的工艺可能性 提高效率 降低成本 简化机床结构 对于小批量或单件生产中 由于品种多变 工序应适当集中 使一台机床尽可能完成多道工序 工艺的可能性应适当的放宽 但会造成设备复杂 2020 3 16 第一章 木工机械概述 44 评定木工机械的技术经济指标 二 加工精度和表面粗糙度机床的加工精度是指被加工工件在尺寸 形状和相互位置方面所能达到的准确度 机床精度主要取决于机床的几何精度 传动精度 运动精度和刚度 几何精度取决于机床主要零部件的几何形状和位置精度 传动精度取决于传动系统中机件的制造精度 装配精度和传动系统设计的合理性 运动精度是指机床在无外载荷的情况下 以工作速度运转时的精度 刚度是指机床及部件抵抗变形的能力 以保证机床受力以后各零部件相互位置的正确性 影响机床精度的因素还有材料的残余应力引起的变形 振动和热变形 操作工人的技术水平等 表面粗糙度指的是被加工工件的表面粗糙度 它与被加工木材的性质 刀具材料 几何形状 进给量以及加工时的振动有关 加工精度和表面粗糙度必须满足被加工工件的要求 适度选择 2020 3 16 第一章 木工机械概述 45 评定木工机械的技术经济指标 三 生产率和自动化程度生产率指机床单位时间内加工工件的数量 要提高生产率就必须减小加工每个工件的平均时间 其中包括切削加工时间和辅助时间 开始准备 装卸工件和刀 维修 结束等时间 自动化程度指机床具有完整的自动工作循环的能力大小 自动机床具有完整的自动工作循环 包括自动装卸工件 自动连续加工工件等 半自动机床虽具有完整的自动工作