趙霏越，富艷春

(南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計學(xué)院，江蘇 南京 210037)

我國家具產(chǎn)業(yè)雖發(fā)展迅速，但仍面臨著轉(zhuǎn)型壓力，且其產(chǎn)品加工方面仍存在諸多問題，加工成本過高是其中之一[1-2]?？v觀實木木制品的整個生產(chǎn)加工過程，決定企業(yè)生產(chǎn)成本的最關(guān)鍵工序就是備料加工。通過成本分析得出材料成本占總成本的50%以上，而實木成本又占整個材料成本的50%以上[3]。實木家具企業(yè)如何在競爭激烈的市場中贏得一席之地，成本控制至關(guān)重要，而通過對備料工段的精細(xì)化管理，應(yīng)用合適的工藝和設(shè)備，進(jìn)而提高木材加工出材率，可以在很大程度上降低生產(chǎn)成本。

如今大多數(shù)實木家具廠使用的原材料均為進(jìn)口材，備料工段的加工過程一般可概括為縱切定寬、橫截定長、指接接長以及拼板加工。本文以德國威力集團(tuán)的實木加工技術(shù)為例，通過對實木家具備料工段的加工拆解，闡述如何通過工藝和設(shè)備的配合，達(dá)到提高出材率的目的。

1 精益化縱切加工工序、橫截加工技術(shù)

1.1 精益化縱切加工工序

目前市面上用量較大的木材多為從美國、非洲、歐洲等地進(jìn)口的木材，而且原材料木材以不等寬木材為主。在加工該類木材時，如果采用傳統(tǒng)固定多片鋸進(jìn)行定寬加工，就不可避免地產(chǎn)生大量的邊條，導(dǎo)致木材的浪費。德國威力集團(tuán)生產(chǎn)的優(yōu)選縱切鋸能很好地解決上述問題，該優(yōu)選縱切鋸具有鋸片調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)原材料的特性調(diào)整鋸片位置，實現(xiàn)材料經(jīng)濟(jì)合理利用并獲得最大出材率的目的。不僅如此，通過優(yōu)選功能還可盡量避免從裂紋、節(jié)子等缺陷中間下鋸，進(jìn)而提高后續(xù)橫截鋸的出材率。該鋸機(jī)鋸切可以有效減少加工過程中的廢料，使因天然因素導(dǎo)致對木材的消耗降低，實現(xiàn)材料的更大化利用[4]。優(yōu)選縱切鋸與固定多片鋸鋸切示意圖如圖1所示。

圖1 鋸切示意圖

此外，根據(jù)筆者對設(shè)備優(yōu)選多片鋸設(shè)備性能的了解，在確保木材干燥性能優(yōu)良而且木材在使用多片鋸鋸切之前經(jīng)過雙面刨刨光過，有良好鋸切加工基準(zhǔn)面的前提下，通過性能優(yōu)良的優(yōu)選多片鋸鋸切出來的板條具有很好的直角度，該鋸切板條可以直接進(jìn)行拼板加工。在我國絕大多數(shù)實木家具企業(yè)中，拼板料在拼板前要經(jīng)過四面刨進(jìn)行刨光加工，用于保證拼板面和上下面的直角度，通過優(yōu)選多片鋸加工后的板條，可以直接去做拼板，節(jié)省了四面刨的工序。這樣不僅節(jié)省了設(shè)備、縮減了工藝流程，還大大提高了木材的出材率。在國內(nèi)已經(jīng)有多家家具廠的前端備料工段在使用此種工藝，但此種工藝是否適用所有家具廠，需要統(tǒng)籌考慮企業(yè)所用木材、使用的設(shè)備性能和刀具情況。

綜上所述，通過使用高精度的優(yōu)選多片鋸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定多片鋸，可以通過寬度套裁優(yōu)選提高木材加工出材率，而且通過選擇合適的設(shè)備和刀具，可以實現(xiàn)直拼的鋸切質(zhì)量，進(jìn)而又進(jìn)一步提高了木材的出材率。當(dāng)下大徑級木材資源逐年銳減[5]，提高木材利用效率有著更加重要的意義。根據(jù)客戶實際使用經(jīng)驗，使用優(yōu)選多片鋸代替?zhèn)鹘y(tǒng)固定多片鋸，出材率可提高5%～10%。

1.2 精益化橫截加工技術(shù)

在橫截加工工序方面，要求將板材上的缺陷截除并且按照家具部件的長度要求進(jìn)行定長加工。傳統(tǒng)的加工方式是由工人測量板材長度，然后根據(jù)所需板材的長度和板材表面缺陷情況進(jìn)行鋸切。這種加工方式對操作人員的經(jīng)驗和責(zé)任心都有很高的要求，并且在鋸切過程中無法全面考慮長度、價值和數(shù)量等因素，不能進(jìn)行最為合理的橫向鋸切，降低了出材率，浪費木材。利用優(yōu)選橫截鋸便可較好地處理該問題。在整個鋸切過程中工人只需劃線、放料和撿料，剩下的工作全部由機(jī)器完成：測量站自動測量板材長度和缺陷位置，需要的木材長度、數(shù)量、產(chǎn)品價值錄入到設(shè)備控制系統(tǒng)中，由設(shè)備控制系統(tǒng)自動計算出最佳出材率和最高利潤的優(yōu)化方案，指導(dǎo)橫截鋸進(jìn)行鋸切。在整個加工過程中減少了人為干預(yù)，降低對操作人員的要求，并發(fā)揮設(shè)備計算能力優(yōu)于人類的特點，最終實現(xiàn)高效和高出材率的橫截加工。

2 精益化指接接長和木材拼板技術(shù)

2.1 精益化指接接長技術(shù)

為了更大限度地利用木材，實現(xiàn)短料長用，減少浪費，劣材優(yōu)用，可將木材在長度方向上膠接起來。大多在木材端部加工出榫，經(jīng)涂膠和加壓拼接而成[6]。由其加工方式可知，在保證指接材強(qiáng)度的前提下，榫頭的長度越短，節(jié)省的木料就越多。傳統(tǒng)的指接機(jī)由于加工精度不高，指榫之間接合不夠緊密，因此只能通過加工較長的指榫來滿足強(qiáng)度要求，故一般指榫榫頭的長度為10/11 mm。可見想減少木材在指接過程中的浪費，必須提高銑齒精度，減小齒榫長度。由德國威力集團(tuán)生產(chǎn)的銑齒機(jī)精度非常高，在銑齒齒長為4 mm的情況下即可滿足家具用材的強(qiáng)度要求，這樣每根指接料就可節(jié)省10 mm左右的板材，很大程度上提高了木材的利用率，減少材料浪費。

2.2 精益化木材拼板技術(shù)

實木拼板是實木家具很重要的零件組成[7]。在木材加工利用中，木材拼板是非常重要的加工環(huán)節(jié)，該工藝是避免木材各向異性和干縮濕漲天然缺陷的有效方法，也是改進(jìn)木材材質(zhì)、節(jié)約天然資源、拓展木材使用范圍和設(shè)計領(lǐng)域最直接的途徑。隨著當(dāng)前木材資源日益匱乏，尤其是珍貴木材和大徑級木材的急速減少，拼板工藝成為家具企業(yè)普遍使用的方法。為滿足零部件的不同需求，使用不同拼板工藝制得在厚度與幅面上均可變化和延伸的板方材[8]，如檜木拼接可用作面板[9]。

拼板過程中要提高木材的利用率，減少廢品量和后續(xù)的砂光量，就必須保證拼板前木板有很好的直角度，拼板時最大限度地減少縱向和橫向錯位，并同時保證持久耐用的膠合質(zhì)量。傳統(tǒng)的拼板壓機(jī)主要有星型壓機(jī)和風(fēng)車式壓機(jī)兩種，但這兩種壓機(jī)制得產(chǎn)品在垂直方向錯位較大，拼板質(zhì)量受人為因素影響嚴(yán)重。且其施膠量無法得到控制，用量過大將增加生產(chǎn)成本。膠黏劑在固化過程中形成與膠合力相反的內(nèi)應(yīng)力，會降低拼板的膠合強(qiáng)度[10]。經(jīng)過改良的拼板機(jī)通過在設(shè)備上方和側(cè)向配置獨立施壓元件的方法，保證板材垂直方向的錯位被減到最小，從而減少了后續(xù)板材所需的砂光量，提高木材利用率；用高頻加熱法固化膠液，減少耗時，提高了生產(chǎn)效率。此外，該拼板機(jī)帶自動涂膠功能，在板材側(cè)面涂成幾條膠線，涂膠量可控制，根據(jù)客戶使用結(jié)果可知，與傳統(tǒng)拼板機(jī)相比該拼板機(jī)可節(jié)省約40%的膠用量。涂膠、膠線展示如圖所示2。

圖2 拼板機(jī)自動涂膠裝置

3 小結(jié)

利用新技術(shù)、新設(shè)備備料，提高生產(chǎn)效率的同時較大程度上減少了因木材缺陷導(dǎo)致的材料浪費，可有效從原材料使用方面降低消耗。與此同時采用先進(jìn)合理的加工方案，結(jié)合鋸片優(yōu)選調(diào)節(jié)、高精度加工、精益化接長與拼接等工序達(dá)到既減少加工工序又提高木材出材率的目的。并在一定程度上減少家具制造中的人力投入，節(jié)省人工、降耗增效。最終使企業(yè)成本降低，實現(xiàn)精益化備料加工。