1、木材削片機的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題
1.1  發(fā)展現(xiàn)狀
    削片機是人造板、造紙行業(yè)中最基本的設(shè)備，用以制備工藝木片，自40年代以來，隨著森林資源的日益減少和伐區(qū)剩余物利用水平的不斷提高，以及全樹采伐利用新工藝的出現(xiàn)，工藝木片的原料已從利用原木轉(zhuǎn)向更多地利用枝丫材、小徑木、加工剩余物、劣質(zhì)材或進行全樹削片．工藝木片的生產(chǎn)也逐漸從制漿造紙、人造板企業(yè)轉(zhuǎn)向伐區(qū)、森林采運企業(yè)．木片逐漸成為采運企業(yè)的一種重要輸出商品形態(tài)，并形成木片產(chǎn)業(yè)。
    國外大規(guī)模的木片生產(chǎn)始于60年代，近年來發(fā)展很快，不僅產(chǎn)量迅速增加，而且在一些國家，如日本、前蘇聯(lián)、美國等國已發(fā)展成為木材工業(yè)部門中的一個獨立體系．在瑞典、芬蘭等國則成為木材加工企業(yè)中不可缺少的組成部分．我國的伐區(qū)木片產(chǎn)業(yè)于70年代后期出現(xiàn)，90年代才形成規(guī)模，目前年生產(chǎn)能力已達830萬m3，年產(chǎn)值達25億元．目前全世界范圍內(nèi)的人造板、紙和紙板的需求量仍逐年增長．據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織預(yù)測，到201 0年全世界人造板消費量將從1 991年的1.22億m3增加到3.13億m3，年平均增長率為4.82%；紙和紙板的消費量將從1 991年的2.43億t增加到4.43億t’年平均增長率為3.07%．我國人造板的消費量將由1991年的331.8萬m3增加到1 504.3萬m3，年平均增長率為6.0%紙和紙板的消費量將由1991年的1 853.4萬增加到5323.9萬t。年平均增長率為5.9%．因此，木片需求量仍將不斷增長，削片機必將得到進一步發(fā)展，其前景是廣闊的。
    幾十年來，隨著木片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外已研制和生產(chǎn)了上百種型號的固定式和移動式削片機，其結(jié)構(gòu)和性能已日趨完善，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用．近年來，國外削片機的研制有了進一步發(fā)展，并研制出多種新型的削片機，主要是改善進出料機構(gòu)，改進飛刀、底刀結(jié)構(gòu)及飛刀的裝夾方式，增設(shè)控制木片質(zhì)量的分離裝置，降低削片機的振動與噪聲．這些新型的削片機起到了提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量、木片合格率以及降低噪聲、振動和減少能耗的作用，獲得了巨大的經(jīng)濟效益．國內(nèi)削片機的研制工作始于60年代，70年代中期開始研究伐區(qū)木片生產(chǎn)工藝與設(shè)備，80年代初，國家設(shè)立了“伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)設(shè)備及工藝的研究”攻關(guān)課題，進行了系統(tǒng)研究，取得了可喜的成果．自90年代木片生產(chǎn)得到了較大的發(fā)展，削片設(shè)備的研制也有了較大發(fā)展．目前，國內(nèi)已有30多家生產(chǎn)削片機的廠家，其中鎮(zhèn)江林機廠生產(chǎn)的削片機質(zhì)量較好．目前已有9種型號的盤式削片機，主要用于制漿、造紙木片加工；12種鼓式削片機，廣泛用于纖維板和刨花板木片的加工；還有移動式削片機8種，用于林區(qū)木片生產(chǎn)。
    按切削機構(gòu)不同，削片機可分為盤式和鼓式兩類．鼓式削片機的切削機構(gòu)由一個旋轉(zhuǎn)的鼓輪、飛刀和底刀組成，鼓輪上安裝若干把飛刀，底刀固定在底座上；盤式削片機的切削機構(gòu)由一個旋轉(zhuǎn)的刀盤、飛刀和底刀組成，在刀盤上沿半徑方向安裝3～16把飛刀．對于以加工剩余物，如板皮、板條、碎單板片等為主要加工對象的企業(yè)，比較適于配置鼓式削片機；而對于枝丫材、小徑木等較好的原料，則宜于使用盤式削片機．一般纖維板廠多用鼓式削片機，而造紙廠則多用盤式削片機，在刨花板廠則以實情兩者兼有．早期造紙工業(yè)中，廣泛采用鼓式削片機，后來逐步為圓盤式削片機所取代，因為后者加工出的木片質(zhì)量好．日本在70年代基本上已全部采用圓盤削片機，而在其他一些國家里，鼓式削片機仍占一定比重。
1.2存在的問題
    從國內(nèi)外削片機的使用情況來看，目前削片機存在著如下幾個問題：一是木片質(zhì)量不穩(wěn)定，表現(xiàn)為超大片或碎小片比例高，木片合格率低；二是削片機的功率比較大，一般為幾十kW到幾百kW．統(tǒng)計資料表明，國產(chǎn)削片機動力配備相差很大，存在動力不足和大馬拉小車問題，其單位動力配備（以1m 3'h-i生產(chǎn)率所配備的動力的kW數(shù)）小至3.9kW 'hm_3，大到14.7kW 'hm_3，相差達3.8倍．使用情況也證明有的削片機功率偏大，而有的卻不足．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是設(shè)計時僅靠經(jīng)驗和類比，缺少必要的原始資料、數(shù)據(jù)和設(shè)計計算[28]．此外削片機本身的切削特性也決定了切削功率較大；三是振動噪聲大，在所有木工機械中，削片機是噪聲最嚴重的機械之一，其工作時噪聲高達110 dB，超標12～20 dB，空轉(zhuǎn)噪聲高達102 dB，超標3～6dB，嚴重影響工人的身心健康。
2、提高削片質(zhì)量的研究
    在削片機的發(fā)展進程中，國內(nèi)外有關(guān)學者和科研人員為提高削片質(zhì)量進行了大量的設(shè)備改進和試驗研究工作，取得了比較好的效果．
2.1  整機結(jié)構(gòu)的改進
2.1.1  采用強制進料機構(gòu)
    進料機構(gòu)影響削片機切削時的穩(wěn)定性和動力消耗，也影響木片質(zhì)量．鼓式削片機切削時飛刀做圓周運動，切削過程是間歇進行的，這就造成切削過程中木料的跳動，因此國外多采用強制進料機構(gòu)，以減少木料跳動．在流水作業(yè)的削片生產(chǎn)線和一些盤式削片機上也采用強制進料裝置，以提高切削時的木片質(zhì)量．生產(chǎn)這種設(shè)備的有美國、前蘇聯(lián)、法國、芬蘭等。
2.1.2進料口布置的改進
    英國生產(chǎn)的新型削片機，整個削片機的發(fā)動機和進料斗可翻轉(zhuǎn)3600，這樣可選擇在最佳位置進料，保證木片質(zhì)量；美國研制的加工制材剩余物的盤式削片機，采用特殊斷面的進料口，在刀盤尺寸相對較小的情況下，此種斷面的進料口能加工較寬的板皮；法國、德國生產(chǎn)的新型盤式削片機，進料槽寬度達1 500m m，這樣可減少削片木材的分劈損失4%～5%，提高木片質(zhì)量；俄羅斯生產(chǎn)的削片機進料槽采用鉸接式，可根據(jù)需要．使其回轉(zhuǎn)一定角度，并使進料速度與飛刀的切削速度一致，既方便了進料，又保證了削片質(zhì)量；芬蘭生產(chǎn)的新型盤式削片機進料槽的一個側(cè)面為折面狀，可使長木料得到合理定位，提高削片質(zhì)量．此外，增設(shè)輔助進料槽或控制木片質(zhì)量的分離裝置，可大大提高削片質(zhì)量。
2.1.3  出料方式的改進
    傳統(tǒng)的削片機大多采用上出料方式排出木片，刀盤周邊需增設(shè)葉片，削出的木片因被葉片等撞擊而破碎，因而木片合格率低．俄、美等國研制的新型盤式削片機采用側(cè)出料方式，木片靠切削時的彈性變形能無沖擊地排出，可減少木片損失3%～5%，俄羅斯研制的多刀盤式削片機，木片按下出料方式排出，可降低木片損失2%～5%。
2.2切削機構(gòu)的改進
2.2.1  采用多刀或螺旋面切削機構(gòu)
    普通盤式削片機切削時飛刀做平面運動，在切削過程中飛刀對木材的切削是間歇進行的，當?shù)谝话训兑央x開原木，要隔一段時間第二把刀才開始切削，這樣不但影響機床的生產(chǎn)率，而且造成電機載荷不穩(wěn)和原料的跳動，影響木片質(zhì)量．為改善這種狀況，采用多刀盤式削片機，以實現(xiàn)連續(xù)切削，在切削過程中至少有兩把刀切入木材，這就大大減少了原木在料槽中的跳動，削片質(zhì)量較高，生產(chǎn)能力也比普通盤式削片機高。
芬蘭生產(chǎn)的新型鼓式削片機采用多刀排式結(jié)構(gòu)，可改善切削條件，提高木片質(zhì)量。
平面盤式削片機切削時，切削力在木材進給方向的分力，始終使木材緊貼刀后面移動，直到和刀盤接觸為止，而后木材被切斷面上部緊貼刀盤滑動，木材被切斷面形成折面，木材斷面與刀盤面部分貼合，接觸應(yīng)力大，對木片損失嚴重，而采用螺旋面刀盤，可使木材被切斷面與刀盤面全部貼合，減少接觸應(yīng)力和切削時木材跳動，切出的木片長度一致，木片損失較小。
2.2.2  改進飛刀、底刀結(jié)構(gòu)及飛刀安裝方式
    為提高削片質(zhì)量和產(chǎn)量，國外多采用雙刃面飛刀和底刀，還有的將底刀的4個邊均制成工作刃，以輪換使用．俄國的新型鼓式削片機在主底刀的相應(yīng)位置上增加一個輔助底刀，用于對超標準木片的再碎，可提高生產(chǎn)率和木片質(zhì)量．美國研制的用于將整根原條加工成木片的新型削片機，裝有2把互為垂直的底刀，使木料在切削時保持穩(wěn)定，提高了切削部件的強度，從而有利于提高木片質(zhì)量．此外，采用刀夾裝刀及采用小尺寸飛刀在刀盤上呈螺旋線布置，也可改善切削條件，提高木片產(chǎn)量和質(zhì)量．
2.3使用條件方面的研究
    按國家標準木片質(zhì)量可以用木片的尺寸參數(shù)和木片合格率來衡量，木片的2個重要尺寸參數(shù)一一長度和厚度及木片合格率，與刀盤、刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、木材進給速度、刀盤轉(zhuǎn)速等有關(guān)．國內(nèi)外此方面的研究較多，取得了許多重要成果．
    前蘇聯(lián)的幾．A．T y y幾a c在M PH -30型削片機上的研究表明，切削速度應(yīng)有一適宜度，其值一方面有賴于對加工木片篩份的要求，另一方面有賴于木材的物理力學性能和木片自切削區(qū)內(nèi)排出的方式．切削速度增高時，將導(dǎo)致木片中細小篩份比重增加，大篩份比重降低并增加能耗；切削速度降低時，細小篩份比重相反要減少，而大篩份比重增加，降低削片產(chǎn)量．RogerE等的結(jié)論與此相同．為使切削速度達到最佳值，又不降低削片產(chǎn)量，應(yīng)成比例地增加刀數(shù)．當?shù)稊?shù)從4把增加到16把時，木片中細小篩份比重減少40%～50%．最佳切削速度時，刀盤工作面形狀從平面過渡到螺旋面時，木片中細小篩份比重減少30%～50%，而大篩份比重減少不明顯．
    前蘇聯(lián)中央木材機械加工科研所進行了削片機切削組件的技術(shù)狀態(tài)對木片質(zhì)量的影響的研究，試驗表明，飛刀與底刀的最佳間隙值應(yīng)為0.6～0.8 m m，最大不超過1.0mm，否則木片質(zhì)量將下降．
    王本春在ZM X3型削片機上試驗了不同材種及生產(chǎn)季節(jié)應(yīng)采用的削片機飛刀楔角的最佳值．研究表明，切削硬雜木時，應(yīng)采用較大的飛刀楔角，冬夏季節(jié)應(yīng)采用不同的飛刀楔角，以提高木片合格率．RogerE等有相同的結(jié)論．
    李瑞芬指出合理控制刀具鋒利程度和合理調(diào)整刀片安裝角度，對木片質(zhì)量影響較大．底刀工作棱的臨界磨損為磨圓半徑3mm．
    A nd reasU hm eier等人經(jīng)研究后指出，刀片的幾何形狀與木材間的摩擦系數(shù)對削片質(zhì)量影響很大，削片機的刀片與切削面應(yīng)有一小的斜角，與木材應(yīng)有一小的摩擦系數(shù)．陳萍等指出刀片在刀盤上的相互位置對木片均勻性有影響．
3關(guān)于切削功率的研究
3.1  理論分析
    削片機設(shè)計中單位切削力和切削功率的計算是一大難題，由于影響因素太多，加上這些因素的隨機性，很難建立一個確切的數(shù)學模型或計算公式，往往采用經(jīng)驗類比法或通過試驗來選定削片機的功率，導(dǎo)致功率偏大．切削力和切削功率方面的理論分析和計算前蘇聯(lián)搞得較早，有些已反映到我國教科書中，供設(shè)計時參考．
    國內(nèi)一些學者參照國外經(jīng)驗，也對削片機進行了理論分析和設(shè)計計算，并推導(dǎo)出了有關(guān)盤式、鼓式削片機的切削功率、生產(chǎn)率的設(shè)計計算公式．