一种圆材的加工方法
技术领域
本发明涉及原木的加工工艺领域,尤其涉及一种应用于圆形木材加工工艺和操作方法。
背景技术
传统的原木加工方法为:原木-锯材-干燥-截断-定厚加工-砂光等加工流程。由于原木取材部位不同,板材个体差异明显,所以板材在干燥过程中,容易产生扭曲、开裂等干燥缺陷,干燥质量差,板材利用率低。由于锯材后干燥会不可避免的产生变形和表面毛刺存在,因此在进行后续加工时,必须预留3毫米以上的加工余量,才能保证产品获得足够的尺寸。另外,由于传统的原木加工工艺流程长,造成工序复杂,劳动力大。
因此,现有的圆材加工技术需要进一步改进和完善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆材的加工方法,旨在解决现有圆材加工技术中存在的木材利用率低、出材率低的技术问题。
本发明所设计的技术方案如下:
一种圆材的加工方法,其中,包括如下步骤:
步骤S1:选取合适的原木尺寸并进行截断处理;
步骤S2:对截断后的原木做打圆处理,得到圆材;
步骤S3:根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽;
步骤S4:对圆材进行自然干燥;
步骤S5:将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥;
步骤S6:根据圆材的用途进行调湿处理,控制圆材最终的含水率;
步骤S7:根据圆材的不同直径进行开料处理,得到相应板材。
所述的圆材的加工方法,其中,步骤S1中选用原木直径为4厘米至16厘米,且截断为长度35厘米至60厘米的圆材。
所述的圆材的加工方法,其中,打圆处理的加工深度为2毫米至5毫米。
所述的圆材的加工方法,其中,所述应力释放槽所在的平面穿过圆材的髓心。
所述的圆材的加工方法,其中,所述应力释放槽的长度L占原木长度的6%至15%,且应力释放槽的长度L≤15厘米;所述应力释放槽的深度S设为圆材半径的1/2;圆材直径为3.5厘米至8厘米时,应力释放槽开制的宽度W为1.5毫米至2.5毫米,圆材直径为8厘米至16厘米时,应力释放槽开制的宽度W为2.5毫米至4毫米。
所述的圆材的加工方法,其中,圆材的含水率在30%至55%范围时,自然干燥阶段结束。
所述的圆材的加工方法,其中,所述窑内干燥阶段还包括如下步骤:
步骤S40:圆材含水率在30%至45%阶段时,保持窑内干球温度在40℃至50℃之间,保持湿球温度在38℃至46℃之间;
步骤S41:圆材含水率在20%至30%阶段时,保持窑内干球温度在47℃至54℃之间,保持湿球温度在42℃至47℃之间;
步骤S42:圆材含水率在10%至20%阶段时,保持窑内干球温度在53℃至60℃之间,保持湿球温度在45℃至51℃之间。
所述的圆材的加工方法,其中,所述调湿处理阶段的温度设为60℃至65℃之间,相对湿度设为60%至70%之间,并持续1至3天。
所述的圆材的加工方法,其中,所述步骤S7中,当圆材直径<8厘米时,先对圆材进行定厚加工,再用多片锯进行开料;当选材直径≥8厘米时,先沿应力释放槽对开圆材,再进行定厚加工,最后用多片锯进行开料。
综上所述,本发明所提供的圆材加工方法省去了锯材干燥前开料的步骤,减少了原木加工成板材多留一个锯路而造成的木材浪费,减少了锯材因干燥变形预留的加工余量。与现有技术相比,本方法具有生产效率高、木材出材率高、生产成本低的优点,适用于木材加工领域,很好地解决了现有圆材加工技术中存在的木材利用率低、出材率低的技术问题。
附图说明
图1是本发明所提供的圆材开制应力释放槽的示意图。
图2是本发明所提供的开有应力释放槽的圆材示意图。
图3是本发明所提供的开料方法一的定厚加工示意图。
图4是本发明所提供的开料方法一的多锯片开料示意图。
图5是本发明所提供的开料方法二的对开加工示意图。
图6是本发明所提供的开料方法二的定厚加工示意图。
图7是本发明所提供的开料方法二的多锯片开料示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明公开了一种圆材的加工方法,该方法适用于于小径原木,采用先将原木截断,然后对圆材进行干燥,再根据圆材直径进行开料的加工工艺,从根本上提高原木加工生产效率,提升木材利用率和降低成本。其中,该加工方法包括如下步骤:
步骤S1:选取合适的原木尺寸并进行截断处理。
具体的,选取的原木直径为4厘米至16厘米,且截断为长度35厘米至60厘米为宜。
步骤S2:对截断后的原木做打圆处理,得到圆材。
打圆处理时,可采用旋切机对原木进行去皮、去枝处理,加工深度控制在2毫米至5毫米之间,打圆后的圆材直径大约在3.5厘米至12厘米之间。
步骤S3:根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽100。
根据需干燥圆材的长度、直径,开制不同长度、宽度、深度的应力释放槽100。具体是,在圆材两端分别开制应力释放槽100,该应力释放槽100所在的平面穿过髓心(即应力释放槽100设置在圆材任意一个轴截面上)。应力释放槽100的长度L≤15厘米并且长度L占圆材长度的6%至15%。应力释放槽100的深度S设为圆材半径长度的1/2。当圆材直径为3.5厘米至8厘米时,应力释放槽100开制的宽度W为1.5毫米至2.5毫米;圆材直径为8厘米至16厘米时,应力释放槽100开制的宽度W为2.5毫米至4毫米。
步骤S4:对圆材进行自然干燥。
在自然干燥阶段,应选取通风良好、无阳光暴晒的场地,将圆材架空进行自然干燥。当圆材的含水率下降至30%至55%范围时,自然干燥阶段结束。作为本实施例的优选方案,建议将圆材的含水率降至35%至45%最为合适。
步骤S5:将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥。
经自然干燥后圆材的含水率会比较高,所以要将圆材放入窑内进行干燥,进一步降低圆材的含水率,其中需要控制好窑内的干球温度、湿球温度、以及持续时间等参数,具体操作步骤如下:
步骤S40:圆材含水率在30%至45%阶段时,保持窑内干球温度在40℃至50℃之间,保持湿球温度在38℃至46℃之间;
步骤S41:圆材含水率在20%至30%阶段时,保持窑内干球温度在47℃至54℃之间,保持湿球温度在42℃至47℃之间;
步骤S42:圆材含水率在10%至20%阶段时,保持窑内干球温度在53℃至60℃之间,保持湿球温度在45℃至51℃之间。
经过上述窑内干燥步骤后,圆材的含水率得到很好控制,可以获得符合要求的含水率,内部的应力也得到释放,出材率进一步得到提高。
步骤S6:根据圆材的用途进行调湿处理,控制圆材最终的含水率。
圆材在出窑前,会根据木材的不同用途进行调湿处理,该调湿处理阶段的温度设为60℃至65℃之间,相对湿度设为60%至70%之间,并持续1天至3天。
步骤S7:根据圆材的不同直径进行开料处理,得到相应板材。
结合图1至图7所示,圆材的含水率经过上述步骤后达到对应用途的要求,可以进行后续的开料工序。当圆材直径<8厘米时,如图2、图3和图4所示,需要先对圆材进行定厚加工,然后用高精度的多片锯进行开料,切成板材,实现以锯代刨,锯解后的木材可直接用于制造指接板、装饰板、家具、木门等方面;当选材直径≥8厘米时,如图2、图5、图6和图7所示,需要先沿应力释放槽100对开圆材,以消除应力释放槽100对出材率的影响,然后进行定厚加工,最后才用高精度的多片锯进行开料,切成板材,实现以锯代刨,锯解后的木材可直接使用于制造指接板、装饰板、家具、木门等方面。
与现有技术相比,本发明所提供的圆材加工方法具有以下几个优点:
一是,传统加工方法是将未干燥的原木开料成锯材再进行干燥,干燥后再进行定厚加工和砂光加工等工艺。由于锯材后再进行干燥的过程中,会不可避免地产生扭曲、翘曲、横弯、变形等缺陷;水分蒸发后的木材也会产生尺寸上的变化,因此,干燥后的锯材加工成木制造品时需要预留3毫米以上的加工余量,这样才能给成品留有足够的加工尺寸,由此而造成原木的利用率低,原木的出材率低(不足35%)。而本发明提供的加工方法是,先对原木进行截断,然后进行打圆处理,接着对圆材进行干燥,干燥后再对圆材进行开料处理。圆材干燥过程中由于开制了应力释放槽100,所以不会产生变形缺陷;而且直接对干燥好的圆材进行开料,开出的锯材不会变形,并且厚度尺寸保持一致,从而显著提高原木的利用率(超过40%)。
二是,由于干燥时木材内的水分从纵向排出比从横向排出要快10至20倍,所以本发明采取先对原木进行截断成圆材(圆材的长度较短),有利于水分的纵向排出;然后对圆材进行干燥,使圆材内部水分主要从两端头排出。又由于圆材两端头水分排出时很容易产生应力集中,造成圆材产生端裂;所以本发明通过在圆材两端开制应力释放槽100,释放圆材在生长时、在干燥时所产生的应力,以此避免圆材的端裂。因此,本发明具有干燥速度快,圆材干燥开裂少的优点。另外,应力释放槽100增加圆材端头水分蒸发的面积,有效提高圆材的干燥速度。
三是,在传统的干燥方法当中,干燥过程进行中间处理和终了调湿处理的目的是,在相对温度、湿度较高的环境中消除板材干燥应力,适当恢复干燥过程中产生的干燥缺陷。但是,对于干燥缺陷严重、残余应力大的木材,这个干燥过程甚至需要持续3天至5天,耗费的时间长。干燥窑在这个过程中需要消耗很高的能耗去维持高温、高湿的环境,所以传统干燥方法的耗能高、成本高。而在本发明中,每根圆材都为一个独立的力学平衡体,通过开制应力释放槽100来减小干燥应力。在干燥过程中及干燥后不存在残余的干燥应力,只在长度及直径方向上存在微小的含水率偏差。所以在本发明中,只需1至2次中间处理及短时间的终了调湿处理,就会使圆材各个部位的含水率分布均匀。该方法能有效地降低能源消耗。同时可以根据所需的最终含水率,相应调整终了调湿处理的工艺参数,达到所需的最终含水率的要求。
为了更清楚地说明本发明的原理和操作方法,以下结合附图和具体实施例对圆材的加工方法做进一步说明:
实施例1:
(1)选材截断:采用直径为5厘米(误差±1厘米)的桉木原木,截断为长度为35厘米(误差±5厘米)。
(2)打圆。使用旋切机对原木进行打圆处理,以去除原木表面的树枝、节子、树皮;打圆厚度为3毫米。
(3)开制应力释放槽100。在圆材两端头过髓心方向各开制长度为5厘米,宽度2.5毫米,深度2厘米的应力释放槽100。
(4)自然干燥。选取通风良好、无阳光暴晒的场地进行自然干燥。当圆材的含水率在35%时,完成自然干燥。
(5)窑干燥。干燥工艺过程包括:
a)圆材含水率30%至35%阶段,保持窑内干球温度45℃,湿球温度42℃;
b)圆材含水率20%至30%阶段,保持窑内干球温度50℃,湿球温度44℃;
c)圆材含水率10%至20%阶段,保持窑内干球温度55℃,湿球温度45℃;
(6)调湿处理。采用干球温度56℃,湿球温度52℃进行调湿处理24小时。处理后的圆材含水率为11%至16%。
(7)开料。由于圆材直径<8厘米,干燥后采用先进行定厚加工再用高精度多片锯进行开料的加工方法。将圆材加工成长35厘米至45厘米、宽35毫米、厚20毫米的木材,与采用常规加工方法的相同尺寸木材进行出材率对比。
实施例1的技术效果:
采用上述加工后,开制的锯材板面平整,厚度均匀,无内裂、少许端头开裂,无表裂,含水率均匀,无残余应力,出格率高达54.5%。
实施例2:
(1)选材截断:采用直径为10厘米(误差±1厘米)的杉木原木,截断为长度为50厘米(误差±5厘米)的原木。
(2)打圆。使用旋切机对原木进行打圆处理,以去除原木表面的树枝、节子、树皮;打圆厚度为4毫米。
(3)开制应力释放槽100。在圆材两端头过髓心方向各开制长度为6厘米,宽度4毫米,深度5厘米的应力释放槽100。
(4)自然干燥。选取通风良好、无阳光暴晒的场地进行自然干燥。当圆材的含水率在40%时,完成自然干燥。
(5)窑干燥。干燥工艺过程包括:
a)圆材含水率30%至40%阶段,保持窑内干球温度47℃,湿球温度43℃;
b)圆材含水率20%至30%阶段,保持窑内干球温度52℃,湿球温度46℃;
c)圆材含水率10%至20%阶段,保持窑内干球温度57℃,湿球温度47℃;
(6)调湿处理。采用干球温度58℃,湿球温度53℃进行调湿处理48小时。处理后的圆材含水率为10%至15%。
(7)开料。由于圆材直径≥8厘米,干燥后采用先沿应力释放槽100对开圆材,再定厚,最后再采用高精度多片锯进行开料的加工方法。
将圆材加工成长45厘米至55厘米、宽20毫米、厚18毫米的木材,与采用常规加工方法的相同尺寸木材进行出材率对比。
实施例2的技术效果:
采用上述加工后,开制的锯材板面平整,厚度均匀,无内裂、少许端头开裂,无表裂,含水率均匀,无残余应力,出格率高达57.3%。
实施例3:
(1)选材截断:采用直径为16厘米(误差±1厘米)的松木原木,截断为长度为60厘米(误差±5厘米)的原木。
(2)打圆。使用旋切机对原木进行打圆处理,以去除原木表面的树枝、节子、树皮;打圆厚度为5毫米。
(3)开制应力释放槽100。在圆材两端头过髓心方向各开制长度为6厘米,宽度5毫米,深度8厘米的应力释放槽100。
(4)自然干燥。选取通风良好、无阳光暴晒的场地进行自然干燥。当圆材的含水率在45%时,完成自然干燥。
(5)窑干燥。干燥工艺过程包括:
a)圆材含水率30%至45%阶段,保持窑内干球温度49℃,湿球温度45℃;
b)圆材含水率20%至30%阶段,保持窑内干球温度54℃,湿球温度48℃;
c)圆材含水率10%至20%阶段,保持窑内干球温度59℃,湿球温度49℃。
(6)调湿处理。采用干球温度60℃,湿球温度54℃进行调湿处理72小时。处理后的圆材含水率为8%至13%。
(7)开料。由于圆材直径≥8厘米,干燥后采用先沿应力释放槽100对开圆材,再定厚,最后再采用高精度多片锯进行开料的加工方法。
将圆材加工成长55厘米至60厘米、宽30毫米、厚24毫米的木材,与采用常规加工方法的相同尺寸木材进行出材率对比。
实施例3的技术效果:
采用上述加工后,开制的锯材板面平整,厚度均匀,无内裂、少许端头开裂,无表裂,含水率均匀,无残余应力,出格率高达63.3%。
综上所述,本发明所提供的圆材加工方法省去了锯材干燥前开料的步骤,减少了原木加工成板材多留一个锯路而造成的木材浪费,减少了锯材因干燥变形预留的加工余量。与现有技术相比,本方法具有生产效率高、木材出材率高、生产成本低的优点,适用于木材加工领域,很好地解决了现有圆材加工技术中存在的木材利用率低、出材率低的技术问题。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,例如,对本发明中的各组分的常见/惯用的替换等,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。