CN112606151B - 一种利用小径木制作空心圆木柱的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用小径木制作空心圆木柱的方法，将直径120mm～130mm的小径木截断成长度为3100mm的木段，对称锯剖和齐边成厚度为55mm、底面宽度为114mm的板材，干燥后加工成底面宽度为110mm、厚度为52mm、两个倾斜侧面之间的夹角为α的等腰梯形截面单元体，α根据由等腰梯形截面单元体所构成的空心木棱柱的内切圆柱直径D确定，满足关系式D＜400mm，倾斜侧面与顶面之间可保留部分圆柱面；对等腰梯形截面单元体的一个侧面施胶，由计算所需等腰梯形截面单元体的数量n，进行组坯和冷压胶合，获得空心正多边形木棱柱，再进行外轮廓车削和规格截断，最后获得长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱。

Description

一种利用小径木制作空心圆木柱的方法
技术领域
本发明属于木材加工领域，涉及小径木加工利用技术，具体地说是一种利用小径木制作空心圆木柱的方法。
背景技术
目前国内生产的大径木产量较小，而小径木产量较大。小径木是指从天然次生林或人工速生林中间伐下来的直径在60mm～160mm的木材。近几年，随着木材加工利用技术的发展，小径木利用领域得到了拓展，利用率和利用价值也得到了提高。但是，小径木的利用率和利用价值仍然有进一步提高的空间，仍将是今后木材加工领域研究的一个热点问题。木柱作为重要的建筑构件之一，应能承受拉力、压力、剪力、弯矩、扭矩的作用，通常需要采用大径木制作，对原木的质量要求较高，通常为实心结构。但是，根据力学分析研究，木柱中间的材料对力学强度的贡献并不大，因此实心木柱不但重量大、而且造成木材资源的浪费。空心木柱可以减小木结构的自重，提高结构自身的刚度，抗震性能好。如果能将小径木用来制造空心圆木柱，则能节省大量优质木材，并能提高小径木的利用率和利用价值。
发明内容
为进一步拓宽小径木的利用领域，进一步提高小径木的木材利用率和利用价值，本发明提供了一种利用小头直径为120mm～130mm的小径木制作长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱的方法，具体包括以下几个步骤：
步骤1：小径级木段准备：选择外形圆度较好、长度方向较直、直径为120mm～130mm的小径木，将其截断成长度为3100mm的小径级木段。
步骤2：小径级木段锯剖：采用多锯片圆锯机按左右对称原则一次性将小径级木段加工成两块厚度为55mm、侧面保留圆柱面的毛边板。
步骤3：毛边板齐边：采用双锯片裁边圆锯机对毛边板的两侧进行齐边，加工出垂直于底面的垂直侧面，齐边后的板材底面宽度为114mm，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
步骤4：齐边板材干燥：对齐边后的板材先进行自然干燥，然后再进行强制干燥，将齐边板材干燥到12％～15％的含水率。
步骤5：干燥齐边板材定厚精加工：采用双面木工刨床对干燥后的齐边板材的底面与顶面进行精加工，使其成为厚度为52mm的等厚板材，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
步骤6：等腰梯形截面单元体制备：采用刀轴可倾斜调节的双面木工铣床对定厚精加工后的等厚板材的左右两侧进行精加工，加工出左右对称的两个倾斜侧面，获得等腰梯形截面单元体，等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间仍可残留部分圆柱面，等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角α根据由等腰梯形截面单元体所构成的空心木棱柱的内切圆柱直径D确定，α与D之间存在的数学关系为D＜400mm。
步骤7：等腰梯形截面单元体施胶：采用辊涂的方法对等腰梯形截面单元体的一个倾斜侧面施加三聚氰胺胶黏剂，单面施胶量为150g/m2～170g/m2。
步骤8：空心木棱柱组坯：根据公式计算构成一个内切圆柱直径为D的空心木棱柱所需的等腰梯形截面单元体的数量n，然后根据空心木棱柱的结构要求进行排列组坯，并用绳子进行初步捆扎，获得空心木棱柱坯。
步骤9：空心木棱柱冷压胶合：将组坯初步捆扎好的空心正多边形木棱柱坯采用扎紧带进行捆扎，并收紧加压，进行冷压胶合，放置24小时后冷压结束，去除扎紧带，获得截面外轮廓为正多边形的空心木棱柱。
步骤10：空心圆木柱车削：采用木工车床将冷压胶合好的空心木棱柱按照空心木棱柱的最大内切圆柱进行车削，获得空心圆木柱。
步骤11：空心圆木柱规格长度截断：按长度规格要求，采用锯切方法将空心圆木柱的两端截齐，获得长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱。
本发明具有如下优点：
(1)可以提高小径木的木材利用率。将一根小径级原木对称加工成二块等腰梯形截面单元体的方法，其出材率明显高于加工成矩形截面单元体的方法，利用小径木制作空心圆木柱的木材利用率达到70％以上。
(2)进一步拓宽了小径木应用的领域，提高了小径木的使用价值。
附图说明
图1小径级木段锯剖原理图
图2毛边板齐边原理图
图3干燥齐边板材定厚精加工原理图
图4等腰梯形截面单元体制备原理图
图5空心木棱柱坯
图6空心木棱柱冷压胶合原理图
图7空心圆木柱车削加工原理图
图8空心圆木柱
在图4和图5中，α——等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角、D——空心木棱柱的内切圆柱直径
具体实施方式
下面结合附图1至附图8，对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
一种利用直径为120mm～130mm的小径木制作长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱，具体包括以下几个步骤：
步骤1：小径级木段准备：选择外形圆度较好、长度方向较直、直径为120mm～130mm的小径木，将其截断成长度为3100mm的小径级木段。
步骤2：小径级木段锯剖：采用多锯片圆锯机按左右对称原则一次性将小径级木段加工成两块厚度为55mm、侧面保留圆柱面的毛边板。
步骤3：毛边板齐边：采用双锯片裁边圆锯机对毛边板的两侧进行齐边，加工出垂直于底面的垂直侧面，齐边后的板材底面宽度为114mm，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
步骤4：齐边板材干燥：对齐边后的板材先进行自然干燥，然后再进行强制干燥，将齐边板材干燥到12％～15％的含水率。
步骤5：干燥齐边板材定厚精加工：采用双面木工刨床对干燥后的齐边板材的底面与顶面进行精加工，使其成为厚度为52mm的等厚板材，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
步骤6：等腰梯形截面单元体制备：采用刀轴可倾斜调节的双面木工铣床对定厚精加工后的等厚板材的左右两侧进行精加工，加工出左右对称的两个倾斜侧面，获得等腰梯形截面单元体，等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间仍可残留部分圆柱面，等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角α根据由等腰梯形截面单元体所构成的空心木棱柱的内切圆柱直径D确定，α与D之间存在的数学关系为D＜400mm；如：
D＝190.53mm，α＝60°；
D＝265.56mm，α＝45°；
D＝302.22mm，α＝40°；
D＝338.55mm，α＝36°。
步骤7：等腰梯形截面单元体施胶：采用辊涂的方法对等腰梯形截面单元体的一个倾斜侧面施加三聚氰胺胶黏剂，单面施胶量为150g/m2～170g/m2。
步骤8：空心木棱柱组坯：根据公式计算构成一个内切圆柱直径为D的空心木棱柱所需的等腰梯形截面单元体的数量n，如：
D＝190.53mm，α＝60°，n＝6；
D＝265.56mm，α＝45°，n＝8；
D＝302.22mm，α＝40°，n＝9；
D＝338.55mm，α＝36°，n＝10；
然后根据空心木棱柱的结构要求进行排列组坯，并用绳子进行初步捆扎，获得空心木棱柱坯。
步骤9：空心木棱柱冷压胶合：将组坯初步捆扎好的空心木棱柱坯采用扎紧带进行捆扎，并收紧加压，进行冷压胶合，放置24小时后冷压结束，去除扎紧带，获得截面外轮廓为正多边形的空心木棱柱。
步骤10：空心圆木柱车削：采用木工车床将冷压胶合好的空心木棱柱按照空心木棱柱的最大内切圆柱要求进行车削，获得空心圆木柱。
步骤11：空心圆木柱规格长度截断：按长度规格要求，采用锯切方法将空心圆木柱的两端截齐，获得长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱。
经过试生产验证，采用本发明所述的方法制作的空心圆木柱胶合性能好、承载能力强，能够满足使用要求。

Claims (1)

1.一种利用小头直径为120mm～130mm的小径木制作长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱的方法，包括以下几个步骤：步骤1：小径级木段准备：选择外形圆度较好、长度方向较直、直径为120mm～130mm的小径木，将其截断成长度为3100mm的小径级木段；其特征在于：还包括以下步骤：
步骤2：小径级木段锯剖：采用多锯片圆锯机按左右对称原则一次性将小径级木段加工成两块厚度为55mm、侧面保留圆柱面的毛边板；
步骤3：毛边板齐边：采用双锯片裁边圆锯机对毛边板的两侧进行齐边，加工出垂直于底面的垂直侧面，齐边后的板材底面宽度为114mm，垂直侧面与顶面之间残留部分圆柱面；
步骤4：齐边板材干燥：对齐边后的板材先进行自然干燥，然后再进行强制干燥，将齐边板材干燥到12％～15％的含水率；
步骤5：干燥齐边板材定厚精加工：采用双面木工刨床对干燥后的齐边板材的底面与顶面进行精加工，使其成为厚度为52mm的等厚板材，垂直侧面与顶面之间残留部分圆柱面；
步骤6：等腰梯形截面单元体制备：采用刀轴可倾斜调节的双面木工铣床对定厚精加工后的等厚板材的左右两侧进行精加工，加工出左右对称的两个倾斜侧面，获得等腰梯形截面单元体，等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间仍残留部分圆柱面，等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角α根据由等腰梯形截面单元体所构成的空心木棱柱的内切圆柱直径D确定，α与D之间存在的数学关系为D＜400mm；
步骤7：等腰梯形截面单元体施胶：采用辊涂的方法对等腰梯形截面单元体的一个倾斜侧面施加三聚氰胺胶黏剂，单面施胶量为150g/m2～170g/m2；
步骤8：空心木棱柱组坯：根据公式计算构成一个内切圆柱直径为D的空心木棱柱所需的等腰梯形截面单元体的数量n，然后根据空心木棱柱的结构要求进行排列组坯，并用绳子进行初步捆扎，获得空心木棱柱坯；
步骤9：空心木棱柱冷压胶合：将组坯初步捆扎好的空心木棱柱坯采用扎紧带进行捆扎，并收紧加压，进行冷压胶合，放置24小时后冷压结束，去除扎紧带，获得空心木棱柱；
步骤10：空心圆木柱车削：采用木工车床将冷压胶合好的空心木棱柱按照空心木棱柱的最大内切圆柱进行车削，获得空心圆木柱；
步骤11：空心圆木柱规格长度截断：按长度规格要求，采用锯切方法将空心圆木柱的两端截齐，获得长度为3000mm、直径小于400mm的空心圆木柱。
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