竹材原態(tài)多方重組單元六面成型技術與設備研究.pdf

1、我國竹材資源豐富，利用竹材天然的優(yōu)良特性開發(fā)新型竹材原態(tài)多方重組材料及其相關技術設備，可有效的緩解我國木材供需矛盾，可用在建筑結(jié)構(gòu)梁柱材，可替代或者部分替代木材、鋼材、水泥等建筑材料，拓展竹材應用領域，提高其附加值。
　　本論文旨在提出一種竹材原態(tài)多方重組材料生產(chǎn)的關鍵技術設備——竹材原態(tài)多方重組單元六面成型裝備。此研究屬于綠色化農(nóng)林非木質(zhì)材料制造技術及設備，具有較好的市場前景，可促進竹材原態(tài)多方重組材料的工業(yè)化生產(chǎn)，有助于促進廣

2、大竹產(chǎn)區(qū)新的經(jīng)濟增長點，符合國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和建設新農(nóng)村的指導方針。
　　本文的研究由林業(yè)行業(yè)科研專項“竹材原態(tài)多方重組建筑材料制造技術及設備研究”（200904057）項目資助。開展創(chuàng)新性研究，將毛竹經(jīng)過預處理工藝處理得到符合要求的原竹段，通過對整竹結(jié)構(gòu)性能的研究，總結(jié)出竹材原態(tài)多方重組單元六面成型工藝并研發(fā)了竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設備。本文對竹材預處理工藝、六面成型技術及其成型設備進行研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：<

3、br>　　（1）竹材預處理工藝研究
　　竹材預處理工藝主要包括竹材選取、鋸切定段、竹段去竹青、竹段鉆孔、竹段蒸煮、填充、竹段干燥等。在此過程中，關鍵技術為提高整竹的強度、防裂、耐候性能，在實際的工藝生產(chǎn)過程中，即為竹段的蒸煮、填充及干燥技術。竹段的蒸煮采用氯化鈉和醋酸混合溶液，常壓下進行沸水蒸煮以達到竹材軟化、防蟲、防腐、耐候和保持竹材穩(wěn)定性的要求；竹段的填充采用明礬和聚乙二醇的混合溶液高溫高壓狀態(tài)下進行，通過熱力蒸煮的方式把明礬

4、和聚乙二醇填充到竹材細胞間隙和薄壁組織中，預防竹段開裂，提高其穩(wěn)定性。竹段采用蒸汽熱處理干燥，干燥后竹段含水率達10％～12%。
　?。?）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型技術研究
　　竹單元的六邊形化處理允許竹單元保留原有的部分圓弧特征。竹材原態(tài)多方重組單元的正六邊形化度不能低于40%，優(yōu)選參數(shù)為60%~80%，正六邊形化度越高，相互接觸面積越大。經(jīng)過預處理的竹材性能較脆、單個的竹材承載能力差，易開裂，同時竹材因竹節(jié)的存在，在

5、加工過程中很容易竄動或被壓裂，因此在竹材的加工過程中必須要具有帶有彈性的壓緊裝置和引導竹材走向的導向裝置，整個加工過程應該實現(xiàn)一次加工六面成型，加工過程中必須保證竹單元表面的光潔度和截面正六邊形化度。通過分析，選擇一次銑削加工成為六邊形的加工方案。
　?。?）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設備研究
　　竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設備，由送料裝置、切削裝置、定位裝置、除塵裝置及其他輔助裝置構(gòu)成，送料裝置采用外置方式可實現(xiàn)獨立的

6、搬運安裝。定位裝置是六面成型加工的關鍵，整個加工過程中都必須保證對竹單元的精準定位。設備在送料裝置和定位裝置中分別實現(xiàn)對竹單元的2維定位，送料裝置和定位裝置中均含有彈簧組件能夠?qū)崿F(xiàn)對竹單元的柔性擠壓。切削裝置含有4根切削刀軸，加工竹材的直徑為20mm~150mm。切削裝置中的平銑刀采用普通的木工平銑刀，立銑刀采用課題組自主研發(fā)的120°角型刀具。除塵裝置的目的是保證設備持續(xù)運作，除塵裝置的風速為30 m/s~34m/s，每小時的風量為7

7、650m3~8650 m3，氣源由空壓機提供，壓力為0.5MPa~0.8MPa。送料壓輪的轉(zhuǎn)速決定了進料速度的快慢，試驗表明無極調(diào)速時進料速度為6m/min~24m/min較為合理，變頻調(diào)速時進料速度為6m/min~30m/min較為合理。
　　（4）竹材原態(tài)多方重組單元六面成型設備性能評析
　　在前期的試驗過程中，送料裝置和定位裝置能夠較好地滿足加工要求，可保證加工過程的平穩(wěn)性及加工精度；切削裝置各根刀軸均能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的徑

8、向和軸向尺寸調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.1mm，可保證加工的精度。設備通過對刀具切削順序的調(diào)整，能夠有效地避免加工過程中竹單元的扭轉(zhuǎn)，刀軸的轉(zhuǎn)速為6000r/min，能夠保證加工后竹單元表面的光潔度。設備運行過程中，切削裝置運行平穩(wěn)，經(jīng)檢測平銑刀的徑向圓跳動為0.02mm，軸肩端面圓跳動為0.01mm；立銑刀的徑向圓跳動為0.03mm，軸肩端面圓跳動為0.01mm；除塵裝置能夠及時的將竹屑排出可保證設備持續(xù)運作；設備設置有6個行程開關，能夠?qū)υO