板式家具主要生產(chǎn)設(shè)備及選型
李伶俐
（廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510470）
摘要：板式家具由于其零部件的通用性和互換性，符合大批量生產(chǎn)條件。由于其對零部件加工精度要求高，故對設(shè)備的要求相應(yīng)就較高，因此根據(jù)產(chǎn)品的定位和產(chǎn)能的要求對板式家具設(shè)備進(jìn)行選型并配置合適的設(shè)備是非常重要的。以生產(chǎn)覆貼木皮類板式家具的主要工序為主線，討論了加工板式家具部件所需的電子開料鋸、木皮設(shè)備、封邊機(jī)及多排多軸鉆床的特點，供相關(guān)家具企業(yè)在設(shè)備選型時參考。
關(guān)鍵詞：板式家具；主要設(shè)備；選型
板式家具是家具行業(yè)中比較常見的一種家具形式，由于其零部件的通用性和互換性，適合大批量生產(chǎn)。由于對零部件加工精度的要求比較高，故板式家具的生產(chǎn)對設(shè)備的要求相應(yīng)就比較高。因此，根據(jù)產(chǎn)品的定位和產(chǎn)能的要求對板式家具設(shè)備進(jìn)行選型并配置合適的設(shè)備是非常重要的。板式家具主要設(shè)備的類型如表1所示。
一、開料設(shè)備
1.電子開料鋸
電子開料鋸（如圖1所示）是對板材進(jìn)行批量裁切加工的設(shè)備，由于采用穩(wěn)定的鋸座運(yùn)動方式，鋸座運(yùn)動速度可以達(dá)到60m/min，采用大直徑鋸片，鋸片升起較高，一般可以達(dá)到100 mm，可以同時對幾件板材進(jìn)行同規(guī)格部件的切割，具有很高的鋸切加工效率。電子開料鋸普遍采用電腦進(jìn)行鋸切的計算和控制，可以使板材利用率得以提高。由于鋸切是在封閉空間進(jìn)行的，因此又具有很高的操作安全性。
電子鋸選型中，要注意以下參數(shù)：
一是規(guī)格。規(guī)格是指鋸切板材的最大規(guī)格，一般情況下，國內(nèi)的板材規(guī)格是2440×1220 mm，所有的電子鋸均可以切割這個規(guī)格的板材。但是對于某些進(jìn)口板材，如3048×1220 mm、3658×1830 mm等大規(guī)格板材，若需要切割，在選型時就要加以考慮。
表1 板式家具主要加工設(shè)備的種類
圖1 電子開料鋸
二是鋸高。一般電子鋸的鋸高有80 mm、100 mm、120 mm、150 mm等。鋸高比較大的型號，一次鋸切的板材數(shù)量也比較多，但是鋸切的質(zhì)量和速度可能會受到一定影響，所以也不是鋸高越大越好，一般以100～120 mm為宜。
三是鋸片進(jìn)給速度。速度越大，鋸切速度也越快。但是實際使用時，考慮到鋸切板材品種、質(zhì)量要求等，一般在每分鐘20～30 m為宜。
四是鋸切軟件。要求軟件的界面采用中文，可以方便操作手的培訓(xùn)和實際操作，并減少操作的出錯可能性。要求軟件有自動排版功能，可提高材料利用率和鋸切效率；要求軟件具有儲存和聯(lián)網(wǎng)功能，可以使編程由專人在辦公室完成，降低對操作手的文化要求，從而提高生產(chǎn)效率。
2.精密推臺鋸
精密推臺鋸（如圖2所示）是對板材進(jìn)行靈活裁切加工的設(shè)備，由操作工人推動精密的鋁合金推臺沿鋸切方向運(yùn)動產(chǎn)生鋸切，鋸切規(guī)格調(diào)整方便迅速，是板式家具部件鋸切的常見設(shè)備。
精密推臺鋸選型中要注意以下參數(shù)：
一是導(dǎo)引臺的形式（如圖3所示）。導(dǎo)引臺必須具有高穩(wěn)定性、靈活性和精確性，為了達(dá)到這一目的，精密推臺鋸導(dǎo)引臺一般采用大型雙滾軸式垂直引導(dǎo)系統(tǒng)。區(qū)別在于導(dǎo)軌的形式，一般有兩種：一種是采用高壓樹脂異形導(dǎo)軌，一種是采用高強(qiáng)度直線圓軌。由于高壓樹脂異形導(dǎo)軌的品質(zhì)難以控制，因此在選擇時應(yīng)當(dāng)加以注意。
圖2 精密推臺鋸
圖3 精密推臺鋸的導(dǎo)引臺的形式
二是電機(jī)功率。一般精密推臺鋸的電機(jī)功率有3 KW、4.5 KW 兩種，對于切割刨花板和厚度相對比較大的板材，宜選擇4.5 KW的電機(jī)。
三是鋸切角度是否可調(diào)及調(diào)節(jié)方式。在實際生產(chǎn)中，常有部分工件的切割面需要切割成一定的角度，就要選擇鋸切角度可調(diào)的型號，一般鋸切角度最大可以調(diào)整到45°；調(diào)節(jié)方式也有手動和電動可以選擇，選擇電動的可以方便調(diào)節(jié)。
在實際配置過程中，一般都是配置1～2臺角度可調(diào)機(jī)型，其它選擇不可調(diào)機(jī)型，可以降低投資成本。
二、木皮剪切機(jī)
微薄木是高檔家具中常用的飾面材料，木皮剪切機(jī)（如圖4所示）是對微薄木進(jìn)行齊邊、截頭等精密裁切加工的設(shè)備。工作時，由專用刀具在液壓機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下對微薄木進(jìn)行剪切，可以一次對數(shù)十張疊加的微薄木進(jìn)行加工。木皮剪切機(jī)所要注意的參數(shù)一般就是最大加工長度，常用的為2600 mm。
圖4 木皮剪切機(jī)
三、木皮拼縫機(jī)
由于大部分天然微薄木幅面較小，不適合直接覆蓋在基材表面，如果直接覆蓋在基材表面，相互之間的縫隙也很難控制，使得覆面之后的工件的表面質(zhì)量不佳。本設(shè)備是采用快干型膠粘劑或者專用拼縫膠線對精密裁切后的微薄木進(jìn)行拼接，形成大幅面微薄木的設(shè)備。使用該設(shè)備加工后，可以使板材表面形成連續(xù)緊密的微薄木覆面。
木皮拼縫機(jī)的選型要注意拼縫機(jī)制的選擇，拼縫機(jī)制有兩種：
一種是采用專用拼縫膠線，由進(jìn)給裝置和膠線加熱供應(yīng)裝置共同運(yùn)行，在微薄木接縫處形成連續(xù)的S型軌跡（如圖5所示），將微薄木拼接在一起。由于是不連續(xù)的規(guī)則距離的點狀連接，在對拼接完成的微薄木進(jìn)行移動、壓貼加工時，容易產(chǎn)生開裂、脫線等缺陷。而且，膠線本身具有一定的厚度，在熱壓加工時，有膠線部位的微薄木被擠壓，會產(chǎn)生密度大于其它位置的現(xiàn)象。在后續(xù)油漆加工的染色階段，產(chǎn)生對染料吸收不均勻的現(xiàn)象，有時候會明顯看到拼接的S型軌跡，影響產(chǎn)品的裝飾效果，如圖6、圖7所示。這種拼縫機(jī)稱為膠線拼縫機(jī)，價格低廉。
圖5 拼縫加工完成時膠線S型軌跡
圖6 拼縫加工完成時膠線實際狀態(tài)
圖7 熱壓完成后膠線引起的微薄木密度變化
另一種機(jī)制是采用膠粘劑涂布于微薄木的端面，將兩張微薄木的邊緣緊密膠粘在一起。這種機(jī)制拼接的微薄木質(zhì)量穩(wěn)定，在后續(xù)加工中基本不會出現(xiàn)加工缺陷。這種拼縫機(jī)稱為自動連續(xù)縱向拼接機(jī)（如圖8所示），但其價格比較高。
四、涂膠機(jī)
涂膠機(jī)（如圖9所示）將膠液均勻連續(xù)涂布于平面工件表面的設(shè)備，一般是利用兩個鋼輥相對轉(zhuǎn)動，鋼輥之間布設(shè)膠液，鋼輥之間的縫隙使得鋼輥下表面形成膠膜，然后將膠膜轉(zhuǎn)涂至工件表面，有單面涂膠和雙面涂膠之分。由于鋼輥之間的縫隙比較均勻，鋼輥的運(yùn)動速度可控，可以使基材表面均勻快速地形成膠膜。在微薄木貼面加工中，采用涂膠機(jī)還可以控制涂膠量，使得膠液不會演微薄木的管孔滲漏至表面，影響涂飾后的表面效果。
圖8 自動連續(xù)縱向木皮拼縫機(jī)
圖9 雙面涂膠機(jī)
涂膠機(jī)的選型要注意以下參數(shù)：
一是單、雙面涂膠。雙面涂膠效率高，產(chǎn)量大；單面涂膠膠液均勻穩(wěn)定。
二是膠輥形式。一般有雙鋼輥、膠輥和鋼輥組合、雙膠輥三種形式，雙鋼輥涂膠機(jī)對于厚度有一定偏差的板材的涂膠均勻度有影響，膠輥和鋼輥組合和雙膠輥具有一定的彈性，可以適應(yīng)一定范圍內(nèi)的厚度變化，涂膠均勻度較好。膠輥也分為光面和有溝槽兩種，有溝槽的膠輥對施膠量的控制比較精準(zhǔn)，但是清洗和維護(hù)相對要復(fù)雜得多，適合大批量生產(chǎn)使用。
三是最大加工寬度和厚度。對加厚板的涂膠有影響。
五、熱壓機(jī)
熱壓機(jī)（如圖10所示）用于微薄木與基材的熱壓覆面，一般采用多孔鋼板，使經(jīng)過電加熱的導(dǎo)熱油通過管道導(dǎo)入鋼板內(nèi)部，對鋼板進(jìn)行加熱。工件一般放置在兩層鋼板之間，由液壓裝置對鋼板和工件加壓，熱量透過微薄木使膠液迅速固化，形成美觀的覆面材料。
由于膠水在高溫下干燥固化速度比較快，對于小規(guī)格工件，全部放置到壓機(jī)中需要一定的時間。因此，如果雙面同時貼，先放入壓機(jī)的工件下表面與壓機(jī)的壓板接觸受熱，待最后一個小規(guī)格工件放置完畢，先放入的工件的小表面膠水已經(jīng)在無壓力的狀態(tài)下受熱過久，膠水已經(jīng)固化或者部分固化。在此次壓合完成后，先放入的工件極易產(chǎn)生飾面微薄木鼓泡、離層等缺陷。因此，對于小規(guī)格工件，多層壓機(jī)也只能當(dāng)作單層壓機(jī)使用，而大規(guī)格工件（整張板）由于放入壓機(jī)的速度比較快，對壓貼質(zhì)量影響并不大。
圖10 三層熱壓機(jī)
由上可知，對于產(chǎn)品部件以小規(guī)格為主的生產(chǎn)線，熱壓機(jī)選擇單層壓機(jī)為宜；對于部件以大規(guī)格為主的生產(chǎn)線，熱壓機(jī)選擇多層為宜。
另外，對于小規(guī)格工件，可以使用涂膠機(jī)單面涂膠，然后將工件擺放在一張整張夾板上，一起推入壓機(jī)。這樣既可以使用單層壓機(jī)，也可以使用多層壓機(jī)，并且可以將工件擺放與壓機(jī)工作同步進(jìn)行，有效地提高了工作效率。
熱壓機(jī)的選擇中所要注意的參數(shù)不多，主要是壓力、溫度、壓板規(guī)格等。
六、全自動直線封邊機(jī)
板式家具中的板材經(jīng)過鋸切加工的端面必須經(jīng)過封邊的保護(hù)和美化。全自動直線封邊機(jī)（如圖11所示）是將實木、PVC等封邊材料封貼于板材的邊緣的設(shè)備。該設(shè)備將熔化的熱熔膠涂布于工件端面，然后將封邊材料壓貼在工件上，熱熔膠迅速固化形成膠黏力，將封邊材料與工件結(jié)合，之后還要經(jīng)過端切、修邊、刮邊、拋光、砂光等環(huán)節(jié)，使工件的端面形成美觀的保護(hù)。
圖11 全自動直線封邊機(jī)
封邊機(jī)的選配主要取決于待加工工件的形狀特點、封邊材料的類別，同時還要考慮生產(chǎn)率和質(zhì)量等問題。
封邊機(jī)的選型要注意以下功能的選配：
1.直線封邊
直線封邊配置時主要考慮封邊特點，進(jìn)行一些功能的增減選配。涂膠、端切、粗修邊一般作為基本的配置，而預(yù)銑刀、刮邊、拋光、跟蹤修邊等功能都作為獨立的部分供選擇。如對PVC或ABS等封邊材料需加裝刮刀裝置；對實木封邊條，需增加精修刀及砂光裝置；為保證封邊質(zhì)量不受冬季氣溫低的影響，最好選擇配備有遠(yuǎn)紅外預(yù)熱裝置或者激光預(yù)熱裝置并對加工端面進(jìn)行預(yù)熱的封邊機(jī)；其它可選擇的附加配置也有很多，如自動跟蹤圓角修邊功能、銑刀裝置等。
封邊機(jī)的加工性能和加工質(zhì)量對工件的美觀和質(zhì)量具有很大的影響。比較先進(jìn)的封邊機(jī)一般在最前端加裝預(yù)銑裝置，利用一對相對高速轉(zhuǎn)動的銑刀對板材端面進(jìn)行銑削加工，使端面形成向內(nèi)微凹的型面，使得封邊材料的邊緣緊密地貼合在板材上，封邊材料與板材的結(jié)合位置的縫隙極小，使板式部件完美無缺。
對于門板、臺面等部件一般采用比較厚的封邊材料（2～3 mm），還要求封邊機(jī)具有追蹤修邊功能，使工件的端角部位得以精致修飾。
普通直線封邊機(jī)對于鋸斷的封邊帶的兩端不能進(jìn)一步地修正（例如鴨嘴型桌面板封邊條的兩端）（如圖12所示），跟蹤修邊裝置就能修飾這類邊角（圖13所示）。可以這樣說，普通直線型封邊機(jī)只能修封邊條的上下兩條邊，當(dāng)增加了跟蹤修邊裝置時就能把封邊條的四周都進(jìn)行修正（如圖14所示）。大家都知道，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量提高到一定水平，手工很難將整批產(chǎn)品轉(zhuǎn)彎抹角都處理得一致，就必須采用設(shè)備很細(xì)膩地處理產(chǎn)品的邊邊角角，這也體現(xiàn)了產(chǎn)品的品質(zhì)。所以跟蹤修邊裝置為提高產(chǎn)品的品質(zhì)、提高產(chǎn)品的附加值提供了保證。
圖12 普通封邊機(jī)封邊的端面
圖13 封邊機(jī)跟蹤修邊組件
在進(jìn)行跟蹤修邊時，進(jìn)料速度一般是恒定的。各種機(jī)型的進(jìn)料速度不一致，但是當(dāng)進(jìn)料速度變化時跟蹤修邊效果就差，或不能跟蹤修邊。
對于0.4～0.8 mm厚度的封邊帶，跟蹤修邊作用就不大，這些封邊帶本身比較薄，用細(xì)砂紙?zhí)幚硪幌戮涂梢粤耍?～3 mm厚的封邊帶跟蹤修邊效果最好；封邊帶厚度大于3 mm跟蹤修邊裝置就無能為力了，跟蹤修邊裝置的修邊刀一般圓弧R＝3 mm，屬于標(biāo)準(zhǔn)配置[1]。
圖14 跟蹤修邊封邊機(jī)封邊的端面
對于比較厚的材料或者工件的封邊（厚度大于30 mm），一般要選擇上置膠箱。之所以選擇上置膠箱，是因為下置膠箱向上供膠時對超厚材料容易產(chǎn)生供膠不足的現(xiàn)象，影響封邊質(zhì)量。
2.曲線封邊
曲線封邊可以采用幾種方法進(jìn)行加工。目前大多數(shù)廠家采用手工封邊機(jī)（如圖15所示）加工曲邊部件，特別是有內(nèi)弧的板材部件，封邊機(jī)靠輪的直徑將決定可以加工的最大曲線深度。使用手工封邊機(jī)封曲邊具有操作簡單、投資少的特點。但是由于采用手工封邊，質(zhì)量相對不高，主要表現(xiàn)在膠合強(qiáng)度較低，重復(fù)精度差，返工率較高。同時手工封邊機(jī)對于常用的厚型封邊條（2.0～3.0 mm）封邊相對比較困難，而對一些不可見部件上使用的薄封邊條（0.4～1.0 mm）則可以進(jìn)行直、曲線加工[2]。
圖15 曲直線封邊機(jī)（手動封邊機(jī)）
3.數(shù)控加工中心或數(shù)控封邊機(jī)
曲線封邊機(jī)為了達(dá)到穩(wěn)定的高質(zhì)量水平，需要采用數(shù)控加工中心或數(shù)控封邊機(jī)，這兩種機(jī)器對于一些特殊曲面的封邊可以顯示出特別的優(yōu)勢。比如，使用封邊帶長度計數(shù)器可以使圓周封邊對接的間隙最小，更適于制造高檔家具商品。二者的區(qū)別是，加工中心可以實現(xiàn)從素板鋸裁到最后零部件成形的全部工序，而專用的數(shù)控封邊機(jī)只能完成封邊和齊邊工序，使用加工中心封邊的缺點是封邊占用總加工時間較大，降低了整個生產(chǎn)效率[3]。
七、多排多軸鉆床
多排多軸鉆床（如圖16、圖17所示）是用于板材工件的連接等孔位的加工的設(shè)備。該設(shè)備采用每個鉆位之間相鄰為32 mm的鉆座，每個鉆座排列8～10個鉆位，相鄰鉆位反向高速旋轉(zhuǎn)，鉆排可以自由調(diào)節(jié)工位和鉆孔深度，可以同時對一個端面和正面進(jìn)行孔位加工。常用的有單排、雙排、三排、四排及六排鉆，一般六排鉆可以同時對兩個端面和一個正面進(jìn)行孔位加工。
圖16 多排鉆床a
圖17 多排鉆床b
多排鉆選型的重要參數(shù)：最大加工長度、最大加工寬度、最大鉆孔深度、鉆組定位方式、鉆座的形式等。這里需要詳細(xì)說明的是鉆排定位方式和鉆頭快速接頭的形式。
一是鉆排定位方式。鉆組的調(diào)節(jié)一般通過絲桿、直線齒輪齒條導(dǎo)軌、精密定位導(dǎo)軌三種方式。絲桿價格低廉，一般用于低端產(chǎn)品上。通過旋轉(zhuǎn)絲桿調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)速度比較慢），調(diào)節(jié)到位后無需再采用其他定位裝置，靠絲桿的阻止作用定位，定位精度稍差；直線齒輪齒條導(dǎo)軌價格適中，靠齒輪旋轉(zhuǎn)后與齒條之間的嚙合而移動，速度比較快，調(diào)節(jié)到位后一般需要氣動鎖止裝置鎖緊；精密定位導(dǎo)軌一般與工業(yè)電腦（PLC）相連，在電腦中輸入定位點數(shù)據(jù)，直接推動鉆組沿導(dǎo)軌滑動，通過鉆組上的探測裝置對導(dǎo)軌上均勻分布的磁點（磁點間距在0.01～0.1 mm之間，距離越小，定位精度越高）進(jìn)行探測，并將探測結(jié)果轉(zhuǎn)化為電訊號與工業(yè)電腦（PLC）進(jìn)行閉路循環(huán)運(yùn)算，在鉆組到達(dá)定位點后自動進(jìn)行氣動鎖止，定位速度快，可以實現(xiàn)自動化定位，成本比較高，一般應(yīng)用于高級排鉆產(chǎn)品[4]。
二是鉆頭快速接頭的形式。鉆頭快速接頭是將不同規(guī)格的鉆頭與鉆座連接的主要裝置，主要由內(nèi)接式、外接式和螺桿式（如圖18所示）。常用的為內(nèi)接式，螺桿式因為結(jié)合速度最慢，已逐漸不被排鉆所采用（如圖19所示）。
鉆排定位方式和鉆頭快速接頭的形式在一定程度上對排鉆的工作效率有影響，對于定制生產(chǎn)的產(chǎn)品部件的加工效率影響尤甚。因此，在排鉆選型時要加以注意。
圖18 排鉆鉆頭常見快速接頭
圖19 排鉆鉆頭快速接頭的安裝方式
三是鉆軸。鉆軸作為一個標(biāo)準(zhǔn)的組件，本身是不能改動參數(shù)的。但是鉆軸整體的角度調(diào)整（如圖20所示）對鉆孔效率的影響很大。例如，柜體側(cè)板通常都有層板孔，它們與主要連接孔位的方向是呈垂直90°角的，如果鉆軸不能調(diào)整，則需要分?jǐn)?shù)次進(jìn)行加工，而如果鉆軸的角度可調(diào)，則可以減少加工的次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
圖20 多排鉆床鉆軸的調(diào)整
八、結(jié)語
板式家具常用設(shè)備的選型，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的特點、工藝流程、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析，獲取參數(shù)，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出對設(shè)備的性能和參數(shù)要求，根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)備選型，才能更加貼合家具生產(chǎn)的具體需要，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[5]。
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