一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方的制作方法
【專利摘要】一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，外形為長方體，由正六棱柱、五棱柱、四棱柱組合膠壓而成，斷面為蜂窩結構，兩個平行的側面采用五棱柱拼合，另外兩個平行的側面采用四棱柱和正六棱柱拼合，五棱柱和四棱柱均為正六棱柱的一半；根據矩形大斷面膠合木方的斷面尺寸要求和所用正六棱柱的底面尺寸，確定正六棱柱、五棱柱、四棱柱的數量和組合方式；正六棱柱由直徑為60mm～110mm的小徑木制成，底面正六邊形的內切圓直徑有40mm、50mm、60mm、70mm、80mm五種規格；制作的矩形大斷面膠合木方，結構穩定性好，不變形，可直接用作木結構建筑中的木梁或木柱，或鋸切成大幅面薄板使用，提高了小徑木的利用率和使用價值。
【專利說明】一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于木材加工領域，涉及到小徑木的利用技術，具體表現為利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方。
【背景技術】
[0002]由于我國實施了天然林保護工程，減少了對天然林的砍伐，同時增加了人工林的種植面積，例如，在我國南方地區馬尾松和杉木是主要的人工林樹種，它們的林地面積分別為1203.50萬hm2和1126.87萬hm2，面積比例分別占全國的7.74%和7.24%，分別排在第二位和第三位；而蓄積量分別達到58787.72萬m3和73409.48萬m3，蓄積比例分別占全國的4.40%和5.49%。使得在國內木材市場上呈現出大徑級的木材逐漸減少、而小徑木的數量不斷增加的現象。所謂小徑木是指從天然次生林或人工速生林中間伐下來的直徑在60mm?160mm的木材。由于小徑木存在尖削度較大、強度低、含水率縱向差異較大、應力比率高等缺陷，直接利用原木生產制品易產生翹曲變形、開裂現象。因此，如何提高馬尾松和杉木等低質小徑木的木材利用率和利用質量，是當前木材加工領域研究的一個熱點問題。目前，對小徑木的利用方式主要是先將小徑木鋸剖成毛邊板材，再經過鋸切、銑削等一系列工序加工成長方體形的小木條或木塊，然后再膠合成細木工板、集成板等板材，小徑木的木材利用率較低、產品附加值不高、應用領域較窄。

【發明內容】

[0003]為了提高小徑木的木材利用率，拓寬小徑木的應用領域與增加產品附加值，達到小材大用、劣材優用、高效增值與低耗利用的目的，本實用新型提供了一種利用直徑為60mm?IlOmm的小徑木制作的矩形大斷面膠合木方。要解決的技術問題是矩形大斷面膠合木方的結構及其制作方法。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0005](I) 一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述矩形大斷面膠合木方外形為長方體，由正六棱柱、五棱柱、四棱柱組合膠壓而成，矩形大斷面膠合木方的斷面為蜂窩結構；在矩形大斷面膠合木方的四個側面中，有兩個平行的側面采用五棱柱拼合，另外兩個相互平行的側面采用四棱柱和正六棱柱拼合；根據矩形大斷面膠合木方的斷面尺寸要求和所用正六棱柱的底面尺寸，確定正六棱柱、五棱柱、四棱柱的數量和組合方式。
[0006](2)本實用新型所述的五棱柱為通過所述正六棱柱底面正六邊形最長對角線中點并與兩相對平行的側面垂直的平面對稱剖切而成，其底面為有兩個內角為90°、三個內角為120°的五邊形。
[0007](3)本實用新型所述的四棱柱為通過所述正六棱柱的最大對角面(即底面正六邊形最長對角線與兩相對側棱所在的平面)對稱剖切而成，其底面為等腰梯形，所述四棱柱為所述正六棱柱的一半。[0008](4)本實用新型所述的正六棱柱通過指接榫接長，長度規格(即正六棱柱的高)與所要制作的矩形大斷面膠合木方的長度相等，所述的正六棱柱底面正六邊形的內切圓直徑有 40mm、50mm、60mm、70mm、80mm 五種規格。
[0009](5)本實用新型所述的矩形大斷面膠合木方中相鄰兩個棱柱(正六棱柱與正六棱柱、正六棱柱與五棱柱、正六棱柱與四棱柱、五棱柱與四棱柱)的指接榫接頭位置相互錯開。
[0010]本實用新型具有如下優點:
[0011](I)制作的矩形大斷面膠合木方，斷面為蜂窩結構，穩定性好，不變形。
[0012](2)拓寬了小徑木的應用領域、提高了小徑木的使用價值。制作的矩形大斷面膠合木方可直接用作木結構建筑中的木梁或木柱，或將其鋸切成厚度為5_?20_的大幅面薄板用于木家具、木地板以及室內裝修等領域，提高了使用的方便性。
[0013](3)提高了小徑木的木材利用率。因為在制作矩形大斷面膠合木方過程中，首先，對小徑木進行截斷處理，減少了木段的彎曲度以及木段的大小頭直徑之差，減少了加工損失；其次，對木段按小頭直徑60mm?69mm、70_?79mm、80_?89mm、90mm?99mm、IOOmm?IlOmm進行分組加工,盡可能加工出最大體積的六棱柱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1采用帶自動定心功能的數控分度雙鋸片圓鋸機加工粗制正六棱柱的原理圖
[0015]圖2粗制正六棱柱端部指接榫加工原理圖
[0016]圖3粗制正六棱柱接長與規格截斷原理圖
[0017]圖4加工精制六棱柱的原理圖
[0018]圖5加工的精制正六棱柱底面尺寸圖
[0019]圖6加工用于半剖的精制非正六棱柱底面尺寸圖
[0020]圖7加工四棱柱的原理圖
[0021]圖8加工五棱柱的原理圖
[0022]圖9矩形大斷面膠合木方的斷面結構圖
[0023]圖10采用雙向壓機壓制矩形大斷面膠合木方示意圖
[0024]圖11壓制完成的矩形大斷面膠合木方示意圖
[0025]在圖5和圖6中，D——正六棱柱底面正六邊形內切圓直徑、δ——鋸路寬度
[0026]在圖9中，B—矩形大斷面膠合木方的斷面寬度、H—矩形大斷面膠合木方的斷面高度、I——正六棱柱、2——五棱柱、3——四棱柱
[0027]在圖10中，4——水平方向固定壓板、5——垂直方向活動壓板、6——垂直方向加壓油缸、7——水平方向加壓油缸、8——水平方向活動壓板、9——垂直方向固定壓板
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖1至附圖11，對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0029]利用直徑為60mm?IlOmm的小徑木制作矩形大斷面膠合木方，包括以下幾個步驟:
[0030]步驟1:木段準備:先將直徑為60mm?IlOmm的小徑木截斷成IOOOmm的長度規格，對截斷后的木段按小頭直徑為60_?69mm、70_?79mm、80_?89mm、90mm?99mm、IOOmm?IlOmm的尺寸等級分成五種直徑規格，然后將木段干燥到12%的含水率。
[0031]步驟2:加工粗制正六棱柱:如附圖1所示，分別將所述五種直徑規格的木段采用帶自動定心功能的數控分度雙鋸片圓鋸機將木段鋸切成粗制正六棱柱，開始時兩圓鋸片處于初始位置，兩圓鋸片對稱布置，木段送至圓鋸機上經過定心機構定心后，由夾緊機構將木段從兩端夾緊，兩端夾緊點的連線為木段最大內接圓柱體的中心線，然后兩圓鋸片進入到鋸切位置，并沿木段中心線方向進給，對木段進行鋸切，完成第一次鋸切后，獲得六棱柱的兩個相互平行的側面；兩圓鋸片后退，木段第一次旋轉60°，同時兩圓鋸片返回到初始位置后再進入鋸切位置進行第二次鋸切，第二次鋸切完成后，又獲得六棱柱的另外兩個相互平行的側面；兩圓鋸片再次后退，木段第二次旋轉60°，兩圓鋸片返回到初始位置后再次進入鋸切位置進行第三次鋸切，第三次鋸切完成后，六棱柱的六個側面全部鋸切完成，獲得粗制正六棱柱，兩圓鋸片后退并返回到初始位置，等待下一根木段的鋸切；所述五種直徑規格的木段分別鋸切，可獲得底面正六邊形的內切圓直徑分別為46mm、56mm、66mm、76mm、86mm五種規格的粗制正六棱柱。
[0032]步驟3:將粗制正六棱柱端部加工出指接榫:如附圖2所示，采用具有專用定位擋塊和壓緊機構工作臺的開榫機，將粗制正六棱柱的一個側面與工作臺面接觸，相鄰的一個側面與兩個定位擋塊接觸，并由壓緊機構壓緊，通過定位擋塊和壓緊機構保證指接榫的結構形狀和尺寸符合要求，隨著工作臺的進給，粗制正六棱柱的一端依次經過截頭圓鋸、指接榫銑刀加工出指接榫，然后再將粗制正六棱柱調頭，在另一端也加工出指接榫，指接榫的榫槽長度方向與粗制正六棱柱的兩個相對側面平行。
[0033]步驟4:將粗制正六棱柱接長:如附圖3所示，在粗制正六棱柱端部指接榫上涂膠，再采用具有120°角的V型導向定位槽的專用接長機進行接長，V型導向定位槽可有效防止相鄰兩六棱柱錯位和接長后六棱柱的彎曲，接長后按需要由截斷圓鋸截成規格長度。
[0034]步驟5:加工精制正六棱柱:如附圖4所示，采用由一個下水平圓柱刀軸、一個上水平圓柱刀軸、一個右立V型(120° )刀軸、一個左立V型(120° )刀軸構成的專用六棱柱成型銑削機床將接長后的粗制六棱柱進行精加工，獲得底面正六邊形的內切圓直徑D分別為40mm、50mm、60mm、70mm、80_五種規格的精制正六棱柱。
[0035]步驟6:加工用于半剖的精制非正六棱柱:參照附圖5和附圖6，先調整專用六棱柱成型銑削機床，與加工精制正六棱柱時相比，將上水平圓柱刀軸向上調高S (剖切鋸片的鋸路寬度)、右立V型刀軸和左立V型刀軸同時向上調高0.5 δ，并將左立V型刀軸水平向左調整0.577348，使加工出的六棱柱的一對平行的側面之間的距離為D+ δ，比正六棱柱的平行側面之間的距離(內切圓直徑D)大δ，同時保持前述一對平行的側面在六棱柱底面非正六邊形的邊長為0.57735D不變，底面非正六邊形的其余四個邊長按三角函數規律增大，機床調整完成后，即可加工出用于半剖的精制非正六棱柱，用于制作底面為等腰梯形的四棱柱，即正六棱柱的一半，如取剖切鋸片的鋸路寬度δ = 2mm，則上水平圓柱刀軸向上調高2mm，右立V型刀軸和左立V型刀軸同時向上調高1mm，左立V型刀軸水平向左調整
1.1 547mm η
[0036]步驟7:加工四棱柱:如附圖7所示，采用具有專用夾具和精密導軌的雙軸薄型鋸片(鋸路寬度為S)圓鋸機，通過所述精制非正六棱柱的最大對角面(即底面六邊形最長對角線及兩個相對側棱所在的平面)進行對稱鋸剖，獲得兩個相同的底面為等腰梯形的四棱柱，四棱柱剛好為精制正六棱柱的一半。
[0037]步驟8:加工五棱柱:如附圖8所示，采用具有專用夾具和精密導軌的雙軸薄型鋸片(鋸路寬度為S)圓鋸機，通過所述精制正六棱柱底面正六邊形最長對角線中點并與兩相對平行的側面垂直的平面對稱鋸剖，獲得兩個相同的底面為有兩個內角為90°、三個內角為120°的五邊形的五棱柱。
[0038]步驟9:矩形大斷面膠合木方的結構設計:參照附圖9和附圖11，矩形大斷面膠合木方外形為長方體，由正六棱柱1、五棱柱2、四棱柱3組合膠壓而成，矩形大斷面膠合木方的斷面為蜂窩結構；在矩形大斷面膠合木方的四個側面中，有兩個平行的側面采用五棱柱2拼合，另外兩個相互平行的側面采用四棱柱3和正六棱柱I拼合；根據矩形大斷面膠合木方的斷面尺寸要求和所用正六棱柱的底面尺寸，確定正六棱柱1、五棱柱2、四棱柱3的數量和組合方式；例如，當壓制斷面寬度為B = 400mm、斷面高度為H = 414mm的矩形大斷面膠合木方時，如選用正六棱柱底面正六邊形的內切圓直徑為80mm，則需選用22根正六棱柱、10根五棱柱、6根四棱柱；當壓制同樣斷面尺寸的矩形大斷面膠合木方時，如選用正六棱柱底面正六邊形的內切圓直徑為40mm，則需選用104根正六棱柱、20根五棱柱、12根四棱柱；矩形大斷面膠合木方中相鄰兩個棱柱(正六棱柱與正六棱柱、正六棱柱與五棱柱、正六棱柱與四棱柱、五棱柱與四棱柱)的指接榫接頭位置相互錯開。
[0039]步驟10:壓制矩形大斷面膠合木方:參照附圖9、附圖10和附圖11，根據所需制作的矩形大斷面膠合木方的設計尺寸和所用正六棱柱的尺寸選配好相應數量的精制正六棱柱1、五棱柱2、四棱柱3，然后在各棱柱的側面采用滾筒涂膠機涂膠，在專用框中進行組坯，組坯結束后送入雙向冷壓機或雙向高頻熱壓機進行壓制，待膠黏劑固化后即可獲得矩形大斷面膠合木方。
[0040]本實用新型利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，斷面為蜂窩結構，穩定性好，不變形，可直接用作木結構建筑中的木梁或木柱，或將其鋸切成厚度為5mm?20_的大幅面薄板，用于木家具、木地板以及室內裝修等領域，提高了小徑木的木材利用率和使用價值，拓寬了小徑木的應用領域。
【權利要求】
1.一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述矩形大斷面膠合木方外形為長方體，由正六棱柱、五棱柱、四棱柱組合膠壓而成，矩形大斷面膠合木方的斷面為蜂窩結構；在矩形大斷面膠合木方的四個側面中，有兩個相互平行的側面采用五棱柱拼合，另外兩個相互平行的側面采用四棱柱和正六棱柱拼合；根據矩形大斷面膠合木方的斷面尺寸要求和所用正六棱柱底面正六邊形的內切圓直徑,確定正六棱柱、五棱柱、四棱柱的數量和組合方式。
2.根據權利要求1所述的一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述的五棱柱為通過所述正六棱柱底面正六邊形最長對角線中點并與兩相對平行的側面垂直的平面對稱剖切而成，其底面為有兩個內角為90°、三個內角為120°的五邊形。
3.根據權利要求1所述的一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述的四棱柱為通過所述正六棱柱的最大對角面對稱剖切而成，四棱柱的底面為等腰梯形。
4.根據權利要求1所述的一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述的正六棱柱通過指接榫接長，長度規格與所要制作的矩形大斷面膠合木方的長度相等，所述正六棱柱底面正六邊形的內切圓直徑有40mm、50mm、60mm、70mm、80mm五種規格。
5.根據權利要求1所述的一種利用小徑木制作的矩形大斷面膠合木方，其特征在于:所述的矩形大斷面膠合木方中相鄰兩個棱柱的指接榫接頭位置相互錯開。
【文檔編號】B32B37/02GK203542761SQ201320452945
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】王寶金, 曹平祥, 丁建文, 郭曉磊, 趙明, 李紹成, 陳野 申請人:南京林業大學