基本介紹

以木材為原料，主要用機(jī)械或化學(xué)方法進(jìn)行的加工，其產(chǎn)品仍保持木材的基本特性。在森林工業(yè)中，木材加工業(yè)和林產(chǎn)化學(xué)加工同為森林采伐運(yùn)輸?shù)暮罄m(xù)工業(yè)，是木材資源綜合利用的重要部門。研究木材加工工藝技術(shù)的學(xué)科是木材工藝學(xué)，它以木材學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)，以及機(jī)械工程、熱工學(xué)等領(lǐng)域的理論和方法，是一門多種專業(yè)交叉的綜合性學(xué)科。

木材加工

木材具有重量輕、強(qiáng)重比高、彈性好、耐沖擊、紋理色調(diào)豐富美觀，加工容易等優(yōu)點(diǎn)，自古至今都被列為重要的原材料。木材工業(yè)由于能源消耗低,污染少,資源有再生性，在國民經(jīng)濟(jì)中也占重要地位?，F(xiàn)在產(chǎn)品已從原木的初加工品如電桿、坑木、枕木和各種鋸材，發(fā)展到成材的再加工品如建筑構(gòu)件、家具、車輛、船舶、文體用品、包裝容器等木制品，以至木材的再造加工品即各種人造板、膠合木等，從而使木材工業(yè)形成獨(dú)立的工業(yè)體系。

簡史 中國在石器時(shí)代已以石為刃,刳木為舟,開始了木材加工的歷史。青銅時(shí)代，出現(xiàn)了鋸條的雛形；春秋時(shí)期相傳魯班發(fā)明墨汁、角尺等多種木工工具。秦漢之際,木工工具種類益多,錛、鑿相繼發(fā)明。北魏時(shí)賈思勰在<齊民要術(shù)>中對木材的加工和利用均有論述。沿至唐、宋，已采用鋸開、氣干、拼合、包封等較為復(fù)雜的技術(shù)制造木柱，并有了提高木結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的蒸煮和干燥處理方法，以及加楔、留縫技術(shù)。明代家具以其結(jié)構(gòu)精巧、造型簡樸馳名中外。

歐洲在1348年出現(xiàn)框鋸;但18世紀(jì)以前;歐美國家的木材加工基本上處于手工操作階段。歐洲文藝復(fù)興期間，木制品的鑲嵌工藝達(dá)到很高水平。由于家具等木制品裝飾的需要促進(jìn)了單板制造技術(shù)的發(fā)展，法國在18世紀(jì)初、中期發(fā)明了單板旋切機(jī)和刨切機(jī)。19世紀(jì)中葉，首先在德國建成膠合板廠。20世紀(jì)20年代初，出現(xiàn)了以人造板為基礎(chǔ)的新型工業(yè)門類。它與制材、木制品工業(yè)組成木材加工工業(yè)的3大分支工業(yè)系統(tǒng)。到40年代,木材加工進(jìn)入綜合利用階段。60～70年代是人造板品種迅速增加和產(chǎn)量持續(xù)增長的時(shí)期,制材產(chǎn)量比重則相對下降,家具工業(yè)產(chǎn)品由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向板式結(jié)構(gòu)。歐洲部分國家不增加森林采伐量而木材工業(yè)產(chǎn)品成倍增加，反映了木材綜合利用技術(shù)臻于成熟。與此同時(shí)，木材工藝學(xué)也逐漸按產(chǎn)品種類及工藝性質(zhì)建立起相應(yīng)的分支學(xué)科，如制材、木材切削、木材干燥、木材防護(hù)、木材膠合、木制品制造工藝、人造板制造工藝、木材改性和木材表面裝飾等。

中國木材加工業(yè)的逐漸機(jī)械化始于清末。這時(shí)外商在中國建立機(jī)械化制材廠，繼而發(fā)展地板、門窗等以房屋建筑為對象的木材加工廠；20世紀(jì)初又設(shè)廠生產(chǎn)膠合板。從50年代中期起，膠合板生產(chǎn)有了發(fā)展，接著并開始制造刨花板及纖維板；表面裝飾材料及層積材等也陸續(xù)出現(xiàn)。這標(biāo)志著中國的木材加工業(yè)已進(jìn)入以綜合利用為中心的現(xiàn)代化時(shí)期。

木材加工技術(shù) 包括木材切削、木材干燥、木材膠合、木材表面裝飾等基本加工技術(shù)，以及木材保護(hù)、木材改性等功能處理技術(shù)。切削有鋸、刨、銑、鉆、砂磨等方法。由于木材組織、紋理等的影響，切削的方法與其他材料有所不同。木材含水率對切削加工也有影響，如單板制法與木片生產(chǎn)需濕材切削，大部加工件則需干材切削等。干燥通常專指成材干燥。其他木質(zhì)材料如單板、刨花、木纖維等的干燥，都分別是膠合板、刨花板、纖維板制造工藝的組成部分。木材膠粘劑與膠合技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，不僅是木材加工技術(shù)水平提高的主要因素，也是再造木材和改良木材，如各種層積木、膠合木等產(chǎn)品生產(chǎn)的前提。木材表面涂飾最初是以保護(hù)木材為目的，如傳統(tǒng)的桐油和生漆涂刷；后來逐漸演變?yōu)橐匝b飾性為主，實(shí)際上任何表面裝飾都兼有保護(hù)作用。人造板的表面裝飾，可以在板坯制造過程中同時(shí)進(jìn)行。木材保護(hù)包括木材防腐、防蛀和木材阻燃等，系用相應(yīng)藥劑經(jīng)涂刷、噴灑、浸注等方法，防止真菌、昆蟲、海生鉆孔動物和其他生物體對木材的侵害；或阻滯火災(zāi)的破壞。木材改性是為提高或改善木材的某些物理、力學(xué)性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)而進(jìn)行的技術(shù)處理。

在采用上述各種加工技術(shù)時(shí)，不同的樹種所產(chǎn)生的反應(yīng)，可顯示出不同的性狀，稱為木材的工藝性質(zhì)或加工特性。

現(xiàn)狀 1949年后，中國依靠自己的森林資源，進(jìn)行木材的合理利用和綜合利用，木材生產(chǎn)基地與木材加工工業(yè)體系逐漸形成，有關(guān)的科學(xué)研究也得到較大發(fā)展。從1949～1986年，木材產(chǎn)量從年產(chǎn) 567萬立方米增加到6502萬立方米;鋸材從1950年產(chǎn)344萬立方米增加到1986 年產(chǎn)1505萬立方米；膠合板從1953年產(chǎn)3.54萬立方米增加到1986年產(chǎn)61.1萬立方米；刨花板1962年產(chǎn)0.54萬立方米，到1986年產(chǎn)21萬立方米；纖維板1959年產(chǎn)1.16萬立方米，到1986年產(chǎn) 102萬立方米。三聚氰胺裝飾板于60年代初開始生產(chǎn)，1986年已發(fā)展到年產(chǎn)1000多萬立方米。在研究工作方面，1958年建立中國林業(yè)科學(xué)研究院，并設(shè)置木材工業(yè)研究所。其后地方性的木材工業(yè)研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)在北京、上海、哈爾濱等地成立。各省林業(yè)科學(xué)研究所也大都有木材加工的科研部門，北京、南京和東北林業(yè)大學(xué)及其他林學(xué)院有木材加工系。1980年中國林學(xué)會成立了木材工業(yè)學(xué)會。在對國產(chǎn)木材性質(zhì)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上出版的《木材學(xué)》以及小型纖維板的生產(chǎn)技術(shù)和利用國產(chǎn)材料設(shè)計(jì)、制造的三聚氰胺裝飾板生產(chǎn)線等，都具有中國特色。林業(yè)部林產(chǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)院擔(dān)負(fù)木材加工的工藝、設(shè)備和建廠的設(shè)計(jì)任務(wù),現(xiàn)在全國已有7個(gè)林業(yè)機(jī)械廠具備木材加工成套設(shè)備的制造能力。

展望 木材加工已成為一個(gè)穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)，專門化程度不斷提高。電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，對制材技術(shù)的革新，木制品加工工業(yè)系統(tǒng)的變革，以至人造板生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程的發(fā)展，都產(chǎn)生了重要作用。今后微處理機(jī)將更加深入到許多木材加工工藝領(lǐng)域，如原木、鋸材的檢尺、分等，木材、單板等干燥過程的控制以及熱壓工藝參量的調(diào)節(jié)等。同時(shí)，生物工程應(yīng)用于纖維分離過程的可能性也已出現(xiàn)，定向技術(shù)的進(jìn)一步提高，有可能使刨花和纖維按照產(chǎn)品用途性能的要求進(jìn)行組織和紋理排列，成為木材加工中的最新技術(shù)。此外，在新技術(shù)革命的影響下，無木芯旋切、無膠膠合、無屑切削，以及木制品工業(yè)中應(yīng)用柔性加工系統(tǒng)等的試驗(yàn)研究，都預(yù)示木材加工技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)生重大的變革。

家具生產(chǎn)時(shí)需要先對木材進(jìn)行預(yù)切割，按照圖紙的要求把木材分割成需要的形狀和尺寸，使用fanuc機(jī)器人進(jìn)行預(yù)切割速度是熟練工人的十倍，并且經(jīng)過設(shè)計(jì)的抓手可自動更換多種的工具，以適應(yīng)不同加工的要求。另外通過使用離線編程軟件，機(jī)器人能更好的對需要加工的原木材進(jìn)行復(fù)雜花紋的加工。用戶可使用FANUC專有的離線編程軟件FANUC ROBOGUIDE，設(shè)定好機(jī)器人加工運(yùn)行路線并進(jìn)行模擬測試。如下視頻所演示的機(jī)器人對木質(zhì)樓梯扶手進(jìn)行精細(xì)加工，F(xiàn)ANUC M-710iC機(jī)器人先對原木材進(jìn)行粗加工去除大量的廢料，再對木料精雕細(xì)琢直至成品。FANUC M-710iC機(jī)器人采用全封閉式護(hù)罩的構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于IP67的環(huán)境耐受性能，所以加工時(shí)飛濺的木屑和粉塵不會對機(jī)器人的精準(zhǔn)操作產(chǎn)生任何影響。