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1、木材削片機的發展現狀及存在的主要問題
1.1  發展現狀
    削片機是人造板、造紙行業中最基本的設備，用以制備工藝木片，自40年代以來，隨著森林資源的日益減少和伐區剩余物利用水平的不斷提高，以及全樹采伐利用新工藝的出現，工藝木片的原料已從利用原木轉向更多地利用枝丫材、小徑木、加工剩余物、劣質材或進行全樹削片．工藝木片的生產也逐漸從制漿造紙、人造板企業轉向伐區、森林采運企業．木片逐漸成為采運企業的一種重要輸出商品形態，并形成木片產業。
    國外大規模的木片生產始于60年代，近年來發展很快，不僅產量迅速增加，而且在一些國家，如日本、前蘇聯、美國等國已發展成為木材工業部門中的一個獨立體系．在瑞典、芬蘭等國則成為木材加工企業中不可缺少的組成部分．我國的伐區木片產業于70年代后期出現，90年代才形成規模，目前年生產能力已達830萬m3，年產值達25億元．目前全世界范圍內的人造板、紙和紙板的需求量仍逐年增長．據聯合國糧農組織預測，到201 0年全世界人造板消費量將從1 991年的1.22億m3增加到3.13億m3，年平均增長率為4.82%；紙和紙板的消費量將從1 991年的2.43億t增加到4.43億t’年平均增長率為3.07%．我國人造板的消費量將由1991年的331.8萬m3增加到1 504.3萬m3，年平均增長率為6.0%紙和紙板的消費量將由1991年的1 853.4萬增加到5323.9萬t。年平均增長率為5.9%．因此，木片需求量仍將不斷增長，削片機必將得到進一步發展，其前景是廣闊的。
    幾十年來，隨著木片產業的發展，國內外已研制和生產了上百種型號的固定式和移動式削片機，其結構和性能已日趨完善，在生產中發揮著重要作用．近年來，國外削片機的研制有了進一步發展，并研制出多種新型的削片機，主要是改善進出料機構，改進飛刀、底刀結構及飛刀的裝夾方式，增設控制木片質量的分離裝置，降低削片機的振動與噪聲．這些新型的削片機起到了提高生產率和木片質量、木片合格率以及降低噪聲、振動和減少能耗的作用，獲得了巨大的經濟效益．國內削片機的研制工作始于60年代，70年代中期開始研究伐區木片生產工藝與設備，80年代初，國家設立了“伐區枝丫木片生產設備及工藝的研究”攻關課題，進行了系統研究，取得了可喜的成果．自90年代木片生產得到了較大的發展，削片設備的研制也有了較大發展．目前，國內已有30多家生產削片機的廠家，其中鎮江林機廠生產的削片機質量較好．目前已有9種型號的盤式削片機，主要用于制漿、造紙木片加工；12種鼓式削片機，廣泛用于纖維板和刨花板木片的加工；還有移動式削片機8種，用于林區木片生產。
    按切削機構不同，削片機可分為盤式和鼓式兩類．鼓式削片機的切削機構由一個旋轉的鼓輪、飛刀和底刀組成，鼓輪上安裝若干把飛刀，底刀固定在底座上；盤式削片機的切削機構由一個旋轉的刀盤、飛刀和底刀組成，在刀盤上沿半徑方向安裝3～16把飛刀．對于以加工剩余物，如板皮、板條、碎單板片等為主要加工對象的企業，比較適于配置鼓式削片機；而對于枝丫材、小徑木等較好的原料，則宜于使用盤式削片機．一般纖維板廠多用鼓式削片機，而造紙廠則多用盤式削片機，在刨花板廠則以實情兩者兼有．早期造紙工業中，廣泛采用鼓式削片機，后來逐步為圓盤式削片機所取代，因為后者加工出的木片質量好．日本在70年代基本上已全部采用圓盤削片機，而在其他一些國家里，鼓式削片機仍占一定比重。
1.2存在的問題
    從國內外削片機的使用情況來看，目前削片機存在著如下幾個問題：一是木片質量不穩定，表現為超大片或碎小片比例高，木片合格率低；二是削片機的功率比較大，一般為幾十kW到幾百kW．統計資料表明，國產削片機動力配備相差很大，存在動力不足和大馬拉小車問題，其單位動力配備（以1m 3'h-i生產率所配備的動力的kW數）小至3.9kW 'hm_3，大到14.7kW 'hm_3，相差達3.8倍．使用情況也證明有的削片機功率偏大，而有的卻不足．產生這種現象的原因是設計時僅靠經驗和類比，缺少必要的原始資料、數據和設計計算[28]．此外削片機本身的切削特性也決定了切削功率較大；三是振動噪聲大，在所有木工機械中，削片機是噪聲最嚴重的機械之一，其工作時噪聲高達110 dB，超標12～20 dB，空轉噪聲高達102 dB，超標3～6dB，嚴重影響工人的身心健康。
2、提高削片質量的研究
    在削片機的發展進程中，國內外有關學者和科研人員為提高削片質量進行了大量的設備改進和試驗研究工作，取得了比較好的效果．
2.1  整機結構的改進
2.1.1  采用強制進料機構
    進料機構影響削片機切削時的穩定性和動力消耗，也影響木片質量．鼓式削片機切削時飛刀做圓周運動，切削過程是間歇進行的，這就造成切削過程中木料的跳動，因此國外多采用強制進料機構，以減少木料跳動．在流水作業的削片生產線和一些盤式削片機上也采用強制進料裝置，以提高切削時的木片質量．生產這種設備的有美國、前蘇聯、法國、芬蘭等。
2.1.2進料口布置的改進
    英國生產的新型削片機，整個削片機的發動機和進料斗可翻轉3600，這樣可選擇在最佳位置進料，保證木片質量；美國研制的加工制材剩余物的盤式削片機，采用特殊斷面的進料口，在刀盤尺寸相對較小的情況下，此種斷面的進料口能加工較寬的板皮；法國、德國生產的新型盤式削片機，進料槽寬度達1 500m m，這樣可減少削片木材的分劈損失4%～5%，提高木片質量；俄羅斯生產的削片機進料槽采用鉸接式，可根據需要．使其回轉一定角度，并使進料速度與飛刀的切削速度一致，既方便了進料，又保證了削片質量；芬蘭生產的新型盤式削片機進料槽的一個側面為折面狀，可使長木料得到合理定位，提高削片質量．此外，增設輔助進料槽或控制木片質量的分離裝置，可大大提高削片質量。
2.1.3  出料方式的改進
    傳統的削片機大多采用上出料方式排出木片，刀盤周邊需增設葉片，削出的木片因被葉片等撞擊而破碎，因而木片合格率低．俄、美等國研制的新型盤式削片機采用側出料方式，木片靠切削時的彈性變形能無沖擊地排出，可減少木片損失3%～5%，俄羅斯研制的多刀盤式削片機，木片按下出料方式排出，可降低木片損失2%～5%。
2.2切削機構的改進
2.2.1  采用多刀或螺旋面切削機構
    普通盤式削片機切削時飛刀做平面運動，在切削過程中飛刀對木材的切削是間歇進行的，當第一把刀已離開原木，要隔一段時間第二把刀才開始切削，這樣不但影響機床的生產率，而且造成電機載荷不穩和原料的跳動，影響木片質量．為改善這種狀況，采用多刀盤式削片機，以實現連續切削，在切削過程中至少有兩把刀切入木材，這就大大減少了原木在料槽中的跳動，削片質量較高，生產能力也比普通盤式削片機高。
芬蘭生產的新型鼓式削片機采用多刀排式結構，可改善切削條件，提高木片質量。
平面盤式削片機切削時，切削力在木材進給方向的分力，始終使木材緊貼刀后面移動，直到和刀盤接觸為止，而后木材被切斷面上部緊貼刀盤滑動，木材被切斷面形成折面，木材斷面與刀盤面部分貼合，接觸應力大，對木片損失嚴重，而采用螺旋面刀盤，可使木材被切斷面與刀盤面全部貼合，減少接觸應力和切削時木材跳動，切出的木片長度一致，木片損失較小。
2.2.2  改進飛刀、底刀結構及飛刀安裝方式
    為提高削片質量和產量，國外多采用雙刃面飛刀和底刀，還有的將底刀的4個邊均制成工作刃，以輪換使用．俄國的新型鼓式削片機在主底刀的相應位置上增加一個輔助底刀，用于對超標準木片的再碎，可提高生產率和木片質量．美國研制的用于將整根原條加工成木片的新型削片機，裝有2把互為垂直的底刀，使木料在切削時保持穩定，提高了切削部件的強度，從而有利于提高木片質量．此外，采用刀夾裝刀及采用小尺寸飛刀在刀盤上呈螺旋線布置，也可改善切削條件，提高木片產量和質量．
2.3使用條件方面的研究
    按國家標準木片質量可以用木片的尺寸參數和木片合格率來衡量，木片的2個重要尺寸參數一一長度和厚度及木片合格率，與刀盤、刀片的結構參數、木材進給速度、刀盤轉速等有關．國內外此方面的研究較多，取得了許多重要成果．
    前蘇聯的幾．A．T y y幾a c在M PH -30型削片機上的研究表明，切削速度應有一適宜度，其值一方面有賴于對加工木片篩份的要求，另一方面有賴于木材的物理力學性能和木片自切削區內排出的方式．切削速度增高時，將導致木片中細小篩份比重增加，大篩份比重降低并增加能耗；切削速度降低時，細小篩份比重相反要減少，而大篩份比重增加，降低削片產量．RogerE等的結論與此相同．為使切削速度達到最佳值，又不降低削片產量，應成比例地增加刀數．當刀數從4把增加到16把時，木片中細小篩份比重減少40%～50%．最佳切削速度時，刀盤工作面形狀從平面過渡到螺旋面時，木片中細小篩份比重減少30%～50%，而大篩份比重減少不明顯．
    前蘇聯中央木材機械加工科研所進行了削片機切削組件的技術狀態對木片質量的影響的研究，試驗表明，飛刀與底刀的最佳間隙值應為0.6～0.8 m m，最大不超過1.0mm，否則木片質量將下降．
    王本春在ZM X3型削片機上試驗了不同材種及生產季節應采用的削片機飛刀楔角的最佳值．研究表明，切削硬雜木時，應采用較大的飛刀楔角，冬夏季節應采用不同的飛刀楔角，以提高木片合格率．RogerE等有相同的結論．
    李瑞芬指出合理控制刀具鋒利程度和合理調整刀片安裝角度，對木片質量影響較大．底刀工作棱的臨界磨損為磨圓半徑3mm．
    A nd reasU hm eier等人經研究后指出，刀片的幾何形狀與木材間的摩擦系數對削片質量影響很大，削片機的刀片與切削面應有一小的斜角，與木材應有一小的摩擦系數．陳萍等指出刀片在刀盤上的相互位置對木片均勻性有影響．
3關于切削功率的研究
3.1  理論分析
    削片機設計中單位切削力和切削功率的計算是一大難題，由于影響因素太多，加上這些因素的隨機性，很難建立一個確切的數學模型或計算公式，往往采用經驗類比法或通過試驗來選定削片機的功率，導致功率偏大．切削力和切削功率方面的理論分析和計算前蘇聯搞得較早，有些已反映到我國教科書中，供設計時參考．
    國內一些學者參照國外經驗，也對削片機進行了理論分析和設計計算，并推導出了有關盤式、鼓式削片機的切削功率、生產率的設計計算公式．