家居產(chǎn)品的多元化與日益提升的個性化需求已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，其必然帶動木工機(jī)械行業(yè)自動化的全面發(fā)展。本文將從不同的技術(shù)角度來初步分析國內(nèi)目前木工行業(yè)的技術(shù)進(jìn)展—SandySun

“工業(yè)4.0”、“家具業(yè)4.0”或者是“中國制造2025”等行業(yè)領(lǐng)先概念，都指向了機(jī)械設(shè)備需達(dá)到智能化、自動化等完善要求。而要實現(xiàn)這一要求的重中之重則在于新技術(shù)的研發(fā)和利用。

同時，使用新技術(shù)提升木工機(jī)械自動化程度及生產(chǎn)效率也是實現(xiàn)良好節(jié)能和環(huán)保性的重要舉措。那么現(xiàn)階段國內(nèi)木工行業(yè)擁有哪些新技術(shù)？這些技術(shù)的發(fā)展情況如何？是否存在提升的空間？接下來將初步列舉木工行業(yè)的主要技術(shù)，以便于讀者大致了解當(dāng)前木工機(jī)械行業(yè)的自動化技術(shù)進(jìn)展。

機(jī)電一體化技術(shù)

“機(jī)電一體化技術(shù)”這一詞其實并不陌生，它是木工傳統(tǒng)機(jī)械向自動化技術(shù)演變的初步形態(tài)。它結(jié)合了應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)于一體，隨著計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展，成為一門綜合計算機(jī)與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的系統(tǒng)技術(shù)，目前正向光機(jī)電一體化技術(shù)方向發(fā)展。

該技術(shù)在木工行業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)為：（1）安裝傳感器，在木工機(jī)械刀具、工件等一些核心設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行監(jiān)測，這樣能夠保證設(shè)備正常運作，并提升家具制造的加工質(zhì)量。（2）采用高分辨率圖像處理技術(shù)，用于完成工件掃描、識別及物流跟蹤等工作，從而也提升了木材及家具產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

將機(jī)電一體化系統(tǒng)與計算機(jī)輔助技術(shù)和人工智能與專家系統(tǒng)相結(jié)合，有望形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)，幫助制造行業(yè)實現(xiàn)高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗的生產(chǎn)模式。

CNC加工技術(shù)

CNC加工技術(shù)（又稱數(shù)控機(jī)床）是木工機(jī)械行業(yè)近幾年來最常用的技術(shù)之一。指代的是計算機(jī)數(shù)字化控制精密機(jī)械加工，CNC加工車床、CNC加工銑床、CNC加工鏜銑床等。其主要特點是所有的加工工具都采用了數(shù)控，由數(shù)控加工語言進(jìn)行編程控制，可以根據(jù)生產(chǎn)需要嚴(yán)密、精準(zhǔn)地控制刀具的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、加工刀具的位置坐標(biāo)、工具變換器與冷卻劑的功能性，產(chǎn)出即使手工制造也難以完成的復(fù)雜外形家具部件。

根據(jù)業(yè)內(nèi)人士總結(jié)，CNC加工技術(shù)的優(yōu)點首先是可以大量減少工裝數(shù)量，加工形狀復(fù)雜的零件卻不需要復(fù)雜的工裝。即使臨時需要改變零件的形狀和尺寸，只需要修改零件加工程序即可，有利于新產(chǎn)品的研制和改型；其次，得到的加工產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，因為加工精度高，重復(fù)精度也高；多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備、機(jī)床調(diào)整和工序檢驗的時間，而且由于使用最佳切削量而減少了切削時間。這就與當(dāng)下定制化、個性化的流行趨勢非常契合，能夠根據(jù)不同客戶的特殊需求打造出令人滿意的產(chǎn)品；可加工常規(guī)方法難以加工的復(fù)雜型面，甚至能加工一些無法觀測的加工部位，即達(dá)成的效果不亞于手工制造，但是加工的速度得到了全面提升。

當(dāng)然，盡管目前的CNC技術(shù)已比較完善，但也并非“無懈可擊”?？梢赃m當(dāng)優(yōu)化數(shù)控機(jī)床工藝的復(fù)合性及多軸化，改變慣有的運動軌跡，讓工件在一臺機(jī)床上經(jīng)過一次裝夾后，通過旋轉(zhuǎn)主軸頭、自動換刀或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多表面、多工序的復(fù)合加工，靈活確定更多工作路線，將進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率；通過采用高度集成化的RISC、CPU芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稥PLD、FPGA、CPLD及專用集成電路ASIC芯片，采取改善機(jī)床靜態(tài)、動態(tài)特性等有效措施，提高軟硬件的運行速度和數(shù)控系統(tǒng)的集成度。

此外，該技術(shù)存在的另一個缺點是機(jī)床的高昂成本，由于數(shù)控技術(shù)是復(fù)雜的，嚴(yán)密的，這無論是對于操作人員還是維修人員的專業(yè)水平也都提出了更高的要求，導(dǎo)致不少中小型企業(yè)不堪重壓而放棄使用數(shù)控機(jī)床。因此，盡量簡化數(shù)值計算的工作量以及加工程序，拓寬數(shù)控機(jī)床的使用范圍，或?qū)⒊蔀镃NC數(shù)控技術(shù)的優(yōu)化方向。

機(jī)器人操作系統(tǒng)

人工智能、使用機(jī)器人加工等一系列“新穎的操作方式”已經(jīng)逐漸覆蓋越來越多的制造行業(yè)，并成為了木工家具制造企業(yè)的關(guān)注焦點。實際上，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人已在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。如汽車零部件、工程機(jī)械、石油化工等行業(yè)。木工行業(yè)也對自動化技術(shù)的需求不斷涌現(xiàn)，其健康、綠色、快速的發(fā)展離不開工業(yè)機(jī)器人。

首先在噴涂領(lǐng)域，使用機(jī)器人進(jìn)行噴涂作業(yè)，其柔性的手腕能夠靈活自如地讓漆料精準(zhǔn)地噴灑至板材、工件的小孔內(nèi)部，它還可以根據(jù)操作指令向不同的方向彎曲或者轉(zhuǎn)動，滿足木材涂裝的基本要求。正如柔性生產(chǎn)線的迅速發(fā)展一般，噴涂機(jī)器人最大的優(yōu)點也在于柔性強(qiáng)且效率高。最終的噴涂效果可能與專業(yè)、熟練的工人手動的作業(yè)結(jié)果相差不大，但是從生產(chǎn)的安全性和環(huán)保性的角度來看，噴涂機(jī)器人的優(yōu)勢是明顯的，它即使像工作人員一樣直接接觸或多或少含有有害物質(zhì)的涂料，也不會產(chǎn)生健康問題，設(shè)備可以反復(fù)使用，維護(hù)和操作都比較簡便，省去培訓(xùn)人工的環(huán)節(jié)，這在一定程度上都降低了用工成本。

在木材的運輸和搬運方面，機(jī)器人的優(yōu)點更加凸顯。它的負(fù)荷能力比較強(qiáng)，等同于幾個人的承重能力，搬運的路線和位置可以提前進(jìn)行設(shè)置，讓木材等物料的運輸工作變得更加有序，包裝、揀選以及裝貨等任務(wù)也能有效完成，滿足木材行業(yè)的眾多需求。相比人工搬運，它的效率和精確度會更高，隨著這些基礎(chǔ)工作得到解決，節(jié)省下來的人力可以進(jìn)行其他更有意義的工作。

近幾年木工行業(yè)內(nèi)還有不少企業(yè)已經(jīng)使用了雕刻機(jī)器人。根據(jù)相關(guān)資料介紹，雕刻機(jī)器人有著電腦雕刻系統(tǒng)，它集掃描、編輯、排版、雕刻諸功能于一體，是CAD/CAM一體化的典型產(chǎn)品，能方便快捷地在各種材質(zhì)上雕刻出精致、逼真、耐久的二維圖形及三維立體浮雕。得到的雕刻效果不亞于資深工匠出手的作品。而且雕刻機(jī)器人運用多軸聯(lián)動控制、軌跡插補(bǔ)、離線編程等機(jī)器人相關(guān)技術(shù)，并采用了PCNC硬件結(jié)構(gòu)和控制軟件，可應(yīng)用于模具（如輪胎模具）圖文雕刻及廣告標(biāo)志、工藝美術(shù)制作。

關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的實際運用，在這里列舉一例：根據(jù)比雅斯集團(tuán)分享的資料顯示，該企業(yè)在去年德國漢諾威木工機(jī)械展上一共展示了7套機(jī)器人操作系統(tǒng)，使用的智能機(jī)器人采用了ROS系統(tǒng)，應(yīng)用范圍覆蓋整個生產(chǎn)線，包括加工中心、鉆孔中心、開料中心和砂光中心等，通過機(jī)器人技術(shù)將智動化的理念帶入實際，增強(qiáng)人與機(jī)器人的聯(lián)系，從而確保機(jī)器和系統(tǒng)的效率，使工廠的生產(chǎn)流程實現(xiàn)了真正的數(shù)字化、自動化。

關(guān)于機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)化問題，據(jù)了解能量存儲是該技術(shù)的一大瓶頸。機(jī)器人在作業(yè)過程中需要及時充電，否則會導(dǎo)致作業(yè)出錯或者延長生產(chǎn)交貨時間，這對于電池的續(xù)航和開發(fā)提出了很高的要求，如果采用有線的方式充電，讓機(jī)器人充電和工作同時進(jìn)行，容易造成生產(chǎn)環(huán)境的混亂，而且會降低機(jī)器人的使用壽命。讓機(jī)器人自己能夠從環(huán)境中獲取能量或通過無線方式向其傳輸能量，是今后非常值得關(guān)注的研究方向。另一方面，讓幾個甚至成群的機(jī)器人來同時或者處理不同的工作任務(wù)也是值得我們?nèi)ヌ剿鞯?。例如之前指出的使用機(jī)器人進(jìn)行運輸、揀貨、搬運工作，如果只使用一個機(jī)器人來進(jìn)行，雖然節(jié)省了人力，但是效率問題難免受到影響。為智能機(jī)器人配備其他幾個簡單、體積小、成本低、功能性強(qiáng)大的機(jī)器人，形成一個組合，來同時完成需要大批量進(jìn)行的工作，甚至采用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)主機(jī)機(jī)器人與附屬機(jī)器人的簡單溝通，共同完成比較復(fù)雜、目標(biāo)有差異的任務(wù)，這樣的技術(shù)效果是值得生產(chǎn)制造企業(yè)期待的。

從以上介紹可以看出，采用新技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，相比人工勞動而言，其效率的提升和質(zhì)量的保證效果是顯而易見的。在未來，木工機(jī)械行業(yè)應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)工藝流程的自動化和數(shù)字化，利用多種先進(jìn)控制技術(shù)使其具備自適應(yīng)并加入智能化控制功能。以此為發(fā)展目標(biāo)不但有利于提升木材加工業(yè)的精度、使用率以及制造效率，并且也可以在很大程度上降低木工機(jī)械使用的能耗并減少污染。