一种利用小径木制作的空心木棱柱的制作方法

1.本实用新型属于木材加工领域，涉及小径木加工利用技术，具体地说是一种利用小径木制作的空心木棱柱。


背景技术：

2.目前国内生产的大径木产量较小，而小径木产量较大。小径木是指从天然次生林或人工速生林中间伐下来的直径在60mm～160mm的木材。近几年，随着木材加工利用技术的发展，小径木利用领域得到了拓展，利用率和利用价值也得到了提高。但是，小径木的利用率和利用价值仍然有进一步提高的空间，仍将是今后木材加工领域研究的一个热点问题。木柱作为重要的建筑构件之一，应能承受拉力、压力、剪力、弯矩、扭矩的作用，通常需要采用大径级的原木制作，对原木的质量要求较高，通常为实心结构。但是，根据力学分析研究，木柱中间的材料对力学强度的贡献并不大，因此实心木柱不但重量大、而且造成木材资源的浪费。空心木柱可以减小木结构的自重，提高结构自身的刚度，抗震性能好。如果能将小径木用来制造空心木棱柱，则能节省大量优质木材，并能提高小径木的利用率和利用价值。


技术实现要素：

3.为进一步拓宽小径木的利用领域，进一步提高小径木的木材利用率和利用价值，本实用新型提供了一种利用小头直径为120mm～130mm的小径木制作的长度为3100mm、内切圆柱直径小于400mm的空心木棱柱。要解决的技术问题是空心木棱柱的结构及其制作方法。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
5.(1)一种利用小径木制作的空心木棱柱，其特征在于：所述的空心木棱柱的截面外轮廓为正多边形，由若干个相同的等腰梯形截面单元体经过倾斜侧面施胶、冷压胶压而成；所述的等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间可保留部分圆柱面；所述的空心木棱柱的内切圆柱直径d取决于等腰梯形截面单元体的数量n，所述的等腰梯形截面单元体的左右两个倾斜侧面之间的夹角α取决于等腰梯形截面单元体的数量n，
6.本实用新型具有如下优点：
7.(1)可以提高小径木的木材利用率。将一根小径木对称加工成二块等腰梯形截面单元体的方法，其出材率明显高于加工成矩形截面板的方法，利用小径木制作空心木棱柱的木材利用率达到70％以上。
8.(2)进一步拓宽了小径木应用的领域，提高了小径木的使用价值。
附图说明
9.图1小径级木段锯剖原理图
10.图2毛边板齐边原理图
11.图3干燥齐边板材定厚精加工原理图
12.图4等腰梯形截面单元体制备原理图
13.图5空心木棱柱坯
14.图6空心木棱柱冷压胶合原理图
15.在图4和图5中，α——等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角、d——空心木棱柱的内切圆柱直径
具体实施方式
16.下面结合附图1至附图6，对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
17.一种利用直径为120mm～130mm的小径木制作长度为3000mm、内切圆柱直径小于400mm的空心木棱柱，具体包括以下几个步骤：
18.步骤1：小径级木段准备：选择外形圆度较好、长度方向较直、直径为120mm～130mm的小径木，将其截断成长度为3100mm的小径级木段。
19.步骤2：小径级木段锯剖：采用多锯片圆锯机按左右对称原则一次性将小径级木段加工成两块厚度为55mm、侧面保留圆柱面的毛边板。
20.步骤3：毛边板齐边：采用双锯片裁边圆锯机对毛边板的两侧进行齐边，加工出垂直于底面的垂直侧面，齐边后的板材底面宽度为114mm，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
21.步骤4：齐边板材干燥：对齐边后的板材先进行自然干燥，然后再进行强制干燥，将齐边板材干燥到12％～15％的含水率。
22.步骤5：干燥齐边板材定厚精加工：采用双面木工刨床对干燥后的齐边板材的底面与顶面进行精加工，使其成为厚度为52mm的等厚板材，垂直侧面与顶面之间可残留部分圆柱面。
23.步骤6：等腰梯形截面单元体制备：采用刀轴可倾斜调节的双面木工铣床对定厚精加工后的等厚板材的左右两侧进行精加工，加工出左右对称的两个倾斜侧面，获得等腰梯形截面单元体，等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间仍可残留部分圆柱面，等腰梯形截面单元体的两个倾斜侧面之间的夹角α根据由等腰梯形截面单元体所构成的空心正多边形木棱柱的内切圆柱直径d确定，α与d之间存在的数学关系为d＜400mm；如：
24.d＝190.53mm，α＝60
°
；
25.d＝265.56mm，α＝45
°
；
26.d＝302.22mm，α＝40
°
；
27.d＝338.55mm，α＝36
°
。
28.步骤7：等腰梯形截面单元体施胶：采用辊涂的方法对等腰梯形截面单元体的一个倾斜侧面施加三聚氰胺胶黏剂，单面施胶量为150g/m2～170g/m2。
29.步骤8：空心木棱柱组坯：根据公式计算构成一个内切圆柱直径为d的空心正多边形木棱柱所需的等腰梯形截面单元体的数量n，如：
30.d＝190.53mm，α＝60
°
，n＝6；
31.d＝265.56mm，α＝45
°
，n＝8；
32.d＝302.22mm，α＝40
°
，n＝9；
33.d＝338.55mm，α＝36
°
，n＝10；
34.然后根据空心木棱柱的结构要求进行排列组坯，并用绳子进行初步捆扎。
35.步骤9：空心木棱柱冷压胶合：将组坯初步捆扎好的空心木棱柱坯采用扎紧带进行捆扎，并收紧加压，进行冷压胶合，放置24小时后冷压结束，去除扎紧带，获得截面外轮廓为正多边形、长度为3100mm、内切圆柱直径小于400mm的空心木棱柱。
36.本实用新型用小径木制作的空心木棱柱胶合性能好、承载能力强，可直接用作木结构建筑中的木柱，也可以采用车床将其加工成空心圆木柱。


技术特征：
1.一种利用小径木制作的空心木棱柱，其特征在于：所述的空心木棱柱的截面外轮廓为正多边形，由若干个相同的等腰梯形截面单元体经过倾斜侧面施胶、组坯、冷压胶合而成；所述的等腰梯形截面单元体的长度为3100mm、底面宽度为110mm、厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间可保留部分圆柱面；所述的空心木棱柱的内切圆柱直径d取决于等腰梯形截面单元体的数量n，所述的等腰梯形截面单元体的左右两个倾斜侧面之间的夹角α取决于等腰梯形截面单元体的数量n，

技术总结
一种利用小径木制作的空心木棱柱，通过利用直径为120mm～130mm的小径木制作的长度为3100mm的空心木棱柱，其截面外轮廓为正多边形，由若干个相同的等腰梯形截面单元体经过倾斜侧面施胶、组坯、冷压胶合而成；等腰梯形截面单元体的底面宽度为110mm，厚度为52mm，倾斜侧面与顶面之间可保留部分圆柱面；空心木棱柱的内切圆柱直径D取决于等腰梯形截面单元体的数量n，等腰梯形截面单元体的左右两倾斜侧面之间的夹角α取决于等腰梯形截面单元体的数量n，制作的空心木棱柱胶合性能好、承载能力强，可直接用作木结构建筑中的木柱，也可以采用车床将其加工成空心圆木柱；拓宽了小径级原木应用的领域，提高了小径级原木的使用价值和木材利用率。高了小径级原木的使用价值和木材利用率。高了小径级原木的使用价值和木材利用率。


技术研发人员：任安捷 王宝金 宋蓓蓓 于清涵 官洁茹 胡凯 蔡燚 田佩彬 徐棋 闫鑫宇 杨松 吴安齐 陈志保 朱南峰
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2020.12.16
技术公布日：2021/9/22