浅析数控技术与木工车床上的关系.doc

浅析数控技术与木工车床上的关系来源：万方数据关键字：木工车床 数控技术 仿形刀具 回转曲面 数控编程 数控车床的概念是数控仪表车床属于简单的卧式车床，一般来说最大工件加工直径在250mm以下的机床，多属于仪表车床。仪表车床分为普通型、六角型和精整型、自动型。木工车床跟数控车床的概念又不太一样，与传统木工车床相比，敷控车床具有自动送料、通用车刀取代特制仿形刀具，数控车刀运行轨迹、图形输入等优点，在提高产品加丁：精度的同时，克服了传统木工车床手动单条装科、不同规格产品须制作仿行刀具、额繁调试等缺陷更好地满足市场发展需求。木工车床，主要由床身、尾座、刀架、床头箱、主轴、卡盘、电机、变速传动装置所构成，通过车刀对旋转工件的表面进行车削加工，其广泛应用于家具制造、建筑装饰、工艺品生产等领域。木工车床分为普通木工车床、仿形木工车床和数控木工车床等。仿形木工车床靠模与工件平行安装，靠模可固定不动或与工件同向等速旋转。刀具由靠模控制作横向进给由刀架带动作纵向进给。仿形木工机床有立式与卧式、单轴和多轴之分。用于加工家具的香炉腿、步枪枪托等复杂外形面(如图2示)。图2仿形木工机床数控木工车床以数控系统控制不同车刀(横坯刀和竖坯刀)的运行轨迹，只需将产品的形状、尺寸等参数输入数控系统中。无需更换车刀，无需频繁的调试，按照设计图纸自动加工木料。 数控技术在木工机械上的发展数控木工机床是在金属数控机床技术的基础上发展起来的，但木材的特性决定了木工数控加工技术比金属数控加工技术更为复杂。木材特有的性质体现在以下几个方面；(1)木材各向异性，不同方向切削阻力不同，切削表面质量差异大；(2)木材切削阻力小，切削速度高，进给速度相对较高，耗能较小，结构轻；(3)木材的一次切削量大，多使用成型刀，通过少量切削次数可以加工出形状复杂、光滑、美观的表面；(4)由于木材容易吸水，含水率不同切削性能也不同，且切削中不能使用冷却液冷却；(5)切削中的粉尘和切屑重量小，容易弥漫到空气中，需要设计切屑和粉尘防护装置；(6)转速大，噪声大，对机床的动态性能要求高。上世纪60年代后期，日本的庄田公司首先在木材加工机械装备上应用数控技术，生产出数控镂铣机。后来，德国、意大利、美国等西方国家的木工设备制造厂应用机电一体化技术，相继推出了各种先进的木工机床。1982年，英国的威德金(wadkin)公司开发了CNC加工中心机和CNC镂铣。意大利的SCM公司相继开发出木工机床柔性制造系统system、SystemII和SystemIII，此时数控技术在木材加工机械上的应用开始普及。数控木工机床和加工中心在家具及木制品行业中已成为集高技术含量和高附加值于一体的先进装备，主要有德国的MAKA及HOMAG旗下的BREVETTATO，意大利的PAOUN0 BACCI，BALESTRlNI、COSMEC、PADE，SCM集团的CMS和ROUTECH等，美国的DMI、NORTHw00D及THERMW00D和日本的SHODA(庄田铁工株式会社)等，自动化、高速化、数控化和柔性化已成为国际木工机床发展的主要趋势。 数控技术在木工车床上的应用仿形木工车床相对于普通木工车床的手动单条装料，可以对同一规格的产品进行批量化的生产，生产效率有了明显的提高。但生产不同形状与尺寸产品的时候，需要更换相应的仿形刀具，这使仿形木工车床存在灵活性低、调节频繁等问题。而数控技术在木工车床上的应用，极大地提高了产品的生产效率和加工精度。数控技术在木工车床上的应用，主要体现以下几方面。(1)以数控金属切削车床为蓝本，设置木工车床数控系统参照数控金属切削车床的数控系统技术，设置木工车床数控系统(如图3所示)，将产品的规格和尺寸参数转化为丝杆旋转装置伺服电机、横丝杆伺服电机和咯旌杆伺服电机的痔进通过伺服电机控制车刀沿X、Y、Z轴三个方向的运动(如图4所示)。将横坯刀的运动轨迹转化为X、Y两个方向运动轨迹，将竖坯刀的运动轨迹转化为X、Z两个方向运动轨迹，对木材从两个方向进行精加工，不但提高了加工效率，而且提高了加工精度。 图3 数控木工车床结构图4刀具装置(2)设置适合木材加工的数控编程与工艺数据库传统木工车床加工木料主要依靠技术人员，凭借工作经验对不同木材进行加工。但加工人员技术水平不一，造成加工产品的质量差距较大、生产效率较低等问题。数控木工车床可根据木制品材料的特性：如各向异性、切削阻力小、切削速度高、一次切削量大、多使用成型刀、含水率不同、不能使用冷却液冷却等，采用加工过程仿真与试验研究相结合的方法，研究不同的切削参数对切削力、切削振动和噪声以及加工质量的影响规律。设置专用回转曲面木工车削工艺数据库。在机床设置接口与计算机相连接，通过图形软件的转换，生成数控程序。数控编程与车削工艺数据库相结合，使得产品在生产效率和加工精度上得到很好的改善。图5 自动送料装置(3)自动装卸料装置代替人工手动上下料传统木工车床加工产品规格、形状差别较大，导致木料规格不一，所以传统木工车床基本都是手动送料。数控木工车床设置有数控装置和自动送料装置(如图5所示)。自动送料装置包括托架和落料架，托架固定在机身侧面，落料架倾斜状安装在托架的上部，落料架上部设为进料口，下部为出料口，位于落料架出料口下方还设置有送料器，送料器包括油缸、拖板座及其拖板盖，拖板座倾斜安装在托架或机身上油缸同定在拖板座上，浦缸的伸缩端与拖板盖相抵。使用时人工将木料装在落料架上，油泵启动动作，带动送料器拖板盖将待加工的木料送出。落料架由形状相互对称的左、右导料框构成，左、右导料框分别通过其底部的安装块套设在横管上，同时还可以通过对落料架的落料宽度调节以及送料器与落料架之间的相对位置调节。可满足各种不同规格木料加工的要求。整个上下料过程自动控制，快速配合整机数控装置控制，可实现整机全自动加工。结束语数控技术在木工车床上的应用，使得数控木工车床在精密程度、生产效率、出材率等方面都具备了传统车床所不能实现的性能。数控木工车床通过图形输入和调用工艺数据库对数控系统进行编程，设置刀具在X、Y、z轴三个方向的运动轨迹再结合数控装置和自动送料装置，实现木工车床加工的自动化生产。在人力成本上涨、原材料价格不断飙升、客户对产品精度要求越来越高的今天，数控木工车床取代传统木工车床，成为大势所趋。