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木料加工装置学 第6章木匠数控机床、工0802教材

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  第6章木工数控机床、加工中心、多工序机床 教学目的要求:了解原理,熟悉结构与组成,掌握木工数控机床的封边机的应用、特点与加工工艺过程。 6.1数控加工 6.1.1概述 计算机数字控制(CNC),是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法. 数控加工内容 选定内容/工艺分析/工艺设计/图形数学处理/编写程序/按程序制作控制介质/程序校验与修订/ 首件试加工和现场处理。 数控加工特点: 高自动化,工艺内容具体/零件一致性好、质量稳定/生产效率高,便于完成复杂形状加工/实现CAD/CAM/只适宜多品种、小批量产品/加工中难以调节,自适应性差/成本高维护困难 数控加工适应性: 1)内、外曲线,形状复杂,加工精度要求较高的零件 2)可以用数学模型描述的复杂曲线)市场需求频繁变化和更改设计的,特别是曲线、曲面形状的中小批量多品种产品。 6.1.2数控机床的基本结构特征 数控机床基本组成:机械本体、数控和伺服系统. 数控系统的性能评价:价格比要优越。一般用户选用应考虑: 控制形式首选CNC型(软件型); 控制轴数和联动轴数,决定复杂程度; 分辨率,决定精度; 各轴快速移动速度,决定调节辅助时间; 进给速度,决定生产效率; 基本功能项目与可选择或可扩展功能项目。 6.1.3数控机床坐标系(工件坐标系,假定刀具相对于静止的工件而运动) Z坐标运动:垂直于工件装夹平面主轴(与传递切削力的主轴) X坐标运动:平行于工件的装夹平面,为工件定位平面内运动主坐标。 Y坐标运动:根据X和Z轴,按直角坐标系确定. 平行于X、Y、Z轴旋转运动轴A、B、C;不平行于X、Y、Z轴运动轴U、V、W或D、E. 数控机床功能中有三轴二联动(指存在3坐标方向的运动,其中2坐标方向联动)或五轴三联动之分 6.1.4数控加工的工艺 。 工艺设计包括:选定零部件加工内容/工艺性分析/工艺路线设计和工序设计/工艺程序编写和设计。 工艺路线设计含:工序划分/加工顺序安排/数控加工与通用机床加工衔接. 工序设计: 确定走刀线路和安排工步顺序--- 定位基准和装夹方式,夹具和刀具选择 ; 确定对刀点和换刀点,加工量确定(切削厚度、刀轴转速、进给速度)。 专用技术文件---工序卡、程序说明卡和走刀线)选型依据: 适用范围,最适宜加工形状复杂.加工精度要求高.中小批量轮批生产的零件。 以多品种、中小批量生产,适应市场多样化、个性化,流行趋势和产品的快速更新的需求。 2)选型原则 选择包括机床的主参数、 轴数、精度、刚性、可靠性等。 X、Y、Z 3个轴标的行程反映机床的加工能力. 工件精度:由尺寸精度、形状和位置精度组成. 加工精度的影响因素:大多数情况下取决于加工机床类精度(主要有主轴回转精度、导轨导向精度、各坐标轴相互位置精度、数控系统的功能等);另一类是工艺因素。 机床的可靠性包含两重含义 :一是寿命期内故障尽可能少,一是机床连续运转稳定可靠。 3)功能选择 首选坐标轴,考虑其它功能(如三轴二联动的数控铣床,一般具有点位控制、连续轮廓加工控制、固定循环、镜像加工等功能) 6.1.5数控机床效益分析 1、加工复杂系数和机床投资比 2、经济批量分析 3、提高经济效益的途径——充分发挥功能,提高利用率 6.2 数控机床 6.2.1数控机床的结构形式图6-3 6.2.4数控铣(钻)床 木材加工应用最早、范围最广,以它为基础崛起数控加工中心或柔性加工单元(FMC)。图6-7是一种数控铣床的外形。 基本加工方式都是旋转铣削加工 1)分类 立式铣床居多,卧式、其它结构极少. 采用刀头沿龙门框架横向和垂直运动,龙门框架沿机床工作台纵向运动的门架式结构刚性好、占地小。 绝大多数三坐标(三轴联动或三轴两联动),少数四坐标或五坐标(刀轴绕定轴的摆动或数控转角加工)加工复杂的立体化型面。 采用双工作台或自动交换工作台,或增加主轴数量以同一个程序同时加工几个相同的工件或型面,提高效率。 典型的数控铣床有:意大利的ROUTRON系列等. 2)数控铣床运动坐标特征:多坐标联动 加工平面上的曲线轮廓,控制坐标数至少应是三坐标中两坐标联动; 连续加工直线变斜角工件,则需四坐标联动; 加工曲面变斜角工件则需要五坐标联动。 3)主轴运动特征 变速范围大约为1000-1800r/min。 主轴的转速分几档;编程时可任选一档,在本档范围内无级调节,或编程不分档,在整个调速范围内任选一值,主轴运转可无级调节 6.2.5数控铣床的主要功能(思考题) 一般功能: a.点位控制功能; b.连续轮廓控制; c.功刀具半径的自动补偿功能 d.轴对称加工功能; e.固定循环功能 。 特殊功能: a.自适应功能; b.数据采集系统 6.2.6数控加工中心 功能较全面的数控加工机床 作用:集锯、铣、钻削和开槽、铣榫等加工功能在一台机床 特点:a.加工中心设置刀具库(存放各种刀具和检测工具),由程序控制自动选用和更换; b.结构复杂、控制系统多功能,至少3个运动坐标系两轴联动, 多达10个,实现刀具运动的直线和圆弧插补复杂加工. c.具有不同的辅助功能,如固定循环、刀具半径、长度方向自动补偿、刀具破损监控、丝杠间隙补偿、图形与加工过程显示、人机对话等,以提高加工效率,保证产品精度和质量。 6.3柔性加工生产工艺 背景:家具工业生产模式的发展变化,机床或生产线工艺可能性的适度集中和分散。 1) 柔性系统内涵 柔性加工制造系统(FMS)由计算机信息处理系统、控制系统、数控加工中心和原辅材料的自动储运系统有机组合而成的整体。可按任意顺序加工一组有不同工序和加工节拍要求的工件,能适时地自由调度管理。获得机床最大的利用率和提高生产效率。 柔性自动化制造车间或生产企业组成:把多个柔性系统联接起来,用中心计算机管理控制,纳入CAD、CAM及企业的经营和管理系统。 2) 柔性系统的发展和演变 家具柔性生产工艺是80年代后期发展起来的高新综合技术产物到80年代,英国 Wadkin公司、意大利S CM公司 Morbidelli公司在CNC镂铣机数控技术的基础上研制出了 CNC木材加工中心. 随CAD、CAPP、CAM、CAT计算机辅助设计、制造和检验技术的进一步完善,人们试图发展一种将三者结合在一起的系统,以完成从设计、制造到检验的柔性加工系统(FMS)。 3)柔性的度量 柔性指对变化调节的能力,有工厂系统具同时加工多种产品形式的能力、容忍故障的能力和无人照看条件下延长运行时间的能力,3种基本形式: ①溶合柔性,是系统适应产品形式变化的能力; ②容量柔性,是系统适应产量变化的能力 ; ③可扩展柔性,表明系统适应引入新产品的能力 . 4)柔性生产系统的组成 1)柔性制造系统(FMS) 主要由三个部分组成:多工位的数控加工系统、自动化的物料输送和贮存系统、计算机控制的信息系统。 2)自动储运系统 无节拍,系统必须具备储存装置,以调节各工位间加工的时间差。 3)柔性生产工艺的集成组织管理 有如下几个层次组成——加工机床层次/柔性加工生产单元/监督控制管理加工的控制元件区(系统的中心)/柔性自动化工厂(FA)。 4)柔性系统中的刀具流 5)控制系统 厂级控制 ——FMS的一级控制——二级控制——三级控制。 控制系统3部分:工艺技术数据库、工厂信息系统、监视系统至关重要 6.4木工多工序机床 1台机床可实现多种工艺加工,包括直榫开榫机、封边机等. 6.4.1 开榫机 制造家具榫头的机械 榫头形状与机械分类:直角框榫、椭圆榫(框架构件).直角箱榫、燕尾榫(箱体、抽屉构件)圆榫(板式家具构件)。分框榫机、箱榫机、椭圆或圆榫开榫机,有手工进料、机械进料 . 2)手工进料单面开榫机 该机结构简单,操作维修方便,可根据具体情况任选进给速度。能加工直角榫、直角斜肩榫以及斜榫。适用于中、小型家具企业进行单件、中小批量的生产,但劳动强度相对较高。 ①基本结构: 由床身、切削机构、小车托架、进给小车及操作机构等组成,如图8-3. ②传动系统 图8-4:机床共有6个刀头---截头圆锯19、上下水平刀头11、18、上下垂直刀头10、16及中槽刀盘12,均由单独电机驱动.机床的启动与停机是通过电器控制板操作。 图8-11液压进给单面框榫开榫机的工作原理图 床身柱1上装刀架(安于电机轴上),依次截头圆锯7、 垂直布置开榫铣刀组8、中槽刀盘9;床身侧面装圆导轨 10,推车4下面装有辊子沿导轨10移动。小车安放工件基 准,装有导尺5,挡块3、 2和液压夹紧装置6。推 车工作台可以借助丝杠 倾斜安装(可达20?)。 4) Conception 2000意大利SCM公司生产的双面开榫机简介 可用于截头、裁边、铣平面、开榫、开槽、铣斜榫、倒棱、成型边加工。 图8-23机械进料单面直箱榫开榫机 由床身16、主轴7、工作台15、压紧器3、对刀板13及电气10等组成 6.5 封边机 6.5.1概述 封边机是用刨切单板、染色薄木条、浸渍纸层压条或塑料条、塑料薄膜(PVC)、金属封边条等封边材料将板式家具部件边缘封贴起来的加工设备。 1)按工作方式分类: 周期式封边机 结构简单,投资少,手工操作多,生产率低,主要适用于中小型家具生产企业,封边部件的装卸和封边后的修整作业均采用手工操作; 连续通过式封边机 采用机械化、自动化、连续化封边技术,采用多工位联合机床,并可排入部件加工自动线,是目前国内外广泛采用的封边设备。 按封贴工件边缘形状分类:直线平面封边机、直线曲面封边机(异型封边机)、手动曲线平面封边机、包覆式封边机、组合型封边机等。 2)封边工艺3种: ①冷一热法 冷涂胶贴时,在封条外侧用电阻或高频加热. 高频封边机封边物理性能好,胶层薄,胶缝小,封边后可 立即后续加工。但对基材要求高,只适用于热固性胶粘剂. ②加热一冷却 用热熔胶(常温固态,加热150℃~ 200℃时熔化在胶合表面,冷却数秒恢复到固体牢固地胶 接)。常用热溶胶乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚醋,溶融 温度200~250℃。 ③冷胶活化 使用改性聚醋酸乙烯酯胶合封边设备。胶粘 剂预涂在封边条或板件边缘上,封边高温下胶层“活化”、 加压胶合。优点:机床结构较简单,封边胶缝小; 能耐 寒耐热,适应-4~+200℃的温差变化;封边速度可高达 40~50m/min。 3)封边机发展趋势 ①一般由系列化、标准化设计的基本部件和被封边的形状及加工工艺要求设计的结构规格化、定型化的任选部件组合而成,较完善,适应性强,更换方便。 ②本部件中的前后齐头机构、上下铣边和铣棱机构有较高的切削速度,加工质量高。 ③封边机自动化程度有越来越高的趋势。 ④在完成封边和修整加工的前提下,简化机构和减少操作人员。 简介西德荷马公司等厂家,研制出可以对各种调整工作全部进行电脑控制的系统. 4)西德荷马电脑控制系统的封边机特点: 自动调整功能,可根据板料尺寸、加工方向改变、封边形状变化等加工工艺改变,以及封边条类型、尺寸、颜色改变调节; 各部分调整的时间可重叠,提高封边效率; 不需要各种行程开关和继电器,无控制部件磨损失效问题,提高机床寿命。 配有各工作部件工作状态自动显示,便于故障排除。 6.5.2封边机 现代板式家具板件的封边设备都是按多工位、通过式原则构成的自动联合机。 即可完成一系列的封边和板件边部修整工序:如封边材料的胶贴,材料在板件多余部分的锯割、板件厚度方向的铣削,倒棱加工和封边材料表面的砂光等。 1)双面直线是一种双面直线平面封边机的结构示意图 基本功能部分由板件和封边材料进给、封边条预切断、涂胶、压合、前后锯切齐头、上下铣边等机构,自动完成封边的基本工序。 后部预留功能空间550mm,可配置布轮抛光,精细修边,带式砂光和多用铣刀等选配部件(见图8-38) 2)异型封边机 异型封边机是一种直线曲面封边机。它可以封贴如图8-45所示各种形状的曲面。也可封贴直线平面边缘。 封边材料可分为装饰单板、PVC薄膜、三聚氰胺层积材、实木条等,采用热熔胶封贴。 图8-47荷马公司KLO78E型异型封边机示意图 其他特色: 后部设有长1600mm的附加功能空位,根据工艺要求,可加装9种任选附加机构。 各加工机构都做成定型结构。 采用宽度为80mm的稳固的履带链条轨道无级调速进给机构。 机动调整高度的上压紧机构,保证了工件有优越的基准导向。 3)曲直线封边机简介 用于板件直线边缘和曲线边缘的封边作业。手 工进给,结构简单,适应性较强,生产率较低. 图8-48是意大利史蒂芬尼公司BRT型曲直线封边机外形图最小封边圆孤半径为20mm。 可以采用塑料封边带、浸渍纸层压条和单板条。封边条厚度为0.4~0.8mm,直线 “荷马”控制系统结构示意图 图8-32 “荷马”电子控制系统工作示意图 a、b、c-调整砂光机构位置 d-确定带速 e-更换压头 f-电气压头间歇工作 图8-34 Quadromat 封边机工作原理图 a-封边和铣上边 b-铣后头 c-铣下边 d-铣前头 图8-35 Quadromat封边机结构示意图 图8-36双面直线平面封边机结构示意图 工件8、封边料仓9经涂胶6、热压辊11等(送进与压合系统)胶贴,再经锯4、5,水平铣刀3、12,砂架13,倒棱1完成加工 图8-39 封边送进和压合系统 图8-45各种形状的曲面 图8-46 封边材料尺寸和封贴边缘尺寸示意图 封边材料尺寸 b-封贴边缘尺寸 床身10、进给机构9、上压紧机构8、电控盘2和六个基本加工机构:万能预加工机构1、封贴机构3、万能成形加压机构4、前后截头机 构5、上下边粗铣机构6、上下倒棱机构7所组成。 * 例图6-1实木组装橱柜门.数控铣床或加工中心易加工 6.2.2速度、加速度、总工作时间 6.2.3机床主轴和刀具卡具 图8-2 a装6个刀头: 圆锯片2齐头,个水平刀头3加工榫头,2个垂直刀头4加工榫肩,槽铣刀5加工榫槽。 图8-2 b装4个刀头:锯片2、端向开榫刀头3和槽铣刀4。(直角榫头不要加工榫肩) 6.4.2框榫开榫机 1)单面框榫开榫机 通常采用手工进料,少数配有机械进给 图8-2为横向铣削榫头的单面开榫机工作原理图 a横向铣削 b端向铣削 图8-3 手工进料单面开榫机 图8-10 机械小车进给框 榫开榫机工作原理图 a钢丝绳进给; b油缸齿轮齿条进给; c链条挡块进给小车; d刀架水平往复运动进给; e刀架垂直上下运动进给. 3)机械进料 单面开榫机 图8-12为机械进料单面开榫机的传动系统图。增速机构液压缸1带动齿条14、齿轮15,由轴Ⅰ传动至轴Ⅱ,带动链轮4、链条5,带动固定在链条5上小车,沿导轨12、13顺次通过截头锯8、铣刀组7及中槽刀6完成进给. 图8-15为Conception 2000型双面开榫机加工工艺图。P194-195 *

本站文章于2019-11-08 05:08,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:木料加工装置学 第6章木匠数控机床、工0802教材

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