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數控木工機床是近幾年木工及家具機械行業出現的新產品,其發展極為迅速,以數控木工銑床(包括數控鏤銑機,數控雕刻機等)為代表,數控木工加工中心,數控木工車床,數控木工鋸床, 數控木工鉆床等相繼問世,正在形成產品種類齊全。系列品種繁多的格局,成為促進木工及家具機械行業發展一支主力軍。數控木工加工中心不僅在技術上更先進,更人性化(具加工精度更高,降低了工人的勞動強度和對工人操作技能的要求),而且也與環境更協調(在降低環境污染的同時又應用工業設計的理念對產品外觀加以改造)。本文從數控木工加工中心的角度探討在家具(木制品)生產中的應用。

一、數控木工加工中心功能簡介

由于數控中心編程簡單靈活,可靠性高,是技術密集型及自動化程度高的機電一體化設備。用數控機床加工時,就要預先將各種操作內容和機床動作,按規定的數碼形式編排程序記錄在控制介質上,實現人與機床的聯系。加工時,將控制介質上的數碼信息輸入數控機床的控制系統,控制系統對輸入的信息進行運算與控制。由傳動機構驅動機床按所編程序進行運動,可以自動加工出所需要的工件形狀。

標準數控木工加工中心具有三個數字控制的坐標軸,它們相互正交并可按編好的程序同步運行,三維空間的三個直線坐標運動分別以X、Y、Z表示,Z 軸由傳遞切削動力的主軸所規定;X 軸為水平軸,與工件夾裝面平行;Y軸可根據X,Z軸的運動按右手迪卡爾坐標系加以確定。正交的三軸驅動系統內, 其中X 、Y 、Z 坐標決定刀具位置。作為以加工實木為主的應用機型,實木數控加工中心能對木制零部件進行銑型,開槽,鉆孔,榫頭及榫眼,曲線輪廓銑削,雕刻等加工。和常規加工方式相比,其主要優點在于:

(一)自動化程度高,即能保證國內對工件的大部分或全部切削加工,也保證了工件的加工精度,提高加工效率。

(二)加工零件的一致性好,質量穩定,由于數控機床的定位精度和重復定位精度高,所以很容易保證零件尺寸的一致性,大大減少了人為失誤。

(三)對加工零部件的適應性強,柔性高,靈活性好。數控機床可以縮短產品的研制周期,給新產品開發,快速適應市場的需要變化提供了便利條件。

二、基本應用

數控木工加工中心的基本應用流程。首先,根據產品零件的結構和尺寸,運用繪制產品三維模型；第二, 運用CAD 軟件對模型進行數控編程,主要包括選擇刀具,加工方式和刀具路徑,著重要考慮的是零件的夾裝與定位。由于絕大多數CAM 軟件包中均含有CAD功能,所以上述步驟也可直接在一體化的CAD/CAM軟件包中進行。在此過程中還通過CAM 軟件生成標準數控代碼；第三,通過該加工中心配置的反證軟件對CAM 軟件輸出的標準NCC 代碼進行后置處理,設定實際加工刀具(刀長,刀徑)和加工原點坐標等,并進行計算機模擬仿真和安全確認,防止刀具、零件、工作臺之間發生干涉。在安全確認無誤后,導出適合該加工中心的NC 代碼,并直接傳輸到加工中心主機的程序庫中；最后,通過調用該程序進行實物加工試切削。根據試切削加工零件再進行優化設計和程序改進,直至達到設計的要求。

三、數控木工機床發展趨勢

從表1 列出的各個時期的機床技術與制造技術可以看到,機械加工裝備對促進制造技術發展的緊密關系和重要支撐作用。

以數字化為特征的數控機床是柔性化制造系統和敏捷化制造系統的基本裝備,其總的發展趨勢是:高精度化,高速化,柔性化, 智能化和集成化。

應加大數控專業人才的培養力度,從我國數控機床的發展形式來看,需要三種層次的數控人才:

第一種是熟悉數控機床的操作及加工工藝,懂得簡單的機床維護,能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員。

第二種是熟悉數控機床機械結構及數控系統軟件的中級人才,要掌握負責摸具的設計和制造知識,能夠熟練應用多種CAD/CAM 軟件,同時有扎實的專業理論知識,較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗。

第三種是精通數控機床結構設計以及數控系統電器設計,能夠進行數控機床產品開發及技術創新的數控技術高級人才。

我國應根據需要有目標的加大人才培養力度,為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支撐。

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