摘要:数控加工机床是近几年木工及家具制造业出现的新产品,代表了木工机械行业的发展趋势,为了使数控木工机械在家具(木制品)制造行业能够体现柔性高,精度高的生产技术。本文就数控木工加工中心在家具及木制品生产中的应用做了必要的讨论。
关键词:数控木工加工中心;家具(木制品);生产中的应用。
随着人们生活水平的逐步提高,家具(木制品)样式翻新周期不断缩短,希望家具(木制品)生产行业能有柔性的生产技术。从20世纪中期数控技术出现以来,数控机床给木工制造业带来了一种崭新的变革。数控加工具有如下特点:加工柔性高,精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度,改善劳动条件,有利于生产管理现代化及经济效益的提高,数控机床是一种高度机电一体化的产品,适用于加工多品种的小批量零部件,结构较复杂,精度要求高的零件,要频繁改型的零件,要求精密复制的零件,需要缩短生产周期的急需零件以及要求检验的零件。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能,优异而稳定的精度,灵捷而多样化的功能引起世人瞩目,它开创机械产品向机电一体化发展的先河。
数控木工机床是近几年木工及家具机械行业出现的新产品,其发展极为迅速,以数控木工铣床(包括数控镂铣机,数控雕刻机等)为代表,数控木工加工中心,数控木工车床,数控木工锯床, 数控木工钻床等相继问世,正在形成产品种类齐全。系列品种繁多的格局,成为促进木工及家具机械行业发展一支主力军。数控木工加工中心不仅在技术上更先进,更人性化(具加工精度更高,降低了工人的劳动强度和对工人操作技能的要求),而且也与环境更协调(在降低环境污染的同时又应用工业设计的理念对产品外观加以改造)。本文从数控木工加工中心的角度探讨在家具(木制品)生产中的应用。
一、数控木工加工中心功能簡介
由于数控中心编程简单灵活,可靠性高,是技术密集型及自动化程度高的机电一体化设备。用数控机床加工时,就要预先将各种操作内容和机床动作,按规定的数码形式编排程序记录在控制介质上,实现人与机床的联系。加工时,将控制介质上的数码信息输入数控机床的控制系统,控制系统对输入的信息进行运算与控制。由传动机构驱动机床按所编程序进行运动,可以自动加工出所需要的工件形状。
标准数控木工加工中心具有三个数字控制的坐标轴,它们相互正交并可按编好的程序同步运行,三维空间的三个直线坐标运动分别以X、Y、Z表示,Z轴由传递切削动力的主轴所规定;X轴为水平轴,与工件夹装面平行;Y轴可根据X,Z轴的运动按右手迪卡尔坐标系加以确定。正交的三轴驱动系统内,其中X、Y、Z坐标决定刀具位置。作为以加工实木为主的应用机型,实木数控加工中心能对木制零部件进行铣型,开槽,钻孔,榫头及榫眼,曲线轮廓铣削,雕刻等加工。和常规加工方式相比,其主要优点在于:
(一)自动化程度高,即能保证国内对工件的大部分或全部切削加工,也保证了工件的加工精度,提高加工效率。
(二)加工零件的一致性好,质量稳定,由于数控机床的定位精度和重复定位精度高,所以很容易保证零件尺寸的一致性,大大减少了人为失误。
(三)对加工零部件的适应性强,柔性高,灵活性好。数控机床可以缩短产品的研制周期,给新产品开发,快速适应市场的需要变化提供了便利条件。
二、基本应用
数控木工加工中心的基本应用流程。首先,根据产品零件的结构和尺寸,运用绘制产品三维模型；第二, 运用CAD软件对模型进行数控编程,主要包括选择刀具,加工方式和刀具路径,着重要考虑的是零件的夹装与定位。由于绝大多数CAM软件包中均含有CAD功能,所以上述步骤也可直接在一体化的CAD/CAM软件包中进行。在此过程中还通过CAM软件生成标准数控代码；第三,通过该加工中心配置的反证软件对CAM软件输出的标准NCC代码进行后置处理,设定实际加工刀具(刀长,刀径)和加工原点坐标等,并进行计算机模拟仿真和安全确认,防止刀具、零件、工作台之间发生干涉。在安全确认无误后,导出适合该加工中心的NC代码,并直接传输到加工中心主机的程序库中；最后,通过调用该程序进行实物加工试切削。根据试切削加工零件再进行优化设计和程序改进,直至达到设计的要求。
三、数控木工机床发展趋势
从表1列出的各个时期的机床技术与制造技术可以看到,机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和重要支撑作用。
以数字化为特征的数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基本装备,其总的发展趋势是:高精度化,高速化,柔性化,智能化和集成化。
表1机械加工装备和制造技术的进展特征
应加大数控专业人才的培养力度,从我国数控机床的发展形式来看,需要三种层次的数控人才:
第一种是熟悉数控机床的操作及加工工艺,懂得简单的机床维护,能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员。
第二种是熟悉数控机床机械结构及数控系统软件的中级人才,要掌握负责摸具的设计和制造知识,能够熟练应用多种CAD/CAM软件,同时有扎实的专业理论知识,较高的英语水平并积累了大量的实践经验。
第三种是精通数控机床结构设计以及数控系统电器设计,能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级人才。
我国应根据需要有目标的加大人才培养力度,为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。
四、结束语
本文分析了数控木工中心在家具(木制品)行业生产中的应用,并简单介绍了数控木工机械未来的发展趋势,以适应将来市场的发展变化以及增产可能性这样才能使企业在竞争激烈的家具市场中促于有利的地位。中国作为一个制造大国,主要还是依靠劳动力,价格,资源等方面的比较优势,而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状,应该抓住机会不断发展,努力发展自己的先进技术,加大技术创新与人才培养力度,提高企业综合服务能力,努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端,从初级产品到精尖产品制造的转变,实现从中国制造到中国创造,从制造大国到制造强国的转变。
资料来源:2007全国木材加工技术与装备发展研讨会论文集