一、概述:
木工數控銑床是基于木工銑床而衍生出來(lái)的通用性設備,主要用于板件曲線(xiàn)、凹凸曲線(xiàn)圖案的水印銑床、雕刻等加工,由于轉速高,銑床精度好,不需要砂磨等優(yōu)點(diǎn),是各種木工銑床不可替代的設備,隨著(zhù)人們生活水平的提高,家具設計的改建周期縮短,家具表面圖案也越來(lái)越復雜、新穎,家具制造廠(chǎng)需要靈活的生產(chǎn)技術(shù),即不改變機器具體設備。
二、發(fā)展概況:
國外生產(chǎn)鏤銑機的歷史悠久,早在 1791 年英國人發(fā)明了鏤銑機。1952 年,在美國馬薩求塞茲工業(yè)大廳,數控平面銑床為代數控機床進(jìn)行了展示發(fā)表。1958 年全切數控機床在美國展出后的 10 年,美國、英國、日本開(kāi)始生產(chǎn)數控雕刻機,至今為止很多都生產(chǎn)木工數控雕刻機,主要生產(chǎn)是德國、意大利、美國、日本、英國、韓國、中國臺灣等,由于德國的工業(yè)技術(shù)比較發(fā)達,木工機床行業(yè)整體處于世界流的技術(shù)水平,特別是在仿造銑床、雕刻機方面,品種多,精度高,意大利從 60 年代中期開(kāi)始發(fā)展迅速,品種、數量增加,制造精度中等水平,美國在高精度數控雕刻機方面還處于世界流的木工技術(shù)水平
就木材工業(yè)而言,1961 年莊田鐵工株式會(huì )社開(kāi)始研究數控機床,1968 年大坂國際展覽會(huì )上公布了世界上臺數控鏤銑機床,由于日本工業(yè)界的強烈需求,NC 機得到迅猛發(fā)展,在出口數量、品種和產(chǎn)量方面均居世界首位??拷?,已成為世界上獨樹(shù)一幟的產(chǎn)業(yè)。隨著(zhù)數控技術(shù)的快速發(fā)展,中國數控銑床制造商價(jià)格低于進(jìn)口,功能符合國內產(chǎn)品結構生產(chǎn)水平,達到國外同類(lèi)產(chǎn)品水平,使木工機械制造的生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)達到新水平。隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步,以微處理機為代表。數控技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn),使木工數控鏤銑機的出現,發(fā)展到木工數控鏤銑加工中心,木工數控復合型鏤銑機同時(shí)以光電跟蹤人機工程學(xué)等嶄新技術(shù)向木工機械滲透與運用。目前國內外迅速發(fā)展起來(lái)的數控加工中心或柔性加工單元(FMC)也是在數控鉆銑床的基礎上發(fā)展起來(lái)的?;炯庸し椒ǘ际切D銑削加工。將木工機床的生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度、加工精度和操作性能提高到一個(gè)新的水平。
三、數控木工銑床的分類(lèi)
數控銑床主要用于木材加工行業(yè),見(jiàn)圖 4-40。很少有水平或其它結構形式的數控銑床。立刀采用懸臂柱式主軸刀頭結構,臺面縱橫向移動(dòng),立柱沿滑板作垂直升降運動(dòng),多主軸大型數控銑床上的立刀采用龍門(mén)式結構。為了增加機床剛性,減少占用空間,采用了龍門(mén)刀架結構,龍門(mén)刀架在機床工作臺上縱向移動(dòng),刀架采用了門(mén)框式結構。
從機床數控系統控制的坐標數量來(lái)區分,目前機床中三坐標控制占絕大多數,一般可以在三坐標聯(lián)動(dòng)加工或三坐標同時(shí)控制兩坐標聯(lián)動(dòng)加工,稱(chēng)為三軸聯(lián)動(dòng)或三軸聯(lián)動(dòng)(2.5 坐標)加工,少數數數控銑床可以實(shí)現四坐標或五坐標數控銑床
為了提高數控立銑機的工作效率,一般可采用雙工作臺或自動(dòng)更換工作臺,減少工件的裝卸時(shí)間或在龍門(mén)數控立銑機上增加主軸數量,同一程序同時(shí)加工幾個(gè)相同的工件或型面。
典型的數控銑床有:意大利 SCM 公司的 ROUTRON 系列、ROUTROMAT 系列和 ROUTRONIC,MORBIDELLI 公司的 Author501,BIESSE 公司的 ROVER18;德國 Reichenbacherd 的 RANC612;日本莊田的 R400 等。
四、數控銑床運動(dòng)特征
數控木工銑床一般由機體、工作臺、伺服系統、控制系統、切削刀庫系統等組成。
數控技術(shù)系統通常采用 ISO 國際標準數控 g、m 代碼格式編程,x、y、z 方向由混合式步進(jìn)電機驅動(dòng),配備多站自動(dòng)刀庫,或者根據技術(shù)要求選擇組合刀或單刀銑刀,主軸可以選擇變頻器具有自動(dòng)化程度高,編程簡(jiǎn)單、人機對話(huà)、精度高、抗變形能力強等特點(diǎn)。適用于復雜表面的木材表面或曲面的三維切削。
(1)控制機床運動(dòng)所需的坐標特性。為實(shí)現對工件上各種復雜形狀的輪廓進(jìn)行銑削加工,必須控制刀具的直線(xiàn)軌跡和設定的圓弧軌跡。這就要求數控銑床的伺服拖動(dòng)系統能夠協(xié)調多坐標,保持預定的相互關(guān)系,即實(shí)現多坐標聯(lián)動(dòng)。對于數控銑床加工平面上的曲線(xiàn)輪廓形狀時(shí),所控制的坐標數至少要在三坐標(即 2.5 坐標)下有兩個(gè)聯(lián)動(dòng)坐標(即四坐標),若要連續加工變斜角的直線(xiàn)加工,則需要四坐標聯(lián)動(dòng),若要加工曲面變斜角的工件,則需要五坐標聯(lián)動(dòng)。
(2)主軸運動(dòng)特征。CNC 銑床的主軸啟停、正反演及主軸調速等均可按程序自動(dòng)完成。在木材加工中,不同機床的轉速調節功能和調節范圍不同,銑床的轉速調節范圍在 1000~1800r/min 之間?,F代化木材加工數控銑床多采用變頻調速,將主軸轉速分成幾檔,編程時(shí)可任意選擇。運動(dòng)中控制面板上的旋鈕在本文范圍內無(wú)級調節,有時(shí)無(wú)級調節,編程可在整個(gè)調節范圍內選擇值,主軸運行中無(wú)級調節。
五、數控木工銑床的基本功能
不同銑床上的數控系統有不同的功能。一般的數控銑床都具有以下幾項一般功能:
(1)點(diǎn)位控制功能。本實(shí)用新型可實(shí)現數控銑床只點(diǎn)控鉆的功能。
(2)持續的輪廓控制功能。CNC 銑床通過(guò)實(shí)施直線(xiàn)和圓弧插補,可以實(shí)現連續的刀具軌跡輪廓控制,加工出由直線(xiàn)和圓弧組成的平面曲線(xiàn)輪廓工件。非圓曲線(xiàn)的輪廓線(xiàn),經(jīng)直線(xiàn)與圓弧擬合后也可加工。
(3)刀具半徑自動(dòng)補償功能。使用此功能可使數控銑床的刀具中心自動(dòng)偏離加工輪廓刀具半徑的距離。因而在編程時(shí)可以方便地按輪廓的形狀合尺寸計算、編程,不必按銑刀的中心軌跡計算編程。
(4)軸對稱(chēng)加工功能。利用該功能只要編制出軸對稱(chēng)兩個(gè)零件中的一個(gè)零件的加工程序,機床就可以自動(dòng)將兩個(gè)零件加工出來(lái)。對于軸對稱(chēng)的一個(gè)零件,利用該功能可以只編寫(xiě)一半的加工程序。
(5)固定循環(huán)功能。利用該功能將一些典型化的加工功能,專(zhuān)門(mén)設計一段程序(子程序)在需要的時(shí)候自由調用,以實(shí)現一些固定的加工循環(huán),如點(diǎn)位直線(xiàn)控制、銑削正圓等。