·浅析木材加工机械数控技术的特点及发展

时间:2013-07-17 07:21 | 来源:金桥电子网 | 点击: 次 [去老版] [去论坛] [去网店]

核心提示:数控技术在木工机械(包含家具机械、人造板机械)的广泛应用是推动木材加工技术进步的重要途径,是实现生产自动化、柔性化、集成化、网络化的基础。我国木工机械的数控化已经势在


  数控技术在木工机械(包含家具机械、人造板机械)的广泛应用是推动木材加工技术进步的重要途径,是实现生产自动化、柔性化、集成化、网络化的基础。我国木工机械的数控化已经势在必行,从现在就必须开发各种木工机械的数控化技术,逐步使我国的木工机械向高精度、高质量、集成化方向发展。

  

木工机械加工

  目前,国外木工机械产品的90%已经数控化,而我国则不到5%。与此同时数控成本正在逐渐下降,而且大多数木工机械的无级变速使得数控化相对更加容易;数控可以减少许多辅助模具和夹具,可以简单的连线和自动化;一台计算机控制多台设备,一些原来必须雇佣高级技术工人的岗位现在只用一般操作工人即可,大幅度降低了产品成本,提高了劳动生产率。

  1 木工机械数控技术的特点

  木材加工数控技术是由金属加工中的数控技术逐渐发展转变而来的。它是根据木材机械加工工艺的要求,使用电子计算机对整个加工过程进行信息处理与控制,解决复杂、精密、多品种、中小批量木质产品加工问题,实现生产过程自动化的过程,是木工机械设备中最复杂、科技含量最高的技术。在木质材料机械加工中广泛利用数控技术可以使自动化程度和加工能力大幅度提高。

  1.1 数控加工技术与通用机床加工的区别

  数控加工与通用机床加工在方法和内容上的不同之处主要表现在控制方式上:用通用机床加工时,就某一道工序而言,其加工步骤、机床运动次序、走刀路线及相关的切削用量的选择,都是由操作工人依据个人的经验和工艺规程来考虑和确定,并用手工操作的方式控制的。如仿型铣床,其加工过程可以实现自动化,但其控制方式是通过靠模和气动或机械压紧仿形机构实现的;而在数控机床加工中。则是预先将各种操作内容和机床动作,按规定的数码形式编排成程序记录在控制介质上,实现人与机床的联系,加工时,控制介质上的数码信息输入数控机床的控制系统,控制系统对输入信息进行运算与控制,并不断地向直接指挥机床运动的机电功能转换器件、机床伺服机构发送脉冲信号,伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理,然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动,就可以自动加工出所要求的零件形状。

  1.2木材加工机械数控技术的特点

  1.2.1数控加工过程按输人的程序自动完成,自动化程度高,加工工艺内容具体。

  1.2.2数控加工的定位精度和重复定位精度高,加工零件的一致性好、质量稳定。

  1.2.3多数数控机床采用工序集中的方式,生产效率高。

  1.2.4无需很多复杂的工艺装备,通过编制程序或改变程序把形状复杂和精度要求高的木质零件加工出来,缩短了产品的研制周期。

  1.2.5便于实现CAD/CAM,实现产品的快速开发。

  1.2.6尽管近年来木材工业中的加工中心采用多刀轴和柔性加工单元,但与多工位专用机床形成的生产线相比,其生产规模和效率方面仍有较大差距。

  1.2.7加工中难以调节、自适应性差。

  1.2.8由于数控加工中机床设备费用和准备周期长的特点,加工成本高、维护困难。

  2 国内木材加工机械数控技术的应用现状

  到目前为止,我国的数控木工机床已经形成了自己独立的研究与生产体系,但规模仍不大。据初步统计,具有一定生产能力的企业仅有几十家,如上海跃通木工机械设备有限公司、山东百圣源集团有限公司(原威海木工机械有限公司)、莱州精密木工机械有限公司及南兴木工机械有限公司等。数控技术应用只限于镂铣机床、砂光机、精密裁板锯及开榫机等几个品种,其产品的主体技术水平仍停留在国外第一代数控技术水平上。在国内,具有高性能、高产量、高速度、重切削、复合加工工作台的数控镂铣机也屡见不鲜,已经和国际接轨,铣削、十字锯、立排钻、横排钻、五面钻头等主轴头已经普及。

  3 我国木材加工机械数控化的发展方向

  3.1 数控镂铣机的数控化发展

  发达国家的数控镂铣机已经基本摒弃了多头的设计理念,取而代之是多工位自动化换刀和多刀库连续工作的设计模式,多是双工作台或多工作台,将加工的工作时间和辅助时间重合,提高劳动生产率。传统的4头或6头甚至l6个刀轴的数控镂铣机已经没有了,取而代之是单头4主轴或5主轴、或双头多主轴形式。这种趋势也是我国研究开发数控镂铣机应该考虑的方向。

  3.2 木制品生产线全套数控设备的发展

  随着我国家具产业的扩大,批量生产家具以降低成本、提高利润和劳动生产率的任务已经十分突出哺。数控成套设备可独立完成门窗的四面成型、开榫、压条一次成型、组装、喷漆、烘干、五金件开槽孔与安装、塑封与包装等工序,相比之下,传统的可以进行通用性加工的数控镂铣机已经黯然失色,数控设备的专业化正在变成一种趋势。同样,椅子数控加工生产线越来越成熟,木制包装底盘的数控加工生产线从上料到钉钉子等工序全部自动化和数控化。木制房屋加工生产线的数控化将改变木制别墅的加工方式。国外的这些成型技术将成为国内的主流产品。但国内至今没有成型的椅子、餐桌等加工成型生产线。由于数控技术的通用性,各种零件的加工多是矩形多面体表面成型加工、回转体表面成型加工、盘类形体加工、板类零件加工等。

  数控技术一旦完成了上述这些形体的粗加工、精加工、自动上料装夹、砂光等工序,则数控生产线的基本技术就已基本完成。随着科学技术的发展,家具工业的模压成型、开榫、成型、组装、喷漆、烘干、五金件开槽孔与安装、塑封与包装等工序的数控可能更加专业化,但这些专业化设备的数控开发更多的是针对具体的产品,设计开发的任务量大。现阶段,我国许多木工机械企业一般还未达到上述水平的开发,因此,完成国产化的成套数控化生产线需要提升我国木工机械的设计水平。

  3.3 柔性加工系统和自动化生产线

  多品种小批量木材加工,特别是家具工业可以逐步采用柔性加工系统。柔性加工系统是一种由计算机控制的制造系统,由CAD/CAM、数控机床、机器人、自动化运输和仓库等系统组成,生产过程由一中央计算机调度,各工位由若干计算机控制。而产量大的家具生产适合专用机器组成的自动化生产线。

  3.4 计算机和信息技术的应用

  3.4.1 电子计算机已广泛用于CNC加工中心,柔性加工系统和自动化生产线中。

  3.4.2机器人在木材加工中主要用于一些沉重、有危险、有害于健康的作业,如:搬运、装卸、装配、研磨、喷涂等。

  3.4.3工件识别系统可用来识别和跟踪工件,该系统按“指印法”起作用,有助于高分辨率的图像处理技术对工件木材和人造板的特有结构进行扫描,并可对工件进行跟踪。另外,可将生产技术数据和顾客有关的数据贮存于“指毁文件”中。

  3.4.4木材和人造板在家具、建筑、车辆、船舶、医疗器械、广播器材和通讯行业应用时的质量检测设备也是木工机械的开发方向。原木数控检测设备是现代制材、贮木场、海关和家具厂必备的设备。将来在木材加工中采用自动化质量检验技术,将高功效计算机用于图像处理在线测量系统和应用神经网络技术等可能开发出智能化制造系统。

  3.4.5利用互联网技术可以进行机器和设备的远程维修,使生产系统联网。

  4 结束

  数控技术在木工机械(包含家具机械、人造板机械)的广泛应用是推动木材加工技术进步的重要途径,是实现生产自动化、柔性化、集成化、网络化的基础。我国木工机械的数控化已经势在必行,从现在就必须开发各种木工机械的数控化技术,逐步使我国的木工机械向高精度、高质量、集成化方向发展。

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(责任编辑:JQDZW)
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