數(shù)控技術在木工機械(包含家具機械、人造板機械)的廣泛應用是推動木材加工技術進步的重要途徑,是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、柔性化、集成化、網(wǎng)絡化的基礎。我國木工機械的數(shù)控化已經(jīng)勢在必行,從現(xiàn)在就必須開發(fā)各種木工機械的數(shù)控化技術,逐步使我國的木工機械向高精度、高質(zhì)量、集成化方向發(fā)展。
目前,國外木工機械產(chǎn)品的90%已經(jīng)數(shù)控化,而我國則不到5%。與此同時數(shù)控成本正在逐漸下降,而且大多數(shù)木工機械的無級變速使得數(shù)控化相對更加容易;數(shù)控可以減少許多輔助模具和夾具,可以簡單的連線和自動化;一臺計算機控制多臺設備,一些原來必須雇傭高級技術工人的崗位現(xiàn)在只用一般操作工人即可,大幅度降低了產(chǎn)品成本,提高了勞動生產(chǎn)率。
1 木工機械數(shù)控技術的特點
木材加工數(shù)控技術是由金屬加工中的數(shù)控技術逐漸發(fā)展轉(zhuǎn)變而來的。它是根據(jù)木材機械加工工藝的要求,使用電子計算機對整個加工過程進行信息處理與控制,解決復雜、精密、多品種、中小批量木質(zhì)產(chǎn)品加工問題,實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的過程,是木工機械設備中最復雜、科技含量最高的技術。在木質(zhì)材料機械加工中廣泛利用數(shù)控技術可以使自動化程度和加工能力大幅度提高。
1.1 數(shù)控加工技術與通用機床加工的區(qū)別
數(shù)控加工與通用機床加工在方法和內(nèi)容上的不同之處主要表現(xiàn)在控制方式上:用通用機床加工時,就某一道工序而言,其加工步驟、機床運動次序、走刀路線及相關的切削用量的選擇,都是由操作工人依據(jù)個人的經(jīng)驗和工藝規(guī)程來考慮和確定,并用手工操作的方式控制的。如仿型銑床,其加工過程可以實現(xiàn)自動化,但其控制方式是通過靠模和氣動或機械壓緊仿形機構實現(xiàn)的;而在數(shù)控機床加工中。則是預先將各種操作內(nèi)容和機床動作,按規(guī)定的數(shù)碼形式編排成程序記錄在控制介質(zhì)上,實現(xiàn)人與機床的聯(lián)系,加工時,控制介質(zhì)上的數(shù)碼信息輸入數(shù)控機床的控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)對輸入信息進行運算與控制,并不斷地向直接指揮機床運動的機電功能轉(zhuǎn)換器件、機床伺服機構發(fā)送脈沖信號,伺服機構對脈沖信號進行轉(zhuǎn)換與放大處理,然后由傳動機構驅(qū)動機床按所編程序進行運動,就可以自動加工出所要求的零件形狀。
1.2木材加工機械數(shù)控技術的特點
1.2.1數(shù)控加工過程按輸人的程序自動完成,自動化程度高,加工工藝內(nèi)容具體。
1.2.2數(shù)控加工的定位精度和重復定位精度高,加工零件的一致性好、質(zhì)量穩(wěn)定。
1.2.3多數(shù)數(shù)控機床采用工序集中的方式,生產(chǎn)效率高。
1.2.4無需很多復雜的工藝裝備,通過編制程序或改變程序把形狀復雜和精度要求高的木質(zhì)零件加工出來,縮短了產(chǎn)品的研制周期。
1.2.5便于實現(xiàn)CAD/CAM,實現(xiàn)產(chǎn)品的快速開發(fā)。
1.2.6盡管近年來木材工業(yè)中的加工中心采用多刀軸和柔性加工單元,但與多工位專用機床形成的生產(chǎn)線相比,其生產(chǎn)規(guī)模和效率方面仍有較大差距。
1.2.7加工中難以調(diào)節(jié)、自適應性差。
1.2.8由于數(shù)控加工中機床設備費用和準備周期長的特點,加工成本高、維護困難。
2 國內(nèi)木材加工機械數(shù)控技術的應用現(xiàn)狀
到目前為止,我國的數(shù)控木工機床已經(jīng)形成了自己獨立的研究與生產(chǎn)體系,但規(guī)模仍不大。據(jù)初步統(tǒng)計,具有一定生產(chǎn)能力的企業(yè)僅有幾十家,如上海躍通木工機械設備有限公司、山東百圣源集團有限公司(原威海木工機械有限公司)、萊州精密木工機械有限公司及南興木工機械有限公司等。數(shù)控技術應用只限于鏤銑機床、砂光機、精密裁板鋸及開榫機等幾個品種,其產(chǎn)品的主體技術水平仍停留在國外第一代數(shù)控技術水平上。在國內(nèi),具有高性能、高產(chǎn)量、高速度、重切削、復合加工工作臺的數(shù)控鏤銑機也屢見不鮮,已經(jīng)和國際接軌,銑削、十字鋸、立排鉆、橫排鉆、五面鉆頭等主軸頭已經(jīng)普及。
3 我國木材加工機械數(shù)控化的發(fā)展方向
3.1 數(shù)控鏤銑機的數(shù)控化發(fā)展
發(fā)達國家的數(shù)控鏤銑機已經(jīng)基本摒棄了多頭的設計理念,取而代之是多工位自動化換刀和多刀庫連續(xù)工作的設計模式,多是雙工作臺或多工作臺,將加工的工作時間和輔助時間重合,提高勞動生產(chǎn)率。傳統(tǒng)的4頭或6頭甚至l6個刀軸的數(shù)控鏤銑機已經(jīng)沒有了,取而代之是單頭4主軸或5主軸、或雙頭多主軸形式。這種趨勢也是我國研究開發(fā)數(shù)控鏤銑機應該考慮的方向。
3.2 木制品生產(chǎn)線全套數(shù)控設備的發(fā)展
隨著我國家具產(chǎn)業(yè)的擴大,批量生產(chǎn)家具以降低成本、提高利潤和勞動生產(chǎn)率的任務已經(jīng)十分突出哺。數(shù)控成套設備可獨立完成門窗的四面成型、開榫、壓條一次成型、組裝、噴漆、烘干、五金件開槽孔與安裝、塑封與包裝等工序,相比之下,傳統(tǒng)的可以進行通用性加工的數(shù)控鏤銑機已經(jīng)黯然失色,數(shù)控設備的專業(yè)化正在變成一種趨勢。同樣,椅子數(shù)控加工生產(chǎn)線越來越成熟,木制包裝底盤的數(shù)控加工生產(chǎn)線從上料到釘釘子等工序全部自動化和數(shù)控化。木制房屋加工生產(chǎn)線的數(shù)控化將改變木制別墅的加工方式。國外的這些成型技術將成為國內(nèi)的主流產(chǎn)品。但國內(nèi)至今沒有成型的椅子、餐桌等加工成型生產(chǎn)線。由于數(shù)控技術的通用性,各種零件的加工多是矩形多面體表面成型加工、回轉(zhuǎn)體表面成型加工、盤類形體加工、板類零件加工等。
數(shù)控技術一旦完成了上述這些形體的粗加工、精加工、自動上料裝夾、砂光等工序,則數(shù)控生產(chǎn)線的基本技術就已基本完成。隨著科學技術的發(fā)展,家具工業(yè)的模壓成型、開榫、成型、組裝、噴漆、烘干、五金件開槽孔與安裝、塑封與包裝等工序的數(shù)控可能更加專業(yè)化,但這些專業(yè)化設備的數(shù)控開發(fā)更多的是針對具體的產(chǎn)品,設計開發(fā)的任務量大,F(xiàn)階段,我國許多木工機械企業(yè)一般還未達到上述水平的開發(fā),因此,完成國產(chǎn)化的成套數(shù)控化生產(chǎn)線需要提升我國木工機械的設計水平。
3.3 柔性加工系統(tǒng)和自動化生產(chǎn)線
多品種小批量木材加工,特別是家具工業(yè)可以逐步采用柔性加工系統(tǒng)。柔性加工系統(tǒng)是一種由計算機控制的制造系統(tǒng),由CAD/CAM、數(shù)控機床、機器人、自動化運輸和倉庫等系統(tǒng)組成,生產(chǎn)過程由一中央計算機調(diào)度,各工位由若干計算機控制。而產(chǎn)量大的家具生產(chǎn)適合專用機器組成的自動化生產(chǎn)線。
3.4 計算機和信息技術的應用
3.4.1 電子計算機已廣泛用于CNC加工中心,柔性加工系統(tǒng)和自動化生產(chǎn)線中。
3.4.2機器人在木材加工中主要用于一些沉重、有危險、有害于健康的作業(yè),如:搬運、裝卸、裝配、研磨、噴涂等。
3.4.3工件識別系統(tǒng)可用來識別和跟蹤工件,該系統(tǒng)按“指印法”起作用,有助于高分辨率的圖像處理技術對工件木材和人造板的特有結(jié)構進行掃描,并可對工件進行跟蹤。另外,可將生產(chǎn)技術數(shù)據(jù)和顧客有關的數(shù)據(jù)貯存于“指毀文件”中。
3.4.4木材和人造板在家具、建筑、車輛、船舶、醫(yī)療器械、廣播器材和通訊行業(yè)應用時的質(zhì)量檢測設備也是木工機械的開發(fā)方向。原木數(shù)控檢測設備是現(xiàn)代制材、貯木場、海關和家具廠必備的設備。將來在木材加工中采用自動化質(zhì)量檢驗技術,將高功效計算機用于圖像處理在線測量系統(tǒng)和應用神經(jīng)網(wǎng)絡技術等可能開發(fā)出智能化制造系統(tǒng)。
3.4.5利用互聯(lián)網(wǎng)技術可以進行機器和設備的遠程維修,使生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
4 結(jié)束
數(shù)控技術在木工機械(包含家具機械、人造板機械)的廣泛應用是推動木材加工技術進步的重要途徑,是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、柔性化、集成化、網(wǎng)絡化的基礎。我國木工機械的數(shù)控化已經(jīng)勢在必行,從現(xiàn)在就必須開發(fā)各種木工機械的數(shù)控化技術,逐步使我國的木工機械向高精度、高質(zhì)量、集成化方向發(fā)展。
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本文標題:淺析木材加工機械數(shù)控技術的特點及發(fā)展
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