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木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的研制和應(yīng)用 木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的研制和應(yīng)用

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木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的研制和應(yīng)用

新聞來源:網(wǎng)絡(luò) 發(fā)布時間:2012-10-20

        木制樓梯扶手彎頭的加工一直是困擾木制樓梯扶手加工企業(yè)的難題,受當(dāng)前扶手彎頭加工方法的限制,生產(chǎn)率和質(zhì)量都滿足不了市場的需要,嚴(yán)重影響著木制樓梯扶手的廣泛應(yīng)用。東北林業(yè)大學(xué)林業(yè)與木工機械工程技術(shù)中心研制與開發(fā)的木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床,具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、機床成倍低的特點,完全符合我國木制樓梯扶手加工企業(yè)的需要,可為企業(yè)在市場競爭中創(chuàng)造可觀的市場利益,是木制樓梯扶手加工企業(yè)值得擁有的、高檔次的、經(jīng)濟實用的專用樓梯加工機床。

        1.木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的研制

        由于木制樓梯扶手彎頭是一個典型的空間曲面型零件,運用普通木工機床及仿形機床很難保證加工面的形成。為此,利用數(shù)控機床加工,通過調(diào)用預(yù)先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序,實現(xiàn)木制樓梯扶手彎頭的在線自動加工,該加工方法不僅減少了許多輔助模具和夾具,而且提高了木制樓梯扶手彎頭的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的研制充分體現(xiàn)了如下幾點:

        1.1運動性能好,加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠

        通過對木制樓梯扶手彎頭零件的分析,可知木制樓梯扶手彎頭是由四個空間曲面組成的,頂面、帶凹槽的底面和兩個側(cè)面,其中兩個側(cè)面的曲線輪廓形狀是相同的,四個面是以端截面的縱向中心面對稱的;端截面中心的法向中心線的形狀形成了木制樓梯扶手彎頭的空間形狀。采用三把成型銑刀加工木制樓梯扶手彎頭零件,可以保證四個空間曲面的曲線輪廓形狀,只要成型銑刀的運動軌跡與木制樓梯扶手彎頭端截面中心的法向中心線相平行,分三道工序就可加工出成型的木制樓梯扶手彎頭。

        木制樓梯扶手彎頭端截面中心的法向中心線是一條空間曲線,是上行直線、下行直線河空間轉(zhuǎn)接弧線組成的,根據(jù)空間轉(zhuǎn)接弧線形狀的不同沒,可以得到不同形狀的空間樓梯扶手彎頭,一般常用的是空間轉(zhuǎn)接圓弧。現(xiàn)以空間轉(zhuǎn)接圓弧形成的空間樓梯扶手彎頭形狀為例,分配機床的運動,建立符合笛卡兒坐標(biāo)規(guī)則的直線坐標(biāo)系,空間直線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動;空間曲線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外,還要保證圍繞X、Y兩條直線坐標(biāo)軸的擺動(A、B兩個方向運動),即空間轉(zhuǎn)接圓弧需要保證刀具與工件X、Y、Z、A、B五個方向的相對運動,由于該圓弧繞Y軸的擺動非常小,不影響木制樓梯扶手彎頭的加工質(zhì)量,可忽略不計的。因此,加工木制樓梯扶手彎頭只需要保證刀具與工件X、Z、A、B四個方向相對運動即可。分配相對運動時,如果把運動全部分配給刀具或工件勢必增加該部件的重量,使該部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,影響加工質(zhì)量,在采用均勻分配的方式,即刀具完成Y、Z兩個方向的相對運動,工作臺及工件完成X、A兩個方向的相對運動。通過合理分配機床的相對運動簡化了機床的傳動和嘉購尺寸,也保證了機床的運動性能及加工質(zhì)量的穩(wěn)定。

        1.2機床機構(gòu)簡單應(yīng)用面廣

        根據(jù)對木制樓梯扶手彎頭的裝夾方案和工藝內(nèi)容的分析,確定專用數(shù)控加工機床為立式結(jié)構(gòu)。常見的立式機床布局有龍門式、立柱式河單臂式3種。單臂式機床支承件市由床身、立柱和橫梁三者的結(jié)合,具有可加工橫行尺寸較大的工件,運動學(xué)性能好,機床的占地面積較小的特點,因此,單臂式機床的結(jié)構(gòu)最能滿足木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的要求,故笨木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床采用單臂式X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動結(jié)構(gòu)形式。

        通過對木制樓梯扶手彎頭的空間結(jié)構(gòu)分析,得出采用三把成型銑刀,分三道工序即可加工木制樓梯扶手彎頭,其中木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的刀具保證Y、Z兩個方向的相對運動,工作臺及工件保證X、B兩個方向的相對運動,由于三道工序的夾具也與木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床工作臺具有相對運動。因此,減少了木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的運動維樹,簡化了結(jié)構(gòu),降低了成本。

        在木制樓梯扶手彎頭三道工序的加工中,木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床保證刀具Y、Z兩個方向和工作臺X方向的相對運動,夾具保證B方向的相對運動,其中Y、Z、X方向的相對運動通過調(diào)整木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床的程序即可得到,B方向的相對運動則需要通過三套專用夾具來保證。因此,在木制樓梯扶手彎頭加工中,即可以采用三臺專用數(shù)控加工機床、三套夾具完成三道工序的加工,也可根據(jù)加工企業(yè)的實際情況,采用一臺專用的加工機床、三套夾具來完成三道工序的加工。這種生產(chǎn)模式既滿足大型木制樓梯扶手彎頭加工企業(yè)資金雄厚、生產(chǎn)及廠房規(guī)模大的生產(chǎn)需要,同時又適合中、小型加工企業(yè)自己薄弱、生產(chǎn)及廠房規(guī)模小的實際需求。

        1.3機床操作簡單,安全性高

 

        木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機床是通過調(diào)用預(yù)先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序,實現(xiàn)木制樓梯扶手彎頭在線自動加工的,即以木制樓梯扶手彎頭的數(shù)學(xué)描述理論為基礎(chǔ)的,改變描述參數(shù)的參數(shù)值,可得到不同形狀和尺寸的木制樓梯扶手彎頭。因此,加工時,只要技術(shù)人員預(yù)先編制好所需加工的木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序。