机械工程毕业设计-数控旋切机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 目前我国 在旋切机产品的 开发利用方面已具有相当的规模和水平 无卡 轴旋 切机的应用 大大提高了木材 的利用率 但由 于起步较晚 在 技术和产品可 靠性 方面都存在一定的问题 数控 旋切机的研发 就是将数控技术 应用于木材加 工设 备 实现旋切 机的数控控制 并通过对传统旋 切机结构的优化 设计 达到改 善旋 切机的加工性 能 提高旋切机 旋切的单板厚度 的加工精度和自 动控制程度 提升 胶合板整体质量的目的 也是胶合板行业发展的需要 本次 课题 设计 的主 要任务 是在 机械 式旋切 机的 基础 上 用 件 据 旋切参数 通 过辅助设计进行仿 真分析优化 使旋切机机械结 构最 简单 用材最 少 既能满足工 艺要求 又能保 证足够的寿命 并研发出数控 旋切 机 在 控制系 统的设计 中 利 用固高 公司的运 动控制 卡 (驱动 器 电机等构 成 C 的数 控系统硬件 利用 C 语言设计 旋切机的数控软 件 构成 生学数 控旋切系统 在搭建 的试验平 台上完成相关的 试验和研究工 作 经测试 该机 具有整机结构简 单 旋切力大 加工范围宽 各 种参数屏幕显 示 旋切过程监控 点 故障跟踪显示 单板厚度误差 小 自动化程度 高 性能可靠 等特 关 键 词 论文类型 数控技术 应用研究 运动控制卡 旋切机 数控旋切机 I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 Ch e a at a of g wo od . n on g be by of al of d an d In wh q is of of of to nu e of o f C v m, ch th e wh g ce of of g, s r v I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 nu ap 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 章 绪 论 第 1 章 绪 论 课题 的背景和 意义 随着我国经济建设的快速发展和城乡居住 条件要求的提高 对胶合板的 需求 量愈 来愈 大 对产 品质 量 要求 愈来 愈高 这 就极 大地 促进 了我 国胶 合板 业的 发 展 使得板材机械具有良好的发展趋势 随着 现代工 业的飞 速发展 ,普通 机床已 不能满 足加 工精度 及提高 劳动生 产率 方面的要求 集微电子技术 计算机技术 机械技术于一 体的数控机床 的出现 使加工精度提 高 产品制造周期缩短 且改善了工作环境 大大提高了 劳动生产 率 因而数控技术越来越受到生产企业的重视 数控机床得到了广泛的应用 旋 切机行业也不例外 数控旋切机的研发和应用势在必行 旋切机是 胶合板生产中的 关键设备 在很 大程度上决定 了单板和胶合板 的质 量 如果将数控技术应用于旋切机并设计生产出数控旋切机 投入成本虽然 会稍 微高了一点 但提高了单板加 工 的质量和生产 率 减少了劳动 强度 提高了 自动 化程度 缩短 了产品制造周期 同时用数控系 统取代机械旋切 机笨重的凸轮 凹道 结构 使旋切机结构简化 降低了消耗和污染 国内 外研究现 状 1 国内研究现状 在我国 单板旋切机已有 较长的使用历史 我国人造板机 械制造业发展 经历 了一个从无到 有 从小到大 从测绘仿制到自 行研究的全过程 近年来 我 们已 明显 意识 到森 林资 源的 危 机 我国 的旋 切机 的研 究正 在木 材高 效利 用 方 面做 文 章 研制出了 木材利用率高的 旋切机 即无卡 轴旋切 这种旋 切机与传统的 旋切 机不同 传统 的木材旋切采用 有卡轴旋切 这 些机械式的单卡 轴旋切机 由 于存 在卡芯 小于 一定直径的木材 就无法旋切 木 段旋切后的剩余 木芯直径大 一般 为 60 右 浪 费 木 材 卡 头 直径 越 大 木 段 旋切 后 的 剩余 木 芯 直径 也 越 大 这无疑是给日趋枯竭的木材资源雪上加霜 如果采用卡头 直径小 在旋 切大 直径木段时 由于木段 和卡头 的接触面太小 木段承受不了切 削所需的扭矩 而 使木段拧芯出 现打滑现象 为 了解决此问题 研制开发了液压 双卡轴旋切机 即 当木 段直 径大 时 用大 卡头 旋 切 当木 段旋 切一 定直 径后 自 动改 用小 卡头 旋 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 切 河南科技大学硕士学位论文 这样 木芯 直径 有所 下 降 但当 木段 旋切 到一 定的 直径 后 由于 卡头 的轴 向 力 刀体和压 尺的共同作用 会使木段出现弯 曲 或卡头与木 段相接触处的 木材 1 出现劈裂现象而不能正确旋切 故木芯直径仍较大 无卡轴旋 切机没有用来夹 持原木的卡轴 靠驱动辊驱动原 木进行旋切 由于 没有 卡轴 减小 了剩余 木芯 直径 使木 材利用 率提 高 10% 以上 可把 木段最 小 直径旋 到 40 右 无 卡轴旋 切机的 研制成 功使我 国的胶 合板设 备有了 一个 较大进步 如北京林业机械研究所研制 成功的 无卡轴旋切机 取得了国家实 用新 型发明专利 填补了小径木和 木芯旋切单板国 内空白 由江西 第三机床厂和 镇江 林机厂生产的 无卡轴旋切机 不仅大量地满足 了国内胶合板企 业需要 而且 还远 销东南亚数国 近几十年来 在科研单位 大 专院校 设备生 产厂家的共同 努力 下 消化和吸收了日本 意大 利 芬兰等发达国家单板旋切设 备的先进技术 例 如 信阳木工 机械股份有限公 司 从 70 年代 开始在单板旋切 设备的开发和 研制 方面进行着不懈的努力 目前 该公司的单板旋 切设备已经系列 化 技术水平 已接 近国外先进水 平 我国的有关 科研 设计和高 等林业院校等单 位 在基础理 论研 究 高 性能 测试 新产品研制方面已做了大量工作 促进了旋切机设计水平的提 在旋切机的控制方面 绝大多数胶合板生产厂家在单板生产过程中 主 要采 用机械和人工 操作相结合 自 动控制程度低 劳动强度大 加 工精度不高 影响 胶合板产品的 质量 以单片机 为核心研制成的 圆木旋切机自动 控制系统 既 可以 按加工厚度要求进行单板旋 切 还可以跟踪进 刀量和圆木旋转 速度来保证单 板加 工厚度 均匀性 并且 使圆木 剩余木 芯部分 直径减 小为 40 右 但由于单片 机的特性 在 实际加工中还有 一些问题没有办 法解决 如操作 2 显示全是数 码 对具体应用的操作工人来说并不是太方便 2 国外研究现状 故受到一定的限制 在工业发达国家单板旋切机的研究已经达 到了较高的水平 单板的制造 精度 和加工 质量越 来越 好 如 国外精 密旋切 机旋切 单板的 厚度精 度可达 了防止单板的 开裂和对旋转木 段的制动 目前 一些国家已采用 辊子压尺代替 传统 的平压 尺 1970 年加 拿大进 行了游 控压尺 的试 验 该压尺固定安装 压尺 架用 气动控制 可 作水平移动 用 这种压尺对木段 加压稳定 法国 美国和加拿 大试 制了一种振动 式旋刀装置 可 提高单板质量 日本发明一种微调装置 使旋 切精 度进一步提高 此外 国外几个主要生产胶合板的国家 在提 高旋切速度和 提高 木材利 用率方 面都 取得了 进展 如意大 利安格 洛克里 莫纳公 司制造 的 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 章 绪 论 等型号的旋切机是比较先进的 该机 带有自动伸缩双 卡轴和加压装 置 3 转速一般为 200 产效率达 70M /人 / 日 加拿 大的油 压 双卡 轴 并带有 抗弯装 置的 旋切机 转速 300r/德 美国 加拿 大 等国 还在旋 切 机上装有厚度 自动调节装置 可缩短改变厚度 的调整时间 为 了提高旋切机 的生 产能力 西德 美国 加拿大 芬兰 意大利 等国的旋切机上 均装有自动 伸缩 双卡轴和防止 木芯弯曲的加压 装置 以及木段 转速自动调节器 等 因此可使 木芯 直 径 减 小 在 理 论 研 究 方 面 一 些 国 家 也 取 得 了 很 大 的 进 展 如 加 拿 大 司的 专门研究 单板旋切基本理 论 司在单板研 究上也有很大的成就 法国 C 械加工实 验室的 研究了高密度 木材 旋切的瞬间相位交点改进的变化 他们用大量研究试验找出了切削速度和切 削角 对旋 切质 量的 影响 并 研究 了 切削 力和 这些 因素 的关 系 为了 探索 新的 旋切 技 术 国外正在研究试验用超声波进行单板旋切 论文 的主要研 究内容 1 本课题是在机械式旋切机成熟设计 的基础上 用 件 据设 计的要求 (加工剩余木材的尺寸 )来构建机 械系统的模型 利用 高级仿真分析 功能进行分析 确定相应的结构 方案 用自上而 下的设计理念 对机 械系 统进 行 设计 型数控旋切机 并 与南 阳 高新 大海 人造 板机 厂 联合 开发 研制 出 400C 2 旋切机控制系统是利用固高运动控制卡 (驱 动器 电机以及 C 语言编写的数控软件等进行设计 使旋切机实现数控控制 3 在单板旋切过程中 可以根据木材及生产工艺状况 预先设定各种工 艺参数 达到自动控制整 个单板生产过程 从而大大降低劳动强度 简化操作过 程 提高生产效率和产品质量 4 减小剩余木芯直径 提高单板出板率 目前 无卡轴旋切机的木芯直 径可减小到 40通过进一步的优化设计 可使木芯剩余直径进一步减少 论文 的组织结 构 本论文共分以下五章 : 第 一章 绪论 部分 简 要说 明 此项 研究 工作 的课 题来 源 义 研究现状等 并在此基础上介绍论文涉及到的工作 相 关背 景和 研究 意 计 第二章介 绍了旋切机的组 成及分类 介绍 了数控旋切机的优点和必要性 基本 原理和相关参 数及其相应的参 数设 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 河南科技大学硕士学位论文 第三章介绍了数控旋切机的机械系统的设计 概括介绍了软件的应用 了主要部件的计算和特殊处理 以及样机的主要参数和结构等 突出 第四章介绍了数控旋切机的控制系统的设计 介绍硬件的具体应用 软 件的 功能和特点的介绍 展示了产品 突出体现整个系统的实用性 第五章结 论 对本论文进 行了工作总结 并对数控旋切 机的提出了有待 进一 步的研究并对其发展方向进 行展望 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 旋切机简介 第 2 章 旋切机简介 旋切 机的组成 及分类 旋切 机的组成 旋切机主要由卡轴箱 刀床 刀床进给机 构 机座 主传 动系统及操纵 控制 系统等部分组 成 卡轴箱分左 右两部分 用 来夹持并带动木 段旋转 刀床 用于 安装 旋刀 和压 尺 并根 据 旋切 的单 板厚 度来 调节 压尺 位置 以 保证 所需 的压 榨 率 刀床进给 机构由进给箱及 进刀座两部分组 成 进给箱用来 改变单板的旋 切厚 3 度 而进 刀座把进 给箱输出轴 的旋转运 动变为刀 床的直线进 给运动 现代 大型 旋切机还设有 防弯压辊装置 以上部件都装在机座上 机座用 型钢焊接或用 铸铁 铸成箱形结构 具有良好的强 度 刚度和抗振 性能 为了排除 木芯 有的旋 切机 的机座上设有排料口 在地基 下设有地沟 用 链式或带式运输 机把木芯运走 主 传动主要是给卡轴或主运动辊提供足够的动力 让要 料在旋切 过程中不至于 转速 变化而影响单板厚度 主传动 的功率是旋切机 中耗能最大的部 位 操纵控制 系统 主要通过对操纵把柄的位置转换来实现旋切的各个功能 旋切 机的分类 旋切机按 木段是否绕自身 轴线旋转 可分 同心旋切和偏心 旋切两类 同 心旋 切机中又分有卡轴旋切机和无卡轴旋切机两种 在有卡轴旋切 机中木段可由 卡轴 驱动 也可由卡轴与动力防弯压辊或与刺盘联合驱动 有卡轴 旋切机按卡轴 对木 段的夹紧方法 可分为机械夹紧 和液压夹紧 按 木段旋切过程 中 使用的卡轴数 又可 分为单卡轴和双卡轴 机械夹 紧的卡轴均为单 卡轴 液压夹紧 的卡轴有单卡 轴和 双卡轴之分 无卡轴旋切机中 的木段是由摩擦 辊定心并驱动的 在偏心旋切 机中 木段可由卡轴 夹紧 比同心旋切的低 或由卡梁 夹紧 偏心旋切 可获得美观的径 向花纹 但生 产率 旋切机按 旋切木段的尺寸 可分为大型 中 型和小型 大型 旋切机可旋切 木段 最大长度 在 2m 以上 木段最大直径可达 型 旋切机旋切 木段的长 度为 1m2m 小型旋切机 旋切木段的最大长度一般在 1m 以下 直径在 0. 5m 以下 5 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 旋切 的基本原 理 河南科技大学硕士学位论文 旋切的一 般方法是 左右卡轴夹紧木段两端并带动其旋转 安装在刀床 上的 旋刀刀刃平行于卡轴轴线并沿其垂直方向作进给运动 加工出等厚的单板如图 2示 沿木段 年轮方向旋切 入 图 2切机原理图 2he of 无论是恒 转速旋切 还是 恒线速旋切 为 了获得一定厚度 的单板 都应 使卡 轴每 转一 转 刀床 的进 给量 保 持一 定的 变化 其 进给 量大 小等 于单 板的 名义 厚 度 改变这个 进给量 就可获 得不同厚度的单 板 在旋切过程 中 旋刀刀刃 在木 段横断面上所走过的轨迹称为旋切曲线 (如图 2示 ) 其运动方程为 r a h 式中 r 木段的瞬时半径 (2 a 阿基米德螺 旋线的分割圆或渐开线的基圆半径 S 旋切单板厚度 极角 是由 方向算起的 h 装刀高度 即旋刀刀刃距卡轴轴线水平面的距离 6 2 2 2 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 旋切机简介 当 h=0 时 当 h 0 时 当 h=- a 时 图 2旋切轨迹 2旋切曲线为阿基米德螺旋线 旋切曲线类似于阿基米德螺旋线 旋切曲线为圆的渐开线 当 旋切曲线分别 为伸长了的或缩短了的渐开线 显然 对于恒转速旋切 刀床的进给运动为匀速运动 60 进给速度 u(mm/s) (2 式中 n 卡轴转速 r/ 旋切单板厚度 木段初始半径 r 0 旋切到木段瞬时半径为 r 所需的旋切时间 t(s) u 2 对于 恒线速 旋切 因其线 速度 v 60 常 量 这 就要求 随着木 段半径的 减 小 其转 速 成 反 比 例 的 增 大 因 此刀 床 的 进 给 运 动 为 变 加 速运 动 进 给 速 度 u ( s) u 即 u r Sv r 2 2 t (2 2 0 7 nS u r r 60(r r) t 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 从木段初始半径 r 0 河南科技大学硕士学位论文 旋切到木段瞬时半径为 r 所需的旋切时间 t(s) 42 式中 v 旋切的线速度 mm/s 2 通过对式 (2导 可得恒线速旋切时刀床的加速度 a( s 4r 4 ) (2 (2 由式 (2(2式 (2(2可见 刀床 的进 给 速度 和加 速度 均 随木 段 半径的减小 即随旋切时间的 增大而增大 当 计算恒线速旋切 的刀床或进给 丝杠 所受 的惯 性力 时 性力 可由 式 (2或 (2求出刀床的加速度 然后 即可 求出 惯 旋切 机技术参 数 旋 切机 的主 要技 术参 数包 括旋 切木 段的 最大 长度 最 大直 径 旋切 单板 的 厚度 旋切刀片的长度 卡轴和卡爪的直径 卡轴转速和主电机功率等 旋切 木段的最大 长度 旋切木段 的最大长度是旋 切机的主要参数 它主要取决于 胶合板等人造 板成 品的幅面尺寸 并考虑热压后 锯边的加工余量 及原木截断的长 度公差和截断 面的 偏 斜 误 差 一 般 情 况 下 旋 切 机 木 段 的 最 大 长 度 等 于 成 品 的 幅 面 尺 寸 加 上 5000国旋 切机的 国家标准 推荐的 旋切木 段最大 长度有 1060320000300 2600种规格 (如表 2示 ) 左右卡轴顶尖之间的最大距离为旋切木段 的最大长度加 上 10 0右 以 保证卡轴的顶尖与木段的端面之间有足够的装卸间隙 左右卡 轴顶尖距离的 变化 范围决定了卡轴的最大伸出量 由于考虑一种 规格的旋切机也 能够兼顾旋切 更短 些的木段 而卡轴的伸出量 较大 会使其刚度受到影响 6所以 为保证卡轴在 旋切 短木段时能有足够的刚度 旋切机应附有中心架 8 2 2 (r r ) t 2 2 S v a 2 3 2 2 S v a (r t) 2 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 旋切机简介 表 2 我国旋切机产品的规格尺寸 /2ur 旋切 木段的最大 直径 旋切木段的最大直径为旋切机的第二主参数 它应与旋 切木段的最大长 度相 适 应 对应于 每一种旋切木段 的最大长度 旋 切木段的最大直 径有多种规格 当 旋切木段的最 大直径确定后 旋切机卡轴轴线 距机座的高度及 刀床距卡轴轴 线的 最大距离也就 相应确定了 大 100右 通 常 卡轴轴线距机座的高度比旋切木段的最大 半径 旋切 单板的厚度 我国旋切 机旋切单板的 厚度范围为 外特殊用途旋切 机旋 切单板的 厚度 最厚 可达 12 薄可达 据旋切 机的用途 一般 可选择 305 0 余种 不同规 格的旋 切厚度 旋切单 板的厚 度范围 及厚度 规格的 数 量基 本上 决定 了旋 切机 进 给箱 的结 构及 尺寸 据 它 是设 计旋 切机 进给 箱的 主要 依 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 旋切 刀片的长度 河南科技大学硕士学位论文 考虑到左 右卡轴夹紧木段 时 木段的轴向 位置与旋刀的偏 差 旋刀的长 度要 比旋 切木 段的 最大 长 度长 15000 片的其余尺寸参数一般为 宽 度 18000度 16角 20左右 卡轴 和卡爪的直 径 旋切机卡 轴和卡爪的直径 不仅决定着本身 的强度和所能传 递的最大扭距 同 时还影响着木芯的直径 因此 必须合理选择 卡轴直径主要由 旋切木段的最 大长 度和最 大直径 决定 例 如单卡 轴的卡 轴直径取 703 0于双卡轴 内 卡轴的直径取 75 20卡轴直径取 15020切 木段的 最大 长度和最大直径大 以上数值大则取大值 小则取小值 单卡轴旋切机通常配有一组不同直径的卡爪 以传递不 同的扭矩和减小 木芯 的直径 但在旋切中更换卡爪很不方便 且影响生产率 对于 双卡轴 小卡 爪的 外径与内卡轴直径相同 而大 卡爪直径大于外 卡轴直径 8这样 它既能保证 最大 的出材率 又能满足所需传递最大扭矩的要求 旋切 机卡轴转速 卡轴转速 既决定旋切机的 生产效率 也影 响旋切单板的质 量 目前 一 些先 进 的 旋 切 机 采 用 可 控 制 直 流 电 动 机 来 实 现 恒 线 速 旋 切 180r/ 240 r/ 旋切速度达 3m/s 常 用 的 最 高 转 速 为 旋切 机主电动机 功率 旋切机主 电动机功率与多 种因素有关 例 如旋切木段的树 种 状态 旋 切长 度和速度 旋刀的研磨角和后角 压尺的形式和压榨率等 为 了粗略估算旋 切机 主电动机的功率 N(式中 l 木段长度 用 2验公式进行计算 (2 v 旋切速度 m/s K 单 位 切 削 阻 力 N/ 东 北 松 K =260240 对 水 曲 柳 K=250300 对阿必东 K=350400 机械效率 10 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 为了充分利用 主电动机功率 第 2 章 旋切机简介 在应用上式 进行计算 旋 切速度取最大 值时 单位切削阻力应取中等值 数控 旋切机 当旋切的木材较硬时 可适当降低旋切速度 随着科学 技术的发展和人 们对生活的质量 水平的要求不断 提高 家装业 是最 好的体现 旋切机数控化成 为必然 数控旋切机在性能 结 构上与机械式 旋切 机有很大改进 主要表现在以下几个方面 改进 单板质量 提高生产效率 优质高效是任何设备努力追求的目标 数控旋切机采取了下列措施 1 旋切机 的刀床 进给装 置中采 用了滚 动丝 杠 它 具有磨 损 小 机械效率 高 运动平稳和精度高的特点 使进刀精确 单板厚度均匀 2 在刀床 结构中 采用压 尺机动 操纵 使压尺调整方便 精确 同时消除 了压尺在旋切中的振动 提高了旋切单板的质量 3 采用多刀旋切机 旋 切时首 先由底 部的旋 刀将 木段旋 圆 然 后由主 旋 刀旋出连续的 单板带 刃而降低板面质量 减少了 主旋刀的油刀 次数 避免了 因主旋刀刃口细 小的崩 4 用步进电机驱动 可作无级调速 实现恒线速旋切 充分利 用数控 系 统的能力 度达 5m/s 大大提高了生产效率 目前卡轴的 最高转速达 400r/大旋 切速 间 5 采用友 好的人 机界面 简单 好用 自动 化程度 高 缩 短了辅 助操作 时 自动 控制程度高 数控旋切机实现了旋切前后工序的连续化 和自动化 子计算机控制 使得各工序的 自动化及连续化 达成极至 措施 采用 自动监测装置 和电 数控 旋切机采取了 以下 1 采用高 速自动 定心上 木装置 把旋切前的准备工序和旋切工序形成自 动连续的生产能力 2 有卡 无卡 自 动转换 用率 使剩 余的 木芯直 径进一 步减小 提高 木材的 利 3 便于开发 很容易和其它的设备结合形成生产线 11 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 加工 范围扩大 河南科技大学硕士学位论文 绿色化 由于木材 资源越来越缺乏 利用速生材 小径木和劣质 材旋切成单板以 及减 小木芯直径 有 提高木材利用率 就成为迫切需要解决的问题 具 体采取的措施 主要 1 采用双卡轴 可使木芯直径减小到 60右 2 3 4 采用防弯压辊防止细长木段弯曲保证旋切质量 采用动力压辊防止木段打滑 解决腐心木材旋切问题即采用双辊 有卡 无卡自 动转换 充分 实现无 卡轴 旋切功 能 使 木芯直 径减小 到 15右 5 控制系 统采用 数控化 大大 简化 了机械 结构 在机械式旋切机中 单 板旋切机进给 是由凸轮机构的 盘状沟槽凸轮 控制的 命狠 劲加 大凹 道的 厚度 和 改变 材料 如用 厚达 55235 钢的盘状沟槽凸轮 厂家为了延长机器的使用寿 铸 钢来 替 代原 来 30厚 6 双卡轴 与无卡 轴的自 动转换 使得原来需要两台旋切机的任务只用一 12台就可以完成 那么节约了多少材料可想而知 同时也节省了能源 本章 小结 本章对旋切机主要的组成和分类进行了介绍 对旋切机 的工作原理和技 术参 数进行了认真 分析 对数控旋切机在改进单板质量 提高生产 效率及自动化 控制 程度和扩大加工范围等方面的功能和特点作了叙述 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 章 数控旋切机机械系统 第 章 数控 旋切 机机 械系 统 机械系统设计方法 在有关旋切机的设 计中大都延用了 原来的自下而上 的方法，本课题设 计用了 自上而下的方法，设计思想简图如图 3示。 最小剩余木芯 无卡旋切机构 小卡头德确定 大卡头的确定 压头及柔化处理器 刀床及进给系统 机架 数字控制系统 数控旋切机 图 3参数确定过程方框图 3he of 根据设计目的先确 定 最小剩余木径 ，根据滚轮运动 学为依据，确定动 力辊和 防弯压辊，当然切 刀也就显形了； 根据三者的具体位 置关系利用 析 找到此 时的最大旋切木段直径， 这个值就是 有卡转换为 无卡旋切的最小剩余木 径，我们 可以找出小卡头的 设计尺寸；根据其 夹持特点，确定大 卡头尺寸；接下来 就要考 虑压头及其柔化处 理器的设计；通过 以上的设计，基本 上把要加工的木料 尺寸及 其位置就确定下来 了，再设计刀床及 其进给系统；根据 以上所有的内容再 进行机 架的设计，整个机构可以用 件仿真 校验、修 改、定型 ；最后与由 固高运动 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 河南科技大学硕士学位论文 控制卡 (以及 C 语言编写 的数控软件、驱 动器、电机等构 成的数 控控制系统结合就形成了数控旋切机。 无 卡 机构 的 建 立 近年来，我们已明 显意识到森林资 源的危机，我国 的旋切机的研究正 在木材 高效利用方面做文 章，研制出了木材 利用率高的旋切机 机械式的单卡轴旋 切机， 由于存 在卡 芯， 小于 一定 直径 的木 材就 无法 旋切 ，木 段旋 切后 的剩 余木 芯直 径 大，一般为 7 0右， 浪费木 材；无 卡轴旋切 机没有 用来夹 持原木的 卡轴， 靠 驱动辊驱动原木进行旋 切。由于没有卡 轴，减小了剩余 木芯直径，使木材 利用率 提高 10%以上，可把木段最小直径旋到 40右。 数控旋 切机 中根据 受力 情况 ：旋切 时旋 刀和 压尺对 木段 的作 用力如 图 3 示。旋切 时旋刀 对木段的 作用力 有切削力 力 对木 段的挤 压力 削 力与旋刀相对木段 的运动方向一致， 其大小与木段的树 种、旋切长度以及 切削条 件等因素有关 。劈 力是旋刀前面作用 于单板带并使它反 向弯曲的力，导致 木材沿 切削力作用方向劈 裂，在单板背面形 成大量裂纹，它主 要由切削角、树种 及切削 条件等决定。旋切对 木段的挤压力指向并 垂直于木段表面， 在很大程度上 取决于 旋切条件，如旋切 后角和木段直径。 有压尺作用时旋刀 对木段的作用力与 没有压 尺作用时相比是有 些差别的。它还应 包括由压尺引起的 附加作用力。旋刀 作用于 木段的合力 平行四边形合成 。 图 3 旋切和压尺对木段的作用力 3s to 压尺对木段的作用力有压榨力 及摩擦力 榨力通过旋刀刀刃指向木 段，它与压榨率及压尺形式有关。压尺与单板的摩擦阻力与压榨力及单板和压尺 间的摩擦系数有关。压尺作用于木段的合力为 刀和压尺对木段的总作用 力 R 由于影响的因素很多，可按单位旋切长度上的切削阻力来估算，其作用方 向与水平面的夹角 ? 在 40 70。 14 14买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 章 数控旋切机机械系统 根据旋刀 的切入 位 置和 剩余木 芯直径 可用 件建 模，经 运动仿 真分析 ， 最后确定主动辊的 参数，主动辊与刀 具形成的内切圆就 是，剩余木芯直径 大小， 以及两 主动 辊的 夹角 等就 相应 的确 定了 。接 下来 根据 刀具 和主 动辊 ，选 定压 头 （压辊）的参数。其结构关系如图 3示。 图 3无卡加工最终结构关系 3由于主动辊 的存在， 那么它的 结构形式决 定了夹持 圆木的最 大直径 D 其 值计 算过程如 图 3- 4 所示， 这时的压 头的作用 也同样是 一个主动 辊。在图 3， 已知 主动辊 1 3 的半 径都为 r ，利用在软件 中检测到主 辊 1、 2 的中心线与主辊 3 之间的 距离为 L，可得，木材的半径 R 为： L R r H R r (3 得： 2 L 图 3无卡旋切机最大夹持示意图 3he of on 15 2 2 2 2 L H Rr (3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 有 卡 机构 的 建 立 河南科技大学硕士学位论文 有卡轴旋切系统主 要由卡轴箱、刀 床、刀床进给机 构、主传动系统及 卡爪转 换等部分组成。卡 轴箱分左、右两部 分，用来夹持并带 动木段旋转，因为 其卡爪 结构，木芯的打滑 可能性减小，从而 提高了旋切质量， 双卡轴中，小卡爪 的外径 与大卡轴内径相同，而 大卡爪直径大于外卡 轴直 径，这样，它既能保 证 最大的出 材率，又能满足所 需传递最大扭矩的 要求。大、小卡爪 可换，使其可夹持 的木材 直径大大加大，从 而扩大了加工范围 。刀床用来安装旋 刀和压尺，并根据 旋切的 单板厚度来调节压 尺位置，以保证所 需的压榨率，双卡 头置于卡轴箱内， 由行程 开关来 判断 木径 的大 小将 信号 传给 数控 系统 ，数 控系 统指 令双 卡头 转换 电机 工 作，驱动相应的机械机构，来完成大、小卡头自动转换的功能 。 刀床由主滑座直接带动，沿主滑道作进给运动。为使刀床在旋切过程中运动 平稳，必须提高主滑座运 动的平稳性。合理安装丝杠位置对保证刀床进给系统有 着重要意义。 在旋切过程中，木 段对旋切和压尺 的反作用力将通 过刀床的凸耳作用 于主滑 座上；同时，进给 丝杠的进给力又通 过主滑座传递给刀 床。为提高主滑座 工作的 平稳性和抗振能力 ，设计时应