木工机械木工数控加工机床与加工中心PPT课件VIP

1 第九章木工数控机床与加工中心简介 木工数控机床就是指用数字化信号控制的木材加工机床 简称CNC机床 如果CNC机床加工的功能较为全面 铣 钻 刨等 则称为加工中心 CNC机床是现代计算机技术与传统机械加工完美结合的产物 它可实现设计与制造的即时化 并行化 网络化 数字化以及产品的三维立体化生产 可以说它是现代家具与木制品加工机械的发展方向 2 第一节 CNC机床的基本类型 目前国内外生产的CNC机床有多种 根据其加工工艺不同有数控铣床 数控钻床 多功能数控机床 加工中心 根据其主轴数量不同有单轴 2轴 4轴 6轴等 根据其外形结构不同有门架式 龙门式 悬臂式 C型等 3 4 门架式数控铣床 龙门式数控钻床 悬臂式加工中心 5 单轴 C型 双轴 四轴 六轴 6 第二节 CNC机床加工的主要特点 CNC机床加工与普通木工机床加工相比较 有许多方面是相似的 但也有其自身的特点 这些特点有好有坏 所以了解这些特点 对合理使用CNC机床 充分发挥CNC机床的效能是有益处的 7 一 CNC机床的优点加工精度高 数控技术决定了CNC机床的加工精度较高 一般CNC机床定位精度为 0 01 重复定位精度为 0 005 且加工中不需操作者作中间修正 消除了人为误差 能加工复杂的型面 CNC机床的刀具运动轨迹是由加工程序决定的 因此只要能编出程序 同时选用合适的刀具 无论型面多么复杂的工件都能实现高效加工 8 生产效率高 由于CNC机床大多采用工序集中的加工方式 一般只需一次装夹工件 节省了大量的辅助时间 另外目前CNC机床主轴转速已达25000转 分 X Y轴的定位速度已达24m min Z轴定位速度9m min 所以可实现快速定位 这些都可大大提高其生产效率 可运用现代管理技术 CNC机床加工工时是可以精确预计的 这有利于均衡生产 因而易于实现设计与制造的即时化 并行化 网络化 9 能实现大批量生产 目前CNC机床加工范围不断扩大 不但能满足小批量 多品种 而且已能满足多品种大批量生产 如德国豪迈公司制造的实木门加工中心 正常情况每小时可生产数百件各类木质门窗 尺寸形状变化也很容易实现 10 二 CNC机床的问题员工素质要求高 CNC机床对操作人员和相关设计人员要求较高 操作人员除掌握机械操作的相关知识外 还必须了解CAD CAM 设计人员除熟悉设计方法 加工工艺外 还必须熟练掌握CAD CAM 如员工素质较低 则很难发挥机床效能 设备复杂 由于设备复杂系数高 所以维护 调试的难度相当大 维护费用也比普通机床高 适用性受限制 当制造批量很小且形状较复杂的工件时 由于同样需要高技术人员编写程序 所以编程的工作量显得大 很不经济 小刀具不宜 当加工所用刀具直径小于5mm时 由于刀具太小 线速度很低 对加工质量有较大影响 11 第三节 CNC机床的基本结构 CNC机床的种类很多 不同用途的CNC机床其结构也不近相同 一般CNC机床其基本结构包括 床身 工作台及工件固定定位装置 主轴及主传动系统 刀具库及自动换刀系统 微电子系统 辅助装置等 它与普通机床不同点主要是微电子系统 刀具库 工件定位装置等 12 一 微电子系统微电子系统即数字控制系统 它包括控制系统 伺服系统和接口装置 控制系统 它是CNC机床实现自动加工的核心 控制着机床的读入 输出 存贮 信息处理与计算 加工过程实时控制等 其工作过程为 当输入加工信息后 经处理和计算 发出相应的脉冲给伺服系统 通过伺服系统使机床按设定的轨迹运动 常用的控制系统有几十种 这些控制系统都非常便于操作和修改 目前CNC机床一般由一台微型计算机作为控制硬件 再配以适当的电路构成控制装置 13 伺服系统 它是数控系统的执行部分 是控制系统与机床本体间电传动联系环节 由速度控制装置 位置控制装置 驱动伺服电机和相应机械传动机构组成 其功能是接受控制系统输出的指令脉冲信号 使机床的移动部件作相应的移动 并对定位精度和移动速度加以控制 目前CNC机床的伺服系统中 常用的位移执行机构有功率步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机 后两种都带有感应同步器 光电编码器等位置测量元件 14 接口装置 现代CNC机床通常采用的接口装置有串行接口 DNC直接通信接口 数字系统直接通信接口 串行接口具有上传下达功能 结构简单 DNC除能完成上传下达程序外 还能与工厂总控计算机进行通信 实现设计 生产 管理的一体化 数字通信接口则可通过工厂局域网联网构成企业计算机集成制造系统 15 二 刀具库及自动换刀系统CNC机床类型很多 加工工件的复杂程度也不一样 简单CNC机床大都采用人工换刀 而复杂的加工中心都具有铣 钻 刨 直线锯切等加工功能 因而需要的刀具种类 品种较多 所以大都有带自动换刀机构的刀具库 刀具库有转盘式刀具库和链式刀具库 转盘式刀具库存贮8 12把刀 转盘旋转实现换刀 链式刀具库可存贮更多刀具 它是将刀具固定在一特殊链条上 通过链条运动实现换刀 16 转盘式刀具库 17 三 工件固定及定位装置 CNC机床的工件固定目前大都采用工作台上可自由移动的真空吸盘 而定位则有快移挡块定位 镭射定位等 镭射定位装置 18 第四节 CNC机床的选用 现在木工CNC机床的种类很多 尽管它们都有加工精度高 效率高 调刀快等诸多共性 但不同CNC机床的加工能力和加工特点还是各不相同的 再加上CNC机床技术含量高 价格昂贵 所以必须根据企业及产品的相关情况 合理选用CNC机床 19 一 选用CNC机床应考虑的因素加工范围 企业产品和工件最大尺寸 长 宽 厚 应在CNC机床最大加工范围之内 当多轴CNC机床联动同时加工多个工件时 各加工轴间距 250 一般应能满足一次定位可加工更多工件 加工范围还要有一定的超前性 以满足企业今后产品变化的需要 刀具库 选择CNC机床 并非刀具库贮存的刀具越多越好 具体选择时除考虑满足加工所需的基本功能外 还应考虑更换不同刀具的加工效率 20 工作轴数量和种类 CNC机床加工轴数量和种类 需根据工件加工的复杂程度及批量来选择 小批量可选单轴或双轴 最好带自动转换系统 CNC机床 产品批量大 用刀多 可选3 4轴带自动换刀装置的CNC机床 产品批量大但用刀量少时 可选多轴不带换刀装置的CNC机床 当工件形状很复杂且需雕刻时 可选带Z轴旋转功能的CNC机床 这些选择还要兼顾效率 成本等因素 21 二 微电子系统的选择微电子系统包括控制系统 伺服系统 接口系统 选择时最重要的是适合企业的实际需要 控制系统 目前CNC机床常用的数控系统有几十种 选择时应考虑稳定性 满足使用的功能性 广泛性 另外还要考虑与企业的CAD CAM软件配套 因为各种控制系统的指令代码都有差异 应选择CAD CAM软件自动编译代码与CNC控制系统代码一致 22 伺服系统 伺服系统是数控系统的执行部分 选择时主要考虑其稳定性 灵敏度 分辨率和精度 由于家具及木制品对加工精度要求