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家具異型零部件的常規(guī)加工技術和自動銑形技術
隨著加工設備和加工技術的進步,木家具異型零部件除上述傳統(tǒng)木工機械加工外,涌現(xiàn)出更多的自動銑形技術,改變了傳統(tǒng)的手工進給模式,采用機械進給的方式。家具機械加工技術的特點為:安全度高,工人勞動強度低,加工精度高,適合大批量零部件加工。主要包括靠模銑床、仿形銑床、仿形車床等。
一、異型零部件的常規(guī)加工技術
1.平面直線型異型零部件
此類異型零部件只體現(xiàn)在橫斷面,加工過程分兩種,一種是在四面刨或木線機上采用成型銑刀直接加工,另一種是結合夾具,在下軸銑床(立銑)上利用成型銑刀,進行銑形、裁口、開槽、起線等。由于加工過程相對比較簡單,安全性高、加工精度能夠保證。
2.平面曲線型異型零部件
此類零部件的加工過程,先需在被加工零件上畫出大樣線條,然后用夾具將零件固定,依據(jù)縱向曲線方向,選用單個或兩個轉動方向相反的刀軸,采用手工進料方式,在單軸立銑或雙軸立銑上借助模具,完成不同方向彎曲線的銑削加工。此類加工方式,安全性低、工人勞動強度大、而且效率低、加工精度往往不能保證;另外,對厚度一致且彎曲度小的零件,可配合模具在壓刨上進行加工。
3.平面環(huán)型異型零部件
此類零部件的加工過程,先將板件進行雙面刨光,然后利用對板件進行畫線或利用靠模,在上軸銑床(鏤銑)上分別進行內(nèi)、外側邊部異型曲線的銑形加工。此類加工方式,安全性高、加工效率高、加工精度基本能夠保證。
4.彎曲結構異型零部件
彎曲件異型零部件,按零部件的彎曲弧度可分為銑成型零部件和彎曲成型零部件。銑成型零部件彎曲度小,其弧度往往在100°以上,其弧形型面加工,類似于面曲線型異型零部件的加工。首先鋸解彎曲件的毛料,經(jīng)曲面刨光后,用下軸銑床(立銑)側邊銑形。由于弧面加大,銑削加工時,不但材料的浪費會增大,同時由于切削時將縱向木材纖維切斷,造成零部件的力學性能減弱。因此,此類零部件盡可能采用彎曲成型的加工方法會更理想。
5.軸對稱結構異型零部件
此類零部件大多設計成回轉體或回轉體的某一部分,其加工過程為首先進行配料,再用四面刨進行四面刨光加工成立柱,然后車削進行回轉體的加工。為了提高回轉體零件表面的裝飾效果,可在表面上車削出直線或螺紋狀等各種槽紋,常采用槽紋(直線及螺紋)成型機(又稱打溝機或打槽機)進行加工。對回轉體的一半或部分的異型零部件的加工,應先加工相對應的柱形零部件,再進行分切。此類加工方式,安全性高、加工效率高、加工精度基本能夠保證。
二、異型零部件的自動銑形技術
隨著加工設備和加工技術的進步,木家具異型零部件除上述傳統(tǒng)木工機械加工外,涌現(xiàn)出更多的自動銑形技術,改變了傳統(tǒng)的手工進給模式,采用機械進給的方式,其特點為:安全度高,工人勞動強度低,加工精度高,適合大批量零部件加工。主要包括靠模銑床、仿形銑床、仿形車床等。
1.自動靠模銑床
對于具有復雜形狀的內(nèi)外部曲線輪廓的異型零部件的加工,借助樣模和輔助模具,采用各類自動靠模銑床加工。按進給方式可分為:輥筒進給式、鏈條進給式及回轉工作臺進給式。
輥筒進給式靠模銑床適用于細長彎曲件異型零部件,加工時,需采用模具輔助銑形,適用于批量生產(chǎn),如圖7a所示。
鏈條進給式靠模銑床常用于直線或者曲線外形零部件加工,相對于手工進給,能控制進給量,提高加工精度,控制操作者與刀具的距離,安全性高。
回轉工作臺進給式靠模銑床,是利用不停旋轉中的工作臺作為進給機構進行木家具異型零部件的加工,用于批量環(huán)型異型零部件的外邊緣或內(nèi)徑加工,如寬面及板件型面結構異型零部件(圖2c),刀頭形狀決定外邊緣或內(nèi)徑線型形狀。分為:回轉工作臺式自動靠模銑床(圖7b)和回轉工作臺式自動內(nèi)徑靠模銑床(圖7c)。
圖7 自動靠模銑床示意圖
Fig.7 Automatic prof i ling milling machine diagram
2.仿型銑床
仿形銑床是一種專用加工設備,是利用靠模或模板,通過刀具以及被加工零部件之間所形成的復合相對運動,實現(xiàn)仿形加工,適用于中等或批量生產(chǎn)加工。分為立體仿型銑床和表面仿型銑床。
立體仿型銑床,加工對象為復雜外形結構異型零部件(圖5),由于此類零件結構復雜,加工過程中如傳統(tǒng)加工設備,會造成尺寸及整體形狀變形或誤差,多采用杯形銑刀(或碗形銑刀)對工件進行立體仿型銑削加工,如腳型、彎腿、假肢等。首先按零件形狀尺寸要求先作一個樣模(可以是金屬、木質或其他材料,要求有一定的強度和剛度,不易變形),依靠仿型刀架,將樣模和工件都繞自身軸線作同步回轉運動的同時,完成切削銑形,如圖8a、b所示。
圖8 仿型銑床加工過程示意圖
Fig.8 Duplicating milling machine processing process diagram
表面仿形銑床是一種利用雕刻銑刀,根據(jù)樣板的形狀,在板狀零部件表面上雕刻各種的花紋圖案或進行更為復雜型面加工的銑床。
3.異型零部件的數(shù)控加工技術
隨著中國數(shù)字化制造和“中國制造2025”在我國制造業(yè)的大力推廣,智能化數(shù)控設備在我國家具企業(yè)開始廣泛應用[5,6],數(shù)控設備最大特點是加工精度高,安全性好,加工外形復雜、多品種零部件更加靈活,是一種高效、柔性的自動化機械設備。異型零部件的數(shù)控加工又可分為:數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏤銑機和加工中心[7]。
數(shù)控車床,除能夠完成普通車床的所有加工外,還能夠加工回轉成型面,將普通的車銑和槽紋(直線及螺紋)成型機(又稱打溝機或打槽機)的加工一次性在數(shù)控車床上完成,減少了多次加工工序,適用于大批量和較大規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)加工。
數(shù)控銑床,因具有三個軸及三個軸以上的聯(lián)動功能,因此,可加工空間曲面型零部件。同時,其加工精度高、速度高、加工范圍廣,對復雜形狀的異型零部件加工非常便捷。但同時,因零件建模時間長,不適用于小批量異型零部件加工。
數(shù)控鏤銑機,實現(xiàn)加工刀具在三維或多維空間中聯(lián)動的直線或曲線插補運動,達到加工程序中所要求的精確加工位置和高效率,從而保證形狀復雜異型零部件的加工質量。在家具行業(yè),能夠進行立體波浪板加工,工藝木門、櫥柜門、免漆門,屏風等加工家具產(chǎn)品的銑形雕刻。
加工中心(簡稱CNC),與普通數(shù)控機床的區(qū)別在于CNC增加了刀庫和自動換刀裝置。此裝置可安裝鋸片、銑刀、鉆頭、刨刀、砂輪等刀具,以便實現(xiàn)鋸斷、起槽、銑槽、雕刻、倒角、刨削、鉆孔、砂光等多種功能加工。加工中心所能加工零部件的種類多,精度高,效率高,適用于大中型企業(yè)和多批量生產(chǎn)的異型零部件加工。
文章來源:木家具異型零部件生產(chǎn)工藝
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