机械专业数控榫卯加工分析研究.docx

目录 摘 要 Abstract 前言 第一章 数控榫卯加工中心 第1.1 节 数控榫卯加工中心介绍 第1.2节 数控榫卯加工中心特点 第1.3节 数控榫卯加工中心功能 第1.4节 数控榫卯加工中心设备的选择 第二章 数控榫卯加工中心的结构 第2.1节 数控榫卯加工中心的工作原理 第2.2节 材料的分析 第2.3节 刀具的结构及分析 第三章 自动回转刀架 第3.1节 刀架的概述 第3.2节 刀架的应用效果 第3.3节 自动回转刀架的流程 第四章 自动回转刀架的设计 第4.1节 自动回转刀架的工作原理 第4.2节 上刀体锁紧与精定位机构设计 第4.3节 刀架抬起机构设计 第五章 工艺图纸 第5.1节 cad图纸 结论 参考文献 致谢 摘 要 由于传统的普通加工中心加工效率低，加工精度低，加工速度慢，劳动力成本高，不能满足现代高速生产的需要。所以，本文对数控榫卯加工中心的相关内容进行研究，了解数控榫卯加工中心的特点及功能，探索数控榫卯加工中心的结构及工作原理，探索数控榫卯加工中心的刀具的结构并进行分析，探索榫头、卯眼及红木材料的特点。本文的设计主体为立式四工位可回转刀架，对刀架的使用效果进行研究，深入了解其具备的工作原理，从多个角度完善刀架的功能。让刀架不仅能够自动松开，同时也能实现转位以及精密的定位等。 关键词：数控榫卯加工中心；刀具；材料；刀架 Abstract Because the traditional common processing center processing efficiency is low, processing accuracy is low, processing speed is slow, labor cost is high, can not meet the needs of modern high-speed production. Therefore, this paper studies the relevant content of CNC mortise and mortise machining center, understands the characteristics and functions of CNC mortise and mortise machining center, explores the structure and working principle of CNC mortise and mortise machining center, explores the structure and analysis of CNC mortise and mortise machining center, and explores the characteristics of mortise, mortise and rosewood materials. This paper mainly designs a vertical four-station rotatable tool rest, explores the application effect and working principle of the tool rest, so that the designed tool rest can realize functions such as automatic release, transposition and precise positioning. Keywords: CNC mortise and tenon machining center; The cutting tool; Materials; rest 前言 研究与发展现状 对数控榫卯中心进行了了解，数控榫卯加工中心的功能强大，可以加工各种各样的榫卯结构，拥有一套成熟的系统，可以让设备用起来更加的顺手，高的加工精度对于设备来说有很高的技术要求，要求设备在配置、运行、伺服控制等方面更加的完善。操控性更简便，它的优势就是速度快、维护操作简单。为了使先进的设备代替劳动力，提高加工效率，节约人工成本，可加工各种各样的榫头卯眼。 对自动转位刀架进行了相关研究，重点从自动转位刀架的典型结构，自动转位刀架的工作原理，涉及了自动转位刀架相关研究的基本概念，思路理念，理论方法，技术经验等对产品的分析与设计具有通用性。了解了自动转位刀架的基本知识，知道了自动转位刀架的换刀速度快，定位精度更高，工序更简便。 本文主要研究内容 现在主要研究了数控榫卯加工中的结构，刀具的结构及分析，自动回转刀架的设计，知道了数控榫卯加工中心的特点，以及如何实现有效运转，从各个环节流程出发得到了更深层的掌握，此外，还研讨了自动回转刀架工作时所具备的原理。 21 第一章 数控榫卯加工中心 第1.1 节 数控榫卯加工中心介绍 数控榫卯加工中心的加工过程先进，数控榫卯加工中心不仅能够完成木工雕刻机所有的加工工艺，此外，它还可以加工切割，开槽，冲孔和生产板式家具所需的其他材料。为了能够切割和插槽，驱动系统需要高功率主轴和驱动器，台面使双层网格真空吸台面。整个机身需要由五面铣削加工中心加工，加工精度非常高。在加工效率方面，数控榫卯加工中心配备了自动换刀主轴。数控榫卯加工中心刀库中可配置的刀柄数量为24把，通用数控榫卯加工中心约12个，在对板材进行多样化加工的时候，也许需要换刀，因为数控榫卯加工中心节约了换到时间，所以提高了加工效率。 数控加工机床在近几年得到了较好的发展，它在木工以及家具制造业中发挥了至关重要的作用，未来具有极大的发展潜力。数控加工机床代表了木工机械行业的发展，以使木工及家具制造业能够体现精度高的加工，生产技术的效率高。由于目前科技水平较高，用于生产木制家具的数控机床和设备不断更新。 第1.2节 数控榫卯加工中心特点 数控榫卯加工中心可以把复杂、耗时的生产加工工艺都机械数控自动化加工，不需要模具，不需要划线，一次装夹完成加工，耗费时间大幅度降低，加工效率也得到了持续提高，机械发挥的作用渐渐的将人取代。 数控榫卯加工中心可以通过数字控制调整古典红木家具中榫头和卯眼的配合尺寸，实现批量生产时的尺寸统一，提高了加工精度，可以真正做到“严丝合缝”，使下一道工序的安装有坚实的基础。 数控榫卯加工中心加工过程中，操作工人只需要装卸工件，不需要参与加工工序，就可以制作完成，多个工序可以在几分钟内一次完成。 数控榫卯加工中心适应于各种各样的榫头加工，通过编辑和选择程序，可以实现三十多种榫头的加工，古典红木家具中全部类型传统的榫卯结构几乎全覆盖了。 第1.3节 数控榫卯加工中心功能 数控榫卯加工中心在编程上存在显著的优势，可靠性以及加工精度与效率得到了有效保障。编程的应用既简单又灵活，所以加工时，需要熟悉各种操作的内容，设置好加工参数和调整加工精度。 标准的数控榫卯加工中心具有三个控制坐标，使三维空间坐标系形成，分别可以用X、Y、Z来标示，Z轴为高度，X为宽度，Y为加工长度。作为基于木材加工的数控榫卯加工中心，木材经过不同的环节，实现最终的雕刻。从铣削到开槽再到钻孔与切割，每一个细节都需达到标准要求，保证成型的质感。与普通的加工方式相比器优点为： （1）自动化程度高，能保证国内对木工部件的各种加工，同时还大大提高了加工效率。 （2）加工零部件的一致性至关重要，这是机床实现定位精度的必要条件。加工零部件差值较小，减少了人为误差。 （3）加工件的适应性相对较强，此外，在柔性以及灵活性上也存在较高的优势，因此将产品开发周期缩短，带来新产品的开发，快速适合市场的需求变化。 第1.4节 数控榫卯加工中心设备的选择 选择合适的数控榫卯加工中心设备，先观察设备的数控系统是否成熟，因为数控榫卯加工中心的功能强大，可以加工各种各样的榫卯结构，拥有一套成熟的系统，可以让设备用起来更加的顺手，所以将数控榫卯加工中心称为加工中心。市面上有各种各样的系统，其中集成控制，这种方式不仅比较落后，而且加工的方式也比较单一，所以会采用更为先进的进口的系统，虽然更加的好用，但是价格也会相差几十倍。 选择合适的数控榫卯加工中心设备，要看设备的可以操控性。其实，有很多的木工操作工人对于数控设备并不熟悉，所以对于一般的木工操作工人来说，要选择简单易操作的设备。数控榫卯设备在市面上大部分的都采用立体化呈现，填数式操作，不需要编程，这对木工操作工人的操作起到了很方便的作用。 选择合适的数控榫卯加工中心设备，加工精度的高低是关注的关键点。从结构角度看卯榫，有的极为复杂，如：粽角榫、飘肩榫这种要求加工后的样品严丝合缝，误差不应该大于五丝。所以高的加工精度对于设备来说有很高的技术要求，要求设备在配置、运行、伺服控制等方面更加的完善。 选择合适的数控榫卯加工中心设备，要看其加工榫头的速度。它的优势就是速度快、维护操作简单。为了降低劳动力资本，推动先进设备的使用，为加工效率的提升创造良好的条件，所以很多家具的企业选择了数控榫卯加工中心。在速度方面，每个企业对数控榫卯加工中心的生产有着不同的标准，数控设备推动了加工效率的提升，通常来讲，八名木工操作工人等效于一台数控榫卯加工中心，这个速度还是可以的。 选择合适的数控榫卯加工中心设备，要观察其主要部件的配置，其中有丝杠和导轨。在设备运行中，丝杠和导轨起到传递运动的作用。设备的使用寿命和这两种配件有着密不可分的关系，不可以轻视这两种配件。选择进口品牌的丝杠和导轨比较好也比较多。 第二章 数控榫卯加工中心的结构 第2.1节 数控榫卯加工中心的工作原理 1—架体，2—主轴箱，3—卡盘，4—立框，5—横框，6—刀架，7—滑槽，8—丝杠，9—第一伺服电机，10—进刀机构，11—第三伺服电机，12—刀头卡具，13—第二伺服电机，14—数控系统，15—显示屏，16—第四伺服电机，17—第五伺服电机，18—尾座顶尖，19—导轨，20—旋转轴，21—吸尘管，22—除尘风机，23—储尘袋，24—按键。 所述主轴箱设置在所述架体前端，所述主轴箱一侧设有卡盘，所述卡盘和所述主轴伺服电机传动连接，所述龙门框设置在所述架体上，并由丝杠和第一伺服电机驱动沿所述架体前后整体移动，所述丝杠和所述第一伺服电机设置在所述架体上；所述龙门框上设有进刀机构，所述进刀机构包括刀头卡具、第二伺服电机和第三伺服电机，所述刀头卡具设置在所述进刀机构下部，所述刀头卡具由进刀机构内部的所述第二伺服电机驱动旋转，所述第三伺服电机设置在所述进刀机构上部，所述第三伺服电机驱动所述进刀机构在所述龙门框上左右移动；所述换刀机构设置在所述架体后端，所述换刀机构包括依次连接的的刀架、旋转轴和第四伺服电机，所述刀架上设有不少于四个卡槽，所述卡槽中分别设置车刀刀头、铣刀刀头、开槽刀刀头和雕花刀刀头；所述数控系统设在所述架体一侧，所述数控系统与所述主轴伺服电机、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机电连接。 所述换刀机构设置在所述架体后端的一侧。 数控系统包含了驱动器、电脑以及显示屏和按键，伺服电机分为多个种类，各自发挥不同的效用，具体结合实际进行选择，完成有效连接。伺服驱动器与电脑电连接在一定程度上发挥效用，所述伺服驱动器用以传送电脑发出的运动指令并反馈位置信息，所述显示屏和所述按键与所述电脑电连接。 所述龙门框包括立框和横框，所述立框为两个，分别设置在所述架体两侧滑槽内，所述横框的两端分别通过丝杠传动机构与所述立框连接，所述横框上设有第五伺服电机，所述第五伺服电机与所述丝杠传动机构传动连接，所述第五