木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床的研制和應用
新聞來源：網絡 發布時間：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的難題，受當前扶手彎頭加工方法的限制，生產率和質量都滿足不了市場的需要，嚴重影響著木制樓梯扶手的廣泛應用。東北林業大學林業與木工機械工程技術中心研制與開發的木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床，具有生產效率高、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的需要，可為企業在市場競爭中創造可觀的市場利益，是木制樓梯扶手加工企業值得擁有的、高檔次的、經濟實用的專用樓梯加工機床。
1.木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床的研制
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，利用數控機床加工，通過調用預先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數控程序，實現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量和生產率。木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床的研制充分體現了如下幾點：
1.1運動性能好，加工質量穩定可靠
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面，其中兩個側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、下行直線河空間轉接弧線組成的，根據空間轉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接圓弧。現以空間轉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規則的直線坐標系，空間直線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個直線坐標軸聯動；空間曲線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個直線坐標軸聯動外，還要保證圍繞X、Y兩條直線坐標軸的擺動（A、B兩個方向運動），即空間轉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，使該部件結構復雜，影響加工質量，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量的穩定。
1.2機床機構簡單應用面廣
根據對木制樓梯扶手彎頭的裝夾方案和工藝內容的分析，確定專用數控加工機床為立式結構。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合，具有可加工橫行尺寸較大的工件，運動學性能好，機床的占地面積較小的特點，因此，單臂式機床的結構最能滿足木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床的要求，故笨木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床采用單臂式X、Y、Z三坐標聯動結構形式。
通過對木制樓梯扶手彎頭的空間結構分析，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控加工機床的運動維樹，簡化了結構，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整木制樓梯扶手彎頭專用數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控加工機床、三套夾具完成三道工序的加工，也可根據加工企業的實際情況，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。這種生產模式既滿足大型木制樓梯扶手彎頭加工企業資金雄厚、生產及廠房規模大的生產需要，同時又適合中、小型加工企業自己薄弱、生產及廠房規模小的實際需求。
1.3機床操作簡單，安全性高
木制樓梯扶手彎頭專用數控加工機床是通過調用預先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數控程序，實現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學描述理論為基礎的，改變描述參數的參數值，可得到不同形狀和尺寸的木制樓梯扶手彎頭。因此，加工時，只要技術人員預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控程序。
浙公安備案 33021202002192號