木工复合加工设备的制作方法

本发明涉及了木工上的复合加工设备。

背景技术：
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目前，采用复合加工设备能够把几种不同的加工工艺，在一台机床上实现，从而实现缩短产品制造工艺链，提高生产效率，但一般的复合加工设备均采用数控机床，对钢铁类零件进行数控加工，运用在木工方面的复合加工设备尤为少，主要由于其复杂的结构和高成本使得在木工制品加工上很少采用复合加工的方式。

技术实现要素：
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为解决现有技术中复合加工设备结构复杂不适宜在木工制品上运用的问题，本发明提供了木工复合加工设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

木工复合加工设备，包括机身，所述机身上设有加工平台，所述加工平台上设有用于夹紧加工工件的夹紧装置，所述加工平台上可沿机身移动的移动架，所述移动架上设有用于安装车加工用刀具的第一刀架和用于安装铣、钻加工用刀具的第二刀架，所述夹紧装置自身可转动带动其上的加工工件一同转动，所述夹紧装置上还设有限制其转动的固定结构，且所述夹紧装置上设有用于检测其转动力矩的在线检测装置。

如上所述的木工复合加工设备，所述第二刀架活动连接在所述移动架上，所述第二刀架可沿移动架上下移动，且第二刀架上还设有驱动安装在第二刀架上的刀具转动的驱动装置。

如上所述的木工复合加工设备，所述移动架包括设于机身上可在机身上左右移动的底板，所述底板上设有可在底板上相对机身前后运动的移动板，所述第一刀架和第二刀架设于所述移动板上。

如上所述的木工复合加工设备，所述机身的前后两侧设有凸缘，所述底板扣接在所述凸缘上，所述凸缘下端安装有直导轨，所述底板上设有与所述直导轨啮合的传动齿轮和与传动齿轮连接用于驱动传动齿轮转动的的第二驱动装置。

如上所述的木工复合加工设备，所述底板上设有凸起的滑轨部，所述移动板安装在滑轨部上，所述滑轨部中部设有凹槽，所述底板上还设有第三驱动装置，所述第三驱动装置上设有伸入到凹槽内的螺杆，所述移动板下端设有与所述螺杆配合的传动块。

如上所述的木工复合加工设备，所述夹紧装置的一端为伸出至加工平台上的夹紧部，其另一端为机身一侧伸出且其上连接有传动带轮，所述机身上位于传动带轮的同侧上还设有第四驱动装置，所述第四驱动装置通过一同步带与所述传动带轮连接。

如上所述的木工复合加工设备，所述夹紧装置的夹紧部为一卡盘，其轴心处为中空结构。

如上所述的木工复合加工设备，所述加工平台上还设有辅助支撑件，所述辅助支撑件包括可在加工平台上移动的底座，所述底座上设有支撑尾锥，且支撑尾锥的轴线与卡盘的轴线相重合。

如上所述的木工复合加工设备，所述第一刀架的安装中心与所述卡盘的轴线在同一水平面上。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明在简单的木工加工设备上增加了车铣钻复合加工可以实现一次装卡完成全部或者大部分加工工序，从而大大缩短产品制造工艺链。这样一方面减少了由于装卡改变导致的生产辅助时间，同时也减少了工装卡具制造周期和等待时间，能够显著提高生产效率，而且减少装夹次数，提高加工精度。装卡次数的减少避免了由于定位基准转化而导致的误差积累，缩短产品制造工艺链，提高生产效率。

2、在夹紧装置上增加在线检测装置，在线检测装置与本设备控制系统通信连接，当检测的实际力矩值达到设定值时，向系统发出信号，系统接到该信号后，将停止工作，同时可输出外围报警提示信号，该线检测技术，减缓刀具磨损，延长刀具的使用时间，及时处理刀具严重磨损情况，提高加工效率、降低加工成本，对于因刀具失效而引起的工件报废、设备损坏并保证机器无故障运行起到非常关键的作用。

3、本发明用于安装铣、钻加工用刀具的第二刀架可沿移动架上下移动，且移动架包括设于机身上可在机身上左右移动的底板，所述底板上设有可在底板上相对机身前后运动的移动板，各个移动结构的配合使得第二刀架可相对加工平台作上、下、左、右、前、后各方向的运动。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明木工复合加工设备的结构示意图一；

图2为本发明木工复合加工设备的结构示意图二；

图3为本发明木工复合加工设备的结构示意图三。

具体实施方式：

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

复合加工是机械加工领域目前国际上最流行的加工工艺之一，是一种先进制造技术。复合加工就是把几种不同的加工工艺，在一台机床上实现。车铣钻复合加工中心通常用于进行金属材料的切削加工。而运用在木工行业，由于木材与金属的材质的巨大差异，不能简单的将用于金属加工使用的车铣钻复合加工中心直接应用于木材加工领域，需要适合木工机械行业特殊加工要求的专用系统软硬件架构。

如图1至图3所示，木工复合加工设备，包括机身1，所述机身上设有加工平台101，所述加工平台上设有用于夹紧加工工件的夹紧装置，所述加工平台101上可沿机身移动的移动架，所述移动架上设有用于安装车加工用刀具的第一刀架2和用于安装铣、钻加工用刀具的第二刀架3，所述夹紧装置自身可转动带动其上的加工工件一同转动，所述夹紧装置上还设有限制其转动的固定结构，且所述夹紧装置上设有用于检测其转动力矩的在线检测装置。本发明在简单的木工加工设备上增加了车铣钻复合加工可以实现一次装卡完成全部或者大部分加工工序，从而大大缩短产品制造工艺链。这样一方面减少了由于装卡改变导致的生产辅助时间，同时也减少了工装卡具制造周期和等待时间，能够显著提高生产效率，而且减少装夹次数，提高加工精度。装卡次数的减少避免了由于定位基准转化而导致的误差积累，缩短产品制造工艺链，提高生产效率。

进一步地，所述第二刀架3活动连接在所述移动架上，所述第二刀架可沿移动架上下移动，且第二刀架上还设有驱动安装在第二刀架上的刀具转动的驱动装置301。用于安装铣、钻加工用刀具的第二刀架可沿移动架上下移动，当需要对加工工件钻和铣加工时，夹紧装置停止转动，将加工工件的加工位朝上，其上的固定结构限制其转动，通过调整位置使第二刀架上的刀具对准加工位后，即可由驱动装置带动刀具转动并且第二刀架下移动至工件表面进行加工处理。

又进一步地，所述移动架包括设于机身1上可在机身上左右移动的底板401，所述底板上设有可在底板上相对机身前后运动的移动板402，所述第一刀架2和第二刀架3设于所述移动板402上。方便调整第一刀架与第二刀架相对机身左、右、前、后四个方位移动，以使其能够更好的找到加工工件的加工位，简单的移动结构有效提升了加工的效率。

再进一步地，所述机身的前后两侧设有凸缘102，所述底板扣接在所述凸缘上，所述凸缘下端安装有直导轨103，所述底板上设有与所述直导轨啮合的传动齿轮和与传动齿轮连接用于驱动传动齿轮转动的的第二驱动装置104。采用导轨齿轮的连接方式，能够确保移动的精度，方便采用自动控制的方式时对移动量的控制，有效提升本设备的精度。

具体地，所述底板上设有凸起的滑轨部403，所述移动板402安装在滑轨部403上，所述滑轨部中部设有凹槽，所述底板上还设有第三驱动装置404，所述第三驱动装置上设有伸入到凹槽内的螺杆，所述移动板下端设有与所述螺杆配合的传动块。采用螺杆传动比较平稳，使刀具在加工过程中能够平稳进行，而且也有利于采用自动控制的方式时对移动量的控制。

再具体地，所述夹紧装置的一端为伸出至加工平台上的夹紧部，其另一端为机身一侧伸出且其上连接有传动带轮105，所述机身上位于传动带轮的同侧上还设有第四驱动装置106，所述第四驱动装置通过一同步带107与所述传动带轮连接。同步带轮连接使得第四驱动装置跟夹紧装置能够同步运转，提高传动精度，且第四驱动装置可采用伺服电机，在采用自动控制的方式时便于控制夹紧装置的转速，提升本设备的自动化。

又具体地，所述夹紧装置的夹紧部为一卡盘5，其轴心处为中空结构。可在卡盘上先安装一个真空吸附的夹紧结构，由于木材与金属的材质的巨大差异，不能简单的将用于金属加工使用的车铣钻复合加工中心直接应用于木材加工领域，对于木制品制作要求精度高的，由于其强度低，不宜用机械夹具，采用真空吸附的夹紧结构由助于更好的对其进行高精度加工。

更具体地，在机身加工平台上还可加设气力吸尘装置，同时进行风冷，一来可及时排除切屑及粉尘,减少环境污染以及保护工人的身体健康，而且木材易吸水，不同含水率的木材切削性能差异大，不宜进行普通机床的水冷却加工等。

进一步地，所述加工平台上还设有辅助支撑件，所述辅助支撑件包括可在加工平台101上移动的底座601，所述底座上设有支撑尾锥602，且支撑尾锥的轴线与卡盘的轴线相重合。

再进一步地，所述第一刀架的安装中心与所述卡盘的轴线在同一水平面上。第一刀架为安装车加工刀具用，其上不需增加上下移动的结构，采用车加工时，夹紧部带动加工工件转动，通过移动板移动第一刀架上的刀具接近转动的加工工件即可完成对加工工件的车加工。

又进一步地，且第一刀架采用安装槽及槽上开设若干通孔，通过紧固螺栓插入通孔内使得刀具紧固安装在第一刀架上，简单的结构方便安装和拆卸刀具，使得更换更为方便。

本设备除了换刀外，各个部分的移动或转动均由机械带动，可应用至数控自动控制领域上，由于由于木材与金属的材质的巨大差异，不能简单的将用于金属加工使用的车铣钻复合加工中心直接应用于木材加工领域，例如木材各向异性，切削阻力小，动力消耗少，一次切削量较大，切削速度较高，动态性能要求高；采用一种高速、高精的NURBS曲线插补算法应用。该算法可极大提高系统动态运动性能。目前仅有少数发达国家研发的高档数控系统支持NURBS曲线插补，其他数控系统，尤其是国产的，只支持直线、圆弧、螺旋线等插补，该技术的实现有助于打破发达国家技术对国内的垄断和封锁，填补国内技术空白。

工业统计表明，刀具失效是引起机床故障的首要因素，由此引起的停机时间占木工机器总停机时间的1/5到1/3。加工中，如果刀具磨损不能及时发现，将导致整个加工过程的中断，引起工件报废，甚至整个系统的停止。实践证明，配有以上监测系统后可减少75％的故障停机时间，提高生产率10％到60％，提供机器利用率50％以上，而且能够节约加工费用达30％。而且采用主轴力矩在线检测技术，减缓刀具磨损，延长刀具的使用时间，及时处理刀具严重磨损情况，提高加工效率、降低加工成本。

另外，数控的推广与数控编程的难度有直接关系，我们考虑到木工行业的操作人员普遍文化程度低，对数控认识程度不深，在整机的销售过程中推广比较麻烦，因此必须对数控木工编程软件进行研发。我们采用目前国内普遍使用的CAD软件为基础，将木柱的外形在电脑上造型，将CAD图形直接转化为标准的G代码，通过U盘接口将程序传入系统，供加工使用。通过直接将木柱画出来，生成可执行的代码，简化操作过程，提高生产效率。

本发明工作原理：

本发明在简单的木工加工设备上增加了车铣钻复合加工可以实现一次装卡完成全部或者大部分加工工序，从而大大缩短产品制造工艺链。这样一方面减少了由于装卡改变导致的生产辅助时间，同时也减少了工装卡具制造周期和等待时间，能够显著提高生产效率，而且减少装夹次数，提高加工精度。装卡次数的减少避免了由于定位基准转化而导致的误差积累，缩短产品制造工艺链，提高生产效率。

如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演，或替换都应当视为本发明的保护范围。