一种数控木工内弧面铣床的制作方法

本发明涉及木工内弧面技术，尤其涉及一种数控木工内弧面铣床。

背景技术：

随着国家对环保节能项目的重视以及国内外木结构建筑的兴起，对木结构建筑的结构和外观等要求越来越高，对于一些传统的安装方式和加工手段进行不断的改进，木结构产品零部件也逐步简单化、规范化、标准化，在工厂加工成标准件，施工现场进行组装，同时也要求其配套加工设备的高精度、高效率、专业化。图1为传统木结构建筑墙体搭接方式，由木结构墙体65搭接式连接；图2为现木结构建筑标准弯角连接方式，包括木结构墙体65和墙体连接弯角66。

目前国内对于木结构弯角内弧面的加工，比较先进的主要有立式数控加工中心、木工数控铣床和木工仿形铣床加工等三种方式：

立式数控加工中心和木工数控铣床加工产品的内弧面，是将原料固定在工作台面上，随工作台作水平方向的x轴y轴运动，铣刀竖直安装做旋转运动，刀具沿主轴轴向作垂直进给运动，整个动作由程序控制，通过刀具的旋转将材料外表面进行弧形切削成形。

木工仿形铣床加工弯角内弧面，是按照产品的内弧半径加工出同样弧度的金属靠板，将其固定在床身上，待加工产品固定在可双向移动的工作台上，工作台按靠板轨迹运动加工产品内弧面，通过刀具的旋转运动将材料切削成形。

以上三种加工方式，在一次装夹过程中只能加工一件，设备完全停止的情况下方可装卸原材料，刀具多为竖直安装，因受设备强度的影响，需作多次往复运动才可将材料加工成形，设备造价较高，产品经常会产生接刀现像，生产效率低，劳动强度大，不适合标准化产品的批量生产。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对目前木结构弯角内弧面的加工的诸多问题，提出一种数控木工内弧面铣床，其适应于批量生产的木结构建筑用不同半径的连接弯头内弧形面加工，设备操作简单，可连续生产，产品的装夹、拆卸方便快捷，在设备切削加工的同时可进行其它产品的安装和拆卸，极大提高了生产效率，同一种产品的生产效率是加工中心的5-10倍，设备制造成本低、占地面积小、运行可靠，产品加工精度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控木工内弧面铣床，包括切削装置、进给装置、定位装置、除尘装置、旋转工作台、床身和自动化控制系统；

所述床身上方水平设置旋转工作台；所述切削装置下部设置在床身下侧，上部穿设在旋转工作台中；所述进给装置设置在床身下方，用于驱动切削装置和旋转工作台；所述定位装置设置在旋转工作台上，所述除尘装置设置在切削装置上方和待切削工件下方；所述自动化控制设置与进给装置电连。

进一步地，所述床身底部设置有底座架，所述底座架上固定有燕尾下导轨，所述燕尾下导轨上配合燕尾上导轨，所述燕尾上导轨上方固定有电机座；所述进给装置通过电机板安装在电机座上；电机座调节块安装在电机座上，调节螺栓安装在电机座调节块上，另一端与电机板螺纹连接，通过电机座调节块上的调节螺栓调节电机板的位置，带动刀具轴电机左右移动，刀具轴电机平带轮安装在刀具轴电机上，刀具轴电机平带轮随刀具轴电机左右移动，从而实现涨紧高速平带；所述切削装置安装在电机座上，旋转燕尾导轨调整丝杆燕尾上导轨左右滑动，能实现固定轴套的左右位置调整，具体位置根据工件内弧尺寸调整。所述切削装置的刀具主轴垂直于燕尾上导轨和旋转工作台台面。

进一步地，所述进给装置包括刀具轴电机，所述刀具轴电机输出端设置有刀具轴电机平带轮，所述刀具轴电机平带轮采用弧形结构，更容易涨紧平带，防止平带松时脱落，同时防止平带轴向窜动，延长了平带的使用寿命。所述刀具轴电机通过刀具轴电机平带轮高速平带传递扭矩至切削装置；

所述进给装置还包括工作台电机，工作台电机安装在电机座板上，电机座板用螺栓固定在底座架上，电机座板上铣的长孔，松开螺栓能左右调整电机座板的位置，从而带动工作台电机左右移动，工作台电机皮带轮安装在工作台电机上，工作台电机左右移动带动工作台电机皮带轮左右移动，实现涨紧传动三角带。工作台电机启动后工作台电机皮带轮旋转，通过三角带带动导轴皮带轮旋转，导轴皮带轮安装在导轴上，导轴通过轴承固定在导轴座上，导轴座安装在底座架上，导轴另一端安装导轴小齿轮，导轴小齿轮与旋转工作台内齿轮啮合，工作台电机传递扭矩带动旋转工作台做低均速转动，利用变频器可调节工作台转速，从而保证表面的加工质量和合理的工艺时间配置。

进一步地，所述旋转工作台包括工作台内齿轮、转台尼龙套、外环、尼龙套滑块、外保护套，所述工作台内齿轮安装在旋转工作台上，外环安装在外环骨架上，外环骨架安装在底座架上，通过调整螺丝可微调高度，总装完成后调整工作台距地平面的平行度，外环内安装尼龙套滑块，尼龙套滑块与工作台外圆壁用螺丝联接，防止工作台在工作时上下窜动，保证加工精度；外保护套安装在旋转工作台外圆处，防止工作台转动外露螺丝刮到工人。

进一步地，所述切削装置包括刀具主轴、刀具、移动轴套、固定轴套和平皮带轮，所述刀具主轴一端同轴刚性连接平皮带轮，另一端套设刀具，所述平皮带轮能带动固定在刀具主轴上的刀具做回转切削运动，所述刀具轴向剖面刃口尺寸与加工工件断面尺寸相同；套设刀具的刀具主轴端部与刀具锁紧螺母螺纹连接，所述刀具锁紧螺母与刀具之间设置有刀具垫片。

所述刀具主轴通过轴承配合安装在移动轴套内，所述轴承端盖与密封环采用轴向迷宫密封，采用轴向迷宫密封的方式进行定位，能防止木屑及灰尘进入轴承；所述移动轴套外径与固定轴套内径采用间隙配合，固定轴套上下两端安装锁紧螺栓，锁紧螺栓紧固后，将移动轴套固定在固定轴套上；所述移动轴套靠近平皮带轮的一端固定有轴承端盖，挡环安装在切削刀具轴轴承与平皮带轮之间，起定位带轮与防尘的作用；垫片安装在刀具主轴端头，并通过锁紧螺栓和平键固定平皮带轮；所述轴承端盖上固定有调节螺母，所述固定轴套上固定安装调节支架，调节螺杆一端通过压力轴承和锁紧螺母安装在支架上，另一端与调节螺母螺纹配合，锁紧螺母安装在调节螺杆上，锁紧后，将调节螺杆固定；松开后，旋转调节螺杆，将通过调节螺母带动轴承端盖左右移动，从而改变移动轴套8和固定轴套轴线方向的位置，调整前松开第一锁紧螺栓，调整后锁紧第一锁紧螺栓。移动轴套带动刀具沿轴线方向移动，调整刀具切削工件的内弧尺寸，以此改变加工工件的弧形半径。

进一步地，所述刀具主轴的旋转方向与旋转工作台的旋转方向相反，刀具主轴带动固定其上的切削刀具做回转切削运动。

进一步地，所述定位装置由多个定位块和多个工件锁紧装置组成，所述多个定位块安装在旋转工作台上平面，多个定位块按工件两侧边尺寸圆周均匀分布；所述工件锁紧装置包括锁紧手轮，锁紧丝杠，锁紧座，锁紧丝母和锁紧块，所述锁紧座安装在旋转工作台上，锁紧丝母固定在锁紧座上，锁紧丝杠与锁紧丝母螺纹配合，锁紧丝杠一端安装锁紧手轮，另一端联接锁紧块，锁紧块与锁紧座用弹簧联接，可防止锁紧后松动。旋转锁紧手轮，锁紧丝杠带动锁紧块压紧工件，反方向松开工件。产品装夹时以产品两侧面为基准，产品放置在工作台台面上两定位块之间并完全贴合定位块，旋转锁紧装置压紧。

进一步地，所述除尘装置为设置在刀具上方的上除尘罩和设置在工件下方的下除尘罩，上除尘架座板安装在(床身)外环骨架上，上除尘气缸安装在上除尘架座板上，上除尘连杆安装在上除尘架体座板上，通过上除尘锁紧螺栓固定；上除尘连杆其一端连接气缸，另一端连接上除尘连接板，上除尘连接板夹紧上除尘罩，通过气缸的伸缩带动上除尘罩翻转；上除尘罩由上除尘气缸控制，扳动气缸手扳阀，可使上除尘罩翻转角度，便于刀具的拆装更可随时观察产品切削的情况；拆卸刀具时将上除尘锁紧螺栓打开，调整到下极限孔锁紧，上除尘气缸带动上除尘罩升起后进行拆装刀具；下除尘罩安装在固定轴套上，下除尘罩上的除尘口开在木屑排出的方向，本发明除尘和排屑采用上下对吸的方式，加工区域形成真空，木屑不能外溅，满足设备的除尘要求。

进一步地，所述自动化控制采用plc控制，旋转工作台的转速可变频调速控制。所述自动化控制包括控制面板和配电箱，所述控制面板通过能进行多个旋转的控制面板旋转轴固定在床身上方，便于不同身高体态的操作者使用，所述配电箱固定在床身下方，控制面板和配电箱采用分开放置，使之达到利于操作和控制的目的。

数控木工内弧面铣床的工艺流程：

1、本发明数控木工内弧面铣床采用plc控制，启动控制面板上的刀具旋转按钮，刀具轴电机启动，通过平皮带带动刀具主轴上安装的切削刀具高速旋转，切削装置可通过燕尾导轨进行调整加工深度。

2、调整好加工深度后，将待加工工件分别放在旋转工作台上两个定位块之间，手动调整工件锁紧装置，将工件固定在旋转工作台上。

3、启动控制面板上工作台旋转按钮，工作台电机启动，通过三角带传动带动导轴小齿轮传动，导轴小齿轮与工作台内齿轮啮合，使旋转工作台低速旋转实现产品进给运动，对工件如图3-4中尺寸r1进行切削加工成图5-6尺寸r。根据切削质量和装夹工件的需要调整旋转工作台的转速，其工作台转速可通过plc变频调速控制。

4、本发明数控木工内弧面铣床不停机也能实现产品连续加工的功能。即第一个工位工件加工完成，工作台旋转至加工第二个工件时，拆卸第一个工位的加工完成件并安装新的加工件。以此类推，加工第三个工位件时，拆卸并安装第二个工位的加工件。

5、除尘和排屑采用上下对吸的方式，上除尘由上除尘气缸控制，扳动气缸手扳阀，可使上除尘罩翻转角度，便于刀具的拆装更可随时观察产品切削的情况。下除尘方式是采用在工件下方安装下除尘罩，并在木屑排出的方向设置除尘口，使之达到上下一起除尘，满足设备的除尘要求。

6、为了便于操作和提高加工效率，控制面板设计3处360度无死角旋转。

本发明数控木工内弧面铣床主要采用刀具主轴垂直安装与z轴平行，切削装置安装在旋转工作台内部，刀具长度大于产品的高度h，一次切削可完成产品加工，产品采用机械装夹方式固定在圆形旋转工作台上，刀具轴轴线与旋转工作台主轴轴线平行，旋转工作台台面上可同时安放多个产件，多个产件按中心均匀分布，旋转工作台中心与产品内外弧面中心重合，材料在工作台上匀速转动实现材料的进给，刀具置于材料内侧旋转切削，实现材料的加工，设备切削加工区域设定在操作区域对面，产品加工的同时便于其它产品的装夹和拆卸。

综上，本发明是针对木结构产品墙体弯角产件内弧面加工的专用设备，整台设备系统采用plc控制。具有加工产品高效、节能、环保、质量稳定及生产作业面积小等优点，同时设备本身成本较低、操作方便、稳定可靠，产品加工的不间断性更加适合于产品的大批量、标准化生产，极大的降低了生产成本。

附图说明

图1为传统木结构建筑墙体搭接方式；

图2为现木结构建筑标准弯角连接方式；

图3为待加工的产品的俯视图；

图4为待加工的产品的后视图；

图5为加工的成品的俯视图；

图6为加工的成品的后视图；

图7为数控木工内弧面切削装置主视图；

图8为图7的aa向剖视图；

图9为数控木工内弧面铣床的主视图；

图10为数控木工内弧面铣床的俯视图；

图11为数控木工内弧面铣床的立体图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本实施例公开了一种数控木工内弧面铣床，如图7-11所示，包括切削装置、进给装置、定位装置、除尘装置、旋转工作台32、床身和自动化控制系统；

所述床身上方水平设置旋转工作台32；所述切削装置下部设置在床身下侧，上部穿设在旋转工作台32中；所述进给装置设置在床身下方，用于驱动切削装置和旋转工作台32；所述定位装置设置在旋转工作台32上，所述除尘装置设置在切削装置(刀具4)上方和待切削工件下方；所述自动化控制设置与进给装置(刀具轴电机49和工作台电机22)电连。

所述床身底部设置有底座架51，所述底座架51上固定有燕尾下导轨57，所述燕尾下导轨57上配合燕尾上导轨56，所述燕尾上导轨56上方固定有电机座55；所述进给装置(刀具轴电机49)通过电机板46安装在电机座55上；电机座调节块48安装在电机座55上，调节螺栓47安装在电机座调节块48上，另一端与电机板46螺纹连接，通过电机座调节块48上的调节螺栓47调节电机板46的位置，带动刀具轴电机49左右移动，刀具轴电机平带轮52安装在刀具轴电机49上，刀具轴电机平带轮52随刀具轴电机49左右移动，从而实现涨紧高速平带；所述切削装置(固定轴套9)安装在电机座55上，旋转燕尾导轨调整丝杆58燕尾上导轨56左右滑动，能实现固定轴套9的左右位置调整，具体位置根据工件内弧尺寸调整。所述切削装置的刀具主轴1垂直于燕尾上导轨56和旋转工作台32台面。

所述进给装置包括刀具轴电机49，所述刀具轴电机49输出端设置有刀具轴电机平带轮52，所述刀具轴电机平带轮52采用弧形结构，更容易涨紧平带，防止平带松时脱落，同时防止平带轴向窜动，延长了平带的使用寿命。所述刀具轴电机49通过刀具轴电机平带轮52高速平带传递扭矩至切削装置(平皮带轮12)；

所述进给装置还包括工作台电机22(摆线针轮减速机)，工作台电机22安装在电机座板54上，电机座板54用螺栓固定在底座架51上，电机座板54上铣的长孔，松开螺栓能左右调整电机座板54的位置，从而带动工作台电机22左右移动，工作台电机皮带轮25安装在工作台电机22上，工作台电机22左右移动带动工作台电机皮带轮25左右移动，实现涨紧传动三角带。工作台电机22启动后工作台电机皮带轮25旋转，通过三角带带动导轴皮带轮23旋转，导轴皮带轮23安装在导轴24上，导轴通过轴承26固定在导轴座27上，导轴座27安装在底座架51上，导轴另一端安装导轴小齿轮28，导轴小齿轮28与旋转工作台32(的内齿轮33啮合，工作台电机22传递扭矩带动旋转工作台32做低均速转动，利用变频器可调节工作台转速，从而保证表面的加工质量和合理的工艺时间配置。

所述旋转工作台32包括工作台内齿轮33、转台尼龙套31、外环30、尼龙套滑块29、外保护套45，所述工作台内齿轮33安装在旋转工作台上，外环30安装在外环骨架50上，外环骨架50安装在底座架51上，通过调整螺丝59可微调高度，总装完成后调整工作台距地平面的平行度，外环30内安装尼龙套滑块29，尼龙套滑块29与工作台外圆壁用螺丝联接，防止工作台在工作时上下窜动，保证加工精度；外保护套45安装在旋转工作台32外圆处，防止工作台转动外露螺丝刮到工人。

所述切削装置包括刀具主轴1、刀具4、移动轴套8、固定轴套9和平皮带轮12，所述刀具主轴1一端同轴刚性连接平皮带轮12，另一端套设刀具4，所述平皮带轮12能带动固定在刀具主轴上的刀具4做回转切削运动，所述刀具4轴向剖面刃口尺寸与加工工件断面尺寸相同；套设刀具4的刀具主轴1端部与刀具锁紧螺母2螺纹连接，所述刀具锁紧螺母2与刀具4之间设置有刀具垫片3。

所述刀具主轴1通过轴承7配合安装在移动轴套8内，所述轴承压盖6与密封环5采用轴向迷宫密封，能防止木屑及灰尘进入轴承；所述移动轴套8外径与固定轴套9内径采用间隙配合，固定轴套9上下两端安装锁紧螺栓21，锁紧螺栓紧固后，将移动轴套8固定在固定轴套9上；所述移动轴套8靠近平皮带轮12的一端固定有轴承端盖11，挡环10安装在切削刀具轴1轴承与平皮带轮12之间，起定位带轮与防尘的作用；垫片13安装在刀具主轴1端头，并通过锁紧螺栓14和平键固定平皮带轮12；所述轴承端盖11上固定有调节螺母17，所述固定轴套9上固定安装调节支架18，调节螺杆15一端通过压力轴承19和锁紧螺母20安装在支架18上，另一端与调节螺母17螺纹配合，锁紧螺母16安装在调节螺杆15上，锁紧后，将调节螺杆15固定；松开后，旋转调节螺杆15，将通过调节螺母17带动轴承端盖11左右移动，从而改变移动轴套8和固定轴套9轴线方向的位置，调整前松开第一锁紧螺栓21，调整后锁紧第一锁紧螺栓21。移动轴套8带动刀具4沿轴线方向移动，调整刀具切削工件的内弧尺寸，以此改变加工工件的弧形半径。

所述刀具主轴1的旋转方向与旋转工作台32的旋转方向相反，刀具主轴1带动固定其上的切削刀具4做回转切削运动。

所述定位装置由多个定位块62和多个工件锁紧装置组成，所述多个定位块62安装在旋转工作台32上平面，多个定位块62按工件两侧边尺寸圆周均匀分布；所述工件锁紧装置包括锁紧手轮44，锁紧丝杠40，锁紧座43，锁紧丝母42和锁紧块41，所述锁紧座43安装在旋转工作台32上，锁紧丝母42固定在锁紧座43上，锁紧丝杠40与锁紧丝母42螺纹配合，锁紧丝杠40一端安装锁紧手轮44，另一端联接锁紧块41，锁紧块41与锁紧座43用弹簧联接，可防止锁紧后松动。旋转锁紧手轮44，锁紧丝杠40带动锁紧块41压紧工件，反方向松开工件。产品装夹时以产品两侧面为基准，产品放置在工作台台面上两定位块之间并完全贴合定位块，旋转锁紧装置压紧。

所述除尘装置为设置在刀具4上方的上除尘罩39和设置在工件下方的下除尘罩63，上除尘架座板34安装在(床身)外环骨架50上，上除尘气缸35安装在上除尘架座板34上，上除尘连杆37安装在上除尘架体座板34上，通过上除尘锁紧螺栓36固定；上除尘连杆37其一端连接气缸35，另一端连接上除尘连接板38，上除尘连接板38夹紧上除尘罩39，通过气缸35的伸缩带动上除尘罩39翻转；上除尘罩39由上除尘气缸35控制，扳动气缸手扳阀，可使上除尘罩39翻转角度，便于刀具的拆装更可随时观察产品切削的情况；拆卸刀具4时将上除尘锁紧螺栓36打开，调整到下极限孔锁紧，上除尘气缸35带动上除尘罩39升起后进行拆装刀具4；下除尘罩63安装在固定轴套9上，下除尘罩63上的除尘口开在木屑排出的方向，本发明除尘和排屑采用上下对吸的方式，加工区域形成真空，木屑不能外溅，满足设备的除尘要求。

所述自动化控制采用plc控制，旋转工作台32，的转速可变频调速控制。所述自动化控制包括控制面板61和配电箱53，所述控制面板61通过能进行多个旋转的控制面板旋转轴64固定在床身上方，便于不同身高体态的操作者使用，所述配电箱53固定在床身下方，控制面板61和配电箱53采用分开放置，使之达到利于操作和控制的目的。

数控木工内弧面铣床的工艺流程：

1、本发明数控木工内弧面铣床采用plc控制，启动控制面板61上的刀具旋转按钮，刀具轴电机49启动，通过平皮带带动刀具主轴1上安装的切削刀具4高速旋转，切削装置可通过燕尾导轨56进行调整加工深度。

2、调整好加工深度后，将待加工工件60分别放在旋转工作台32上两个定位块62之间，手动调整工件锁紧装置，将工件60固定在旋转工作台32上。

3、启动控制面板61上工作台旋转按钮，工作台电机22启动，通过三角带传动带动导轴小齿轮28传动，导轴小齿轮28与工作台内齿轮33啮合，使旋转工作台低速旋转实现产品进给运动，对工件60如图3-4中尺寸r1进行切削加工成图5-6尺寸r。根据切削质量和装夹工件的需要调整旋转工作台32的转速，其工作台转速可通过plc变频调速控制。

4、本发明数控木工内弧面铣床不停机也能实现产品连续加工的功能。即第一个工位工件加工完成，旋转工作台32旋转至加工第二个工件时，拆卸第一个工位的加工完成件并安装新的加工件。以此类推，加工第三个工位件时，拆卸并安装第二个工位的加工件。

5、除尘和排屑采用上下对吸的方式，上除尘由上除尘气缸35控制，扳动气缸手扳阀，可使上除尘罩39翻转角度，便于刀具的拆装更可随时观察产品切削的情况。下除尘方式是采用在工件下方安装下除尘罩63，并在木屑排出的方向设置除尘口，使之达到上下一起除尘，满足设备的除尘要求。

6、为了便于操作和提高加工效率，控制面板61设计3处360度无死角旋转。

实施例2

本实施例公开了一种

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。