| 加入桌面 | 手机版 | 无图版
 
当前位置: 首页 » 行业资讯 » 技术资料 » 正文

CNC加工中心对异型实木家具零件的加工工艺与优化

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-17  来源:中国实木家具网  作者:[db:作者]
核心提示:  CNC加工中心对异型实木家具零件的加工工艺与优化+陈新义刘文金在现代家具企业中,CNC加工中心成为了异型复杂零件加工的工具。但实际生产中常遇到加工路线不易控制、刀具路径编辑复杂等问题出现这种现

  CNC加工中心对异型实木家具零件的加工工艺与优化+陈新义刘文金在现代家具企业中,CNC加工中心成为了异型复杂零件加工的首选工具。但实际生产中常遇到加工路线不易控制、刀具路径编辑复杂等问题出现这种现象的原因有三:一是实木家具异型零件加工的基材多为拼板材料,在幅面、厚度上存在一定的误差;一是加工刀具种类繁多,参数调整相对复杂;三是CNC加工中心对刀的调整误差。

  笔者提出了裁板图优化设计方法和通过选择合适的刀具以及调整刀具参数来确定刀具路径的方法来解决此问题。并以一种欧式床头顶线的加工为例,阐述具体的操作方法并验证了此法的有效性。

  1基于CAM-pro软件的零部件图绘制及裁板图优化设计CNC加工中心通常自带具有一定绘图能力的软件系统,最常用的是CAM-pro软件。但这种软件在处理一些复杂的图形时,需要借助并兼容其他绘图软件,如AotoCAD、Rhino等。案例中的欧式床头顶线造型复杂,在CAM-pr中只能简单的移动位置,在进行刀路设计时,各种刀路路径无法在CAM-pr软件中绘制,只能先通过AutoCAD对刀路进行绘制,然后在CAM-pro软件中进行参数编辑。

  在确定了设计方案之后,就需要绘制出以三视图为表达基础的零件图。在CNC加工中心中通常只显示林业公益性行业科研专项(201204712)资助陈新义,在读硕士研究生,中南林业科技大学,E-mail:chenxinyicsuftl26.com修日期:2013-01-24一个方向的视图(主视图)。因此,主视图方向的选择应充分反映零件的形状特征。

  零件图绘制完成后就可以对其进行排产,即在软件中模拟基材的规格幅面,将零件图移动到基材的幅面内,选择合适的套裁形式。考虑到材料利用率,往往会将一些复杂的、形状不规则的图形进行分解加工,最后再组合到一起。如案例中,欧式床头顶线复杂,如果进行整体加工,则规格为2440mmx1220mm的基材只能加工出2个。考虑到此种情况,计划将完整的床头顶线分解为6段进行加工,这样可以提高一倍的材料利用率。由于床顶线形状对称,所以在进行刀路编辑时只需要进行三段的编辑,然后对刀路进行镜像处理即可。如所示。

  基材上的裁板图在CNC加工中心实际加工过程中,刀具的路径是根据原零件图变化而来,即软件中提供的偏移命令按照原零件图生成出的一个新图形。在一条连续曲线上使用此命令时不会出现问题,但在将一条连续曲线分解为若干段时,分解方式对加工精度会产生较大的影响。在进行零件曲线分解时,应尽量选择曲线斜率变化较小的部位,最好是在斜率不变的位置。案例中,使用了两种零部件的分解方式。实践证明,在斜率变化小的部位分解加工出来的零件重组在一起时对接效果要表1所选S种加工刀具寸)庆寸)淡寸)好。由于受到端点斜率变化的影响,即使是同一条曲线上的同一个部位,在分解成为属于两个不同的零件后,端点的斜率会随着曲线的走势而变化,即在分解后两个点的斜率就有可能不同,经过刀路编辑,误差会进一步放大,加工出来的部件则无法进行对接,如所示。

  两部件的错位对接2刀具路径优化与设计2.1刀具路径编辑完成图形分解之后,就可以对图形进行加工图的绘制设计。所谓加工图是指在CAM-pro软件中按照零件的外形绘制的一系列能够反映刀具运动轨迹的图形(刀具路径),同时还可以通过软件在电脑中实现模拟加工的一种图形。进行加工图绘制设计时需要考虑到的因素很多,典型的有刀轴的轨迹、刀具的形状、刀具加工顺序、刀具加工深度以及刀具的进出刀位置等31.运用CAM-pr进行加工图绘制设计的一般步骤如下:加工刀具的选择。加工中心刀具的选择是在人机交互的状态下完成41,它一般要求操作者对各类刀具的属性相当熟悉,才能够根据产品的造型特征以及排产图选择合适的加工刀具。CNC加工中心一般要求使用的刀具下端具有切削功能,而带有导向轮或垂直切削功能差的则不能使用。但有些带有导向轮的刀具在经过简单处理之后依然能够使用,这类刀具不能够对材料进行垂直切削。在加工中,可以用具有清底功能的刀具对其进行引导,即能够让其顺利垂直到达加工基准面,然后进行相应的进给切削。案例中,根据产品造型特征以及排产图,选择了5种加工刀具(如表1所示)。需要指出的是,案例选择了两种带有导向轮的刀具。在生产中,由于这两种刀具的导向轮会对工件的加工造成影响,因此,将它们的导向轮磨削处理掉,使之成为一种不具有垂直切削且不带导向功能的刀具。

  加工深度的调整。调整精度误差(一般l~3mm)以及板材厚度误差将在此过程中相互叠加,使得加工深度的调整变得复杂而难以控制。型刀对加工深度的要求相对较高。加工深度太大,则容易引起材料的崩边,且会造成过大的切削力而造成材料的移位,对材料造成不可逆转的损坏;加工深度太小,刀具的切削次数增多,加工效率低下。所以合适的加工深度是高效率与零件合格率的重要保障。案例中,由于英寸的圆底刀的直径比较大,一次切削对材料的损坏严重,鉴于此种情况,最终通过3次切削达到预期效果。

  加工顺序的选择。刀具加工顺序对工件的加工质量有重要的影响,在进行加工顺序的调整时,需综合考虑刀具的切削量、直径、形状以及产品造型特征等因素51.案例中,根据产品的特点,优选的加工顺序为:清底刀一圆底刀(li英寸)圆底刀(5/8英寸)一圆角刀(7/8英寸)圆角刀(3/4英寸)。实践证明,在此种加工顺序下的成品率最高。加工中频繁的装卸刀具也会对加工精度造成影响,应尽量做到最少的换刀次数,避免在换刀过程中造成效率降低、误差放大。

  刀具路径优化。进出刀路径的调整是一个不可忽视的步骤。一般CNC加工中心软件都具有调整进出刀路径功能。由于型刀的切削刃不在同一竖向直线上,有时下端切削刃的直径大于上端,若直接在起始切削点和收刀点执行收刀程序,则会对工件造成损坏。在进行进出刀调整时,操作者应刻意将起始切削点和收刀点调整到不影响工件的位置,然后执行收刀程序。案例中,欧式顶线造型复杂,故调整刀具的进出刀路径,先将起始切削点和收刀点移动到没有加工基材的空地(在CNC加工中心加工幅面内),然后执行其他程序。

  基材规格与套裁。基材规格包括厚度尺寸和幅CNC加工中心对异型实木家具零件的加工工艺与优化――陈新义刘文金面尺寸。厚度尺寸的误差会与调整精度误差叠加,幅面尺寸误差会影响到工件坐标原点与机械坐标原点的配合;对于套裁而言,在大幅面基材上进行多个零件的套加工程序(将NC代码指定给CNC加工中心)、选择装卸刀具、装夹加工材料。由于在加工平面上放置使加工材料能够快速定位的定位挡块,故在加工时,至少应裁加工质量未必比小幅面尺寸基材上加工单个零件的保证刀具的运动轨迹与定位挡块之间有一定的安全距质量好。案例中,在规格为2 440mmx1220mm的基材上加工2个零件时,由于刀具的直径、进出刀程序的设定等,在进行第一个零件加工时会对第二个零件的基材造成损坏,故采用小幅面、单个零件加工,虽然采用这种方法会使生产效率降低,但材料利用率可以提高一倍以上。

  2.2刀具参数调整刀具路径编辑完成之后就可以对各刀具的具体参数进行编辑,包括刀具的安全高度(指刀具快速运动到材料顶端的高度)、刀具方向、转速、刀具加工深度、加工次数、刀具位置指定、向下或是向前的切削速度以及切削量等。如所示。其中安全高度、刀具方向、转速以及切削速度等参数需要重点进行调整。安全高度的数值一般比加工工件的厚度大一倍即可。刀具方向是根据刀具切削面质量进行选择。刀具切削面的生成方式有两种,一种是刀具沿着零件图外边缘切削,一种是沿内边缘切削。一般遵循外边缘取逆时针加工,内边缘取顺时针加工的原则。转速则根据材料的硬度进行选取,软材采取高转速,而硬材则采用相对较低的转速。

  切削速度分为进给切削和垂直切削,一般根据刀具切削量进行选取,当切削量大时需要适当的降低切削速度,反之则采取快速切削61.次数。二加工刀具参数调整界面3NC代码输出、加工各个刀具路径以及参数调整完成,在软件中对零件进行模拟加工,待准确无误后进行NC代码的输出。NC代码是CNC加工中心与计算机交流的语言,只有通过NC代码,操作人员才能使用计算机对CNC加工中心输送加工指令。

  CNC加工中心开始自动加工前由操作人员加载离,即比刀具最大切削刃直径大便可。

  布置以及固定好加工材料后,先对加工程序以及材料的定位进行检查,即将安全高度调整到加工深度以外的距离,保证对材料不造成影响。确认程序以及材料定位无误,进行实际的加工生产。加工出来的部件便可直接进行组装、涂饰等后续工作(如所示)。

  加工成品4结论与建议采用CNC加工中心加工实木家具中异型构件时,存在加工误差、加工精度、加工效率等问题。

  笔者提出了裁板图优化的设计方法和通过选择合适的刀具以及调整刀具参数来确定刀具路径的方法。

  并以欧式床顶线的加工为例,验证了此法的有效性。

  基材规格尺寸误差对加工精度有重要影响,应控制材料幅面误差在3mm、厚度误差在lmm以下。

  刀具的安装与调整误差易导致加工误差,在允许的情况下,应选择更精确的方式或是在CNC加工中心上嵌人自动对刀检测系统。

 
 
[ 行业资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐行业资讯
点击排行