CN104526786B - 木工数控加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种木工数控加工设备，该木工数控加工设备包括输送轨道，所述输送轨道两端分别设置有进料装置和出料装置，所述输送轨道上设置有能在其上滑动的定位输送装置，所述输送轨道上方、自进料装置向出料装置依次设置有钻削装置、铣削装置、型面加工装置、锯切装置和标记装置；所述木工数控加工设备还包括计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与定位输送装置、进料装置、钻削装置、铣削装置、多功能型面加工装置、锯切装置、标记装置和出料装置电联。本发明木工数控加工设具有设计加工一体化、多功能、精度高、智能化、操作简单的特点，可广泛应用于木结构房屋等制造行业，尤其适合大方材、大截面、多角度复杂型面的断铣加工。

Description

木工数控加工设备

技术领域

本发明涉及木材加工机械技术，尤其涉及一种木工数控加工设备。

背景技术

木工机械是指在木材加工工艺中，将木材加工的半成品加工成为木制品的一类机床。用于制材、木制品生产所用的木材切削机床(简称木工机床)通常分为八类：木工锯机(MJ)、木工刨床(MB)、木工车床(MC)、木工铣床及开榫机(MX)、木工钻孔及榫槽机(MK)、木工磨光机(MM)、木工刃具修磨机(MR)和其他木工机床(MQ)。

随着经济社会发展和技术不断进步，现代木制品的多样性、结构复杂化以及苛刻的质量要求，传统的常规木工设备与方法已经无法满足要求。目前国内外木工加工技术呈现出数控化(智能化)、功能集成化等发展趋势，更多效仿金属加工的先进手段，如RPM(快速成型制造技术)、CNC(计算机控制技术)、FMS(柔性制造技术)、机器人技术和先进的检验测试技术等，不断提高木材的综合利用率和加工精度，提高工效、降低成本，同时还要满足节能环保的要求。

我国木工机械与工业发达国家如德国、意大利、美国、日本等比较，开发具有独立知识产权的新产品很少。关键设备和关键技术主要以进口为主，如生产线的柔性技术、机器人技术、高科技控制、检验测试技术等，与工业发达国家差距较大，严重制约了下线产品的生产效率和质量的提高。

国内现有木结构中木墙体、梁、柱加工设备，多为单机单工步操作，需要较大的空间来布置这些单一功能的不同设备排序完成木构件的加工设备，有些组合式生产线长度都在10米以上，且每台设备都需要至少2名以上操作工人，管理成本高，安全隐患大；几乎所有木构件的定位，包括角度锯切、端截等都是靠人工手动完成的，加工精度低。由于同一木构件是在不同设备上加工出来的，累积公差大，装配精度较差，严重影响木制别墅和阳光房的结构强度和密封效果等性能。对于大截面的木构件，根本没有设备能够加工，只能使用一些手持的电动工具人工划线定位或制造一些简易工装来完成。低端设备，无法使用软件来辅助生产，所有拆单下料都是人工完成，受人为因素影响，很容易造成失误，废品率较高。设备落后，就需要依赖大量的技术工人来弥补，而行业的用工难问题非常普遍日益突出，严重制约了企业的发展。

所以，亟待一种能用于生产木结构房屋所需的大方材、大截面、多角度复杂型面的断铣加工设备。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有木工机械单机单工步操作，导致精度差、废品率高、安全隐患大问题，提出一种木工数控加工设备，采用该设备完成木构件加工，能有效提高木构件经度、节约人力、提高生产率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种木工数控加工设备包括输送轨道，所述输送轨道两端分别设置有进料装置和出料装置，所述输送轨道上设置有能在其上滑动的定位输送装置，所述输送轨道上方、自进料装置向出料装置依次设置有钻削装置、铣削装置、型面加工装置、锯切装置和标记装置，所述木工数控加工设备还包括计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与定位输送装置、进料装置、钻削装置、铣削装置、多功能型面加工装置、锯切装置、标记装置和出料装置电联。

进一步地，所述定位输送装置能在计算机控制系统的控制下沿着输送轨道滑动，自动完成木构件的输送、定位和夹紧，并配合钻削装置、铣削装置、多功能型面加工装置、锯切装置和标记装置工作。

进一步地，所述计算机控制系统包括精密伺服驱动单元、光电检测和控制元件。计算机控制系统软件采用专业的CAD/CAM一体化木构件设计加工软件，包括木屋产品设计软件、木构件加工自动编程软件、木构件加工操作控制软件、生产管理系统软件。

进一步地，所述钻削装置包括两组动力钻头，所述两组动力钻头分别同轴安装在输送轨道的上下两侧，所述每组动力钻头包括三个钻头，各组钻头由控制系统分别控制调节钻孔中心位置。

进一步地，所述铣削装置配有水平和垂直两组铣削装置，能根据木构件的加工需求加工榫槽。

进一步地，所述型面加工装置为多功能型面加工装置，所述多功能型面加工装置能够进行三坐标进给运动，包括有多功能组合铣刀，能根据木构件的加工需求加工各种端榫、槽孔和特殊型面。所述多功能组合铣刀包括圆盘铣刀、指形铣刀和燕尾铣刀组合。

进一步地，所述锯切装置包括横向断切装置，所述横向断切装置的截断方向固定，能根据程序设置的长度，切断木头。所述锯切装置设置在进料口或者出料口附近。

进一步地，所述标记装置包括由计算机控制系统控制的打印装置或标记笔，能在木构件表面打印产品信息或生产过程编码信息、做标记，为后续的加工、安装和产品服务提供数据依据。

进一步地，所述木工数控加工设备还包括安全保护系统和环保除尘系统。安全保护系统为软件程序，能控制两组动力钻头不同步运动。以及保证在相同空间工作的不同装置按顺序进行操作，互不干扰，水平和垂直两组铣削装置。即一组钻头先下，另一组钻头后上，防止两组钻头碰在一起。安全保护系统能实时监测设备状态，防止在不符合操作规程的情况下设备动作，保障操者的人身安全。环保除尘系统是罩在所述木工数控加工设备上的罩体，与引风机相连，灰尘被吸走。环保除尘系统能满足设备工作环境的除尘要求。

本发明木工数控加工设备结构合理、紧凑，与现有技术相比较具有以下优点：

(1)、本发明木工数控加工设备是集开槽、钻孔、断切、特殊型面加工为一体的自动化木材加工机械，能生产实木木屋、板式木屋、框架式木结构等多种木结构产品构件；

(2)、本发明木工数控加工设备集成了专业化的控制系统，使生产加工简单而精确，只需要一位受过简单培训的操作人员，通过人机对话的方式输入产品加工数据，就可以自动完成加工操作，大大节省了人力资源，提高生产效率。本发明所述木工数控加工设备的最大加工断面尺寸可高达450mm×300mm，加工精度可达到±1mm/10m；

(3)、本发明采用的计算机控制系统采用CAD/CAM一体化木构件设计加工软件，包括木屋产品设计软件、木构件加工自动编程软件、木构件加工操作控制软件、生产管理系统软件，在实现木构件加工的同时还可实现木构件的设计。

综上，本发明木工数控加工设备具有设计加工一体化、多功能、精度高、智能化、操作简单等功能特点，可广泛应用于木结构房屋等制造行业，尤其适合大方材、大截面、多角度复杂型面的断铣加工。

附图说明

图1为本发明木工数控加工设备的结构示意图；

图2为本发明定位输送装置的结构示意图；

图3为本发明定位输送装置的上送料辊和下送料辊的结构示意图；

图4为本发明木工数控加工设备的工作原理示意图。

其中：1-钻削装置；2-铣削装置；3-多功能型面加工装置；4-锯切装置；5-标记装置；6-定位输送装置；11-伺服电机；12-同步齿型带；13-传动轴；14-同步带；15-输送滑差光电检测反馈装置；16-木构件；17-调节螺丝；18-上送料辊；19-下送料辊。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

本实施例提供了一种能用于木结构房屋等制造行业，尤其适合大方材、大截面、多角度复杂型面的断铣加工的木工数控加工设备。

具体的该木工数控加工设备结构如图1所示，包括输送轨道，所述输送轨道两端分别设置有进料装置和出料装置，所述输送轨道上设置有能在其上滑动的定位输送装置6，所述输送轨道上方、自进料装置向出料装置依次设置有钻削装置1、铣削装置2、多功能型面加工装置3、锯切装置4和标记装置5，所述木工数控加工设备还包括计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与定位输送装置6、进料装置、钻削装置1、铣削装置2、多功能型面加工装置3、锯切装置4、标记装置5和出料装置电联。

所述定位输送装置6能在计算机控制系统的控制下沿着输送轨道滑动，自动完成木构件的输送、定位和夹紧，并配合钻削装置1、铣削装置2、多功能型面加工装置3、锯切装置4和标记装置5工作。所述定位输送装置6最大定位输送速度30m/min，定位精度±0.1mm。

所述定位输送装置6的具体结构如图2和图3所示，送料平台的上方设有送料机构，伺服电机11驱动，通过同步齿型带12传动轴13带动上送料辊18转动，两个上送料辊18通过同步带14连接转动，对应的两个下送料辊19为动辊可平行移动，利用液压力夹紧工件，通过同步带14的转动带动木构件16前进，工件前进的距离和速度伺服控制，另配有输送滑差光电检测反馈装置15，校对送料精度。送料平台下方设置有能调节装置水平度的调节螺丝17。定位输送装置在整个加工过程中通过输送轨道两侧的皮带夹紧进行传送，其中一侧为驱动皮带，另一侧皮带则起到限位及测量的作用。这样可以为木构件的输送进行定位并进行精度调整，确保加工准确度，实现部件之间完美连接。

所述计算机控制系统包括工业控制计算机、精密伺服驱动单元、光电检测和控制元件。本发明计算机控制系统软件采用CAD/CAM一体化木构件设计加工软件，包括木屋产品设计软件、木构件加工自动编程软件、木构件加工操作控制软件、生产管理系统软件。

所述进料装置包括4-6组横向输送链板和纵向输送链板组。各横向输送链板不等间距布置，可以将不同长度的待加工木材(最短600mm)输送到纵向输送链板上。纵向输送链板由3-5组驱动链板构成，额定输送速度30m/min，最大输送速度可达60m/min，可输送不超过12m的规格材。如图4所示木工数控加工设备能实现木构件的纵向推进和横向推进。

所述钻削装置1包括两组动力钻头，所述两组动力钻头分别同轴安装在输送轨道的上下两侧，所述每组动力钻头包括三个钻头，各组钻头由控制系统分别控制调节钻孔中心位置，工作时木构件由定位输送装置6送达至钻削装置1，定位夹紧，控制系统自动控制参与工作的钻头分别从上下两侧相对钻孔。上下对钻可以减少孔边缘的毛刺、避免孔边劈裂。

所述铣削装置2配有水平和垂直两组铣削装置2，能根据木构件的加工需求加工榫槽。木构件由定位输送装置6送达至铣削装置2，定位夹紧，控制系统自动控制调整铣头的开口尺寸及位置，自动控制铣头进给、加工。

所述多功能型面加工装置3能够进行三坐标进给运动，包括有多功能组合铣刀，能根据木构件的加工需求加工各种端榫、槽孔和特殊型面。所述多功能组合铣刀包括圆盘铣刀、指形铣刀和燕尾铣刀组合。工作时木构件由定位输送装置6送达至多功能型面加工装置3，定位夹紧，控制系统自动控制组合铣刀的切削运动，完成加工操作。在木结构梁、柱、墙体上加工燕尾槽、缺口、斜口、直榫等不同型面。本发明多功能组合铣刀将圆盘铣刀、指形铣刀和燕尾铣刀组合在一起，安装在同一个刀轴上，组合式铣刀可以在垂直和水平方向进行直线运动，同时可以进行270度旋转。组合式铣刀可实现自动定位，通过工件的移动，可以进行偏移铣型。配合上料端的自动翻边装置，整机可以完成木构件所有型面的加工。

所述锯切装置4包括横向断切装置和可偏转角度断切机型。所述横向断切装置的截断方向固定，能根据程序设置的长度，切断木头。所述锯切装置设置在进料口或者出料口附近。可偏转角度断切装置可以调整木构件截断的偏转角和倾斜角，用户可以根据加工需要选配。工作时木构件由定位输送装置6送达锯切装置4，定位夹紧，控制系统自动控制断切装置完成加工操作。

所述标记装置5包括由计算机控制系统控制的打印装置或标记笔，能在木构件表面打印产品信息或生产过程编码信息、做标记，为后续的加工、安装和产品服务提供数据依据。

所述出料装置包括纵向输送链板、横向推板和倾斜料架。纵向输送链板的额定输送速度30m/min，最大输送速度可达60m/min。

所述木工数控加工设备还配备有自动定位划线组件，可以将椽、柱等连接位置准确的在木构件背面划线标注。避免在安装现场进行翻面识别，尤其是大木构件翻转起来比较费力，通过划线识别可以快速准确的找到连接位置，节省现场安装时间，提高效率，缩短工期。

所述木工数控加工设备还配备有步进电机配备了高精度的减速单元，有利于下一工步开始时保证整个机身的稳定。设备电器柜与设备独立分离,电器柜内装有主要的电气原件及电控单元。设备装有冷却系统,以保证内部温度低于35℃。

所述木工数控加工设备还包括安全保护系统和环保除尘系统。安全保护系统为软件程序，能控制两组动力钻头，不同步运动。即一组钻头先下，另一组钻头后上，防止两组钻头碰在一起。安全保护系统能实时监测设备状态，防止在不符合操作规程的情况下设备动作，保障操者的人身安全。环保除尘系统是罩在所述木工数控加工设备上的罩体，与引风机相连，灰尘被吸走。环保除尘系统能满足设备工作环境的除尘要求。

本发明不局限于上述实施例所记载的木工数控加工设备，其中输送轨道、进料装置、钻削装置、铣削装置、多功能型面加工装置、锯切装置、标记装置和出料装置结构和规模的改变，均在本发明的保护范围之内。

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。

Claims (6)

1.一种木工数控加工设备，其特征在于，该木工数控加工设备包括输送轨道，所述输送轨道两端分别设置有进料装置和出料装置，所述输送轨道上设置有能在其上滑动的定位输送装置，所述输送轨道上方、自进料装置向出料装置依次设置有钻削装置、铣削装置、型面加工装置、锯切装置和标记装置；所述木工数控加工设备还包括计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与定位输送装置、进料装置、钻削装置、铣削装置、型面加工装置、锯切装置、标记装置和出料装置电联；

所述型面加工装置为多功能型面加工装置，所述多功能型面加工装置包括有多功能组合铣刀，能够进行三坐标进给运动；所述多功能组合铣刀包括圆盘铣刀、指形铣刀和燕尾铣刀组合；

所述标记装置包括由计算机控制系统控制的打印装置或标记笔；

所述木工数控加工设备还包括安全保护系统，能控制两组动力钻头不同步运动，以及保证在相同空间工作的不同装置按顺序进行操作，互不干扰。

2.根据权利要求1所述木工数控加工设备，其特征在于，所述定位输送装置能在计算机控制系统的控制下沿着输送轨道滑动，自动完成木构件的输送、定位和夹紧。

3.根据权利要求1所述木工数控加工设备，其特征在于，所述钻削装置包括两组动力钻头，所述两组动力钻头分别同轴安装在输送轨道的上下两侧。

4.根据权利要求1所述木工数控加工设备，其特征在于，所述铣削装置配有水平和垂直两组铣削装置。

5.根据权利要求1所述木工数控加工设备，其特征在于，所述锯切装置包括横向断切装置。

6.根据权利要求1所述木工数控加工设备，其特征在于，所述木工数控加工设备还包括环保除尘系统，环保除尘系统是罩在所述木工数控加工设备上的罩体，与引风机相连。