CN104647553A - 一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，本方法的板材加工分背面加工与正面加工两步，第一步为板材背面的加工，加工次序依次为修边，孔加工，槽加工；第二步为板材正面的加工，加工次序依次为孔加工，槽加工，异型加工，开料加工。发明一次性在板材上完成家具构件背正面的孔加工，开槽加工，异型加工以及开料加工的四合一数控加工，把传统的四个加工平台合为一个加工平台，构件开料后不再进行开槽，钻孔和异型的加工。本发明提高了加工精度和加工效率，降低了加工难度和加工成本，可广泛适用于木工加工中心(CNC)，木工开料机等数控加工设备，解决了板式家具定制化、个性化、大型化加工的问题。

Description

一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法

技术领域

本发明涉及板式家具生产技术领域，具体地说是一种板式家具构件的钻孔、开槽、异型、开料数控生产加工系统方法。

背景技术

板式家具是以极件为基本结构，通过五金件连接而成可拆装的组合式家具，其主要基材是经表面装饰的人造板材。板式家具有两层含义：一是以人造极为基材，二是采用连接件和圆榫接合为主要连接方式。板式家具的最大特点是可以真正实现生产工业化的需要，实现自动高效的生产。板式家具现在占据了很大的市场份额，因其可进行灵活多变的搭配，并具有可靠的质量，搬家还可搬走，板材不易变形，色彩多样而受到了许多人的喜爱。随着家具工业化生产的发展，板式家具成为现在家具生产和消费的主流。

家具生产发展到今天，已经不是传统的手工业，在工业化生产的背景下，需要在批量产品的设计方法中创新，以满足个性化需求。从最初的KD(knock down)家具到RTA(ready to assemble)家具，再发展成DIY(doit yourself)家具，板式家具越来越体现部件化的生产，装配简单，真正实现“部件+接口＝产品”的概念。现代工业设计经过近一百年的社会发展，已经走进一个新的境界。制造工业从基本机械化到完全自动化，新材料、新工艺也给制造工业带来一个崭新的景象，极大地改变了生产力原有状态。从企业来讲，怎样在家具生产中作好生产工艺设计，实现设计的批量化生产，提高生产效率，降低劳动成本，实现企业物流过程的增值，是最重要的。从使用者来讲，对家具产品的要求主要是满足使用中对功能的需要，并能随意组合方便拆装。

上世纪二次世界大战后的欧洲，为了尽快恢复家园，提供大批量生产的家具，德国海蒂诗公司于1960年发明了“钢制暗铰链”并推出了一种新的模数化的家具制造系统——32mm系统(因其基本模数为32mm，后人们就称之为“32mm系统”)。随着科技的不断发展，这个系统的内涵也在不断丰富。32mm系统的概念产生之初，就是基于解决家具大批量生产的效率问题。家具工业化生产水平不仅体现在设备先进、机械化程度高，还表现在产品的大批量生产。欧洲的家具制造工业，从一开始就很自然地接受了这个制造系统的概念，而且正式从坚持发展这样一些富有生命力的现代新概念出发，使曾经遭受二次世界大战惨重损失的欧洲，迅速成为世界现代家具工业的摇篮，并且一直领先至今。

我国的家具工业在八十年代中期开始引入32mm系统这一全新的概念，并且引进了一批可以可适用于该制造系统的设备。32mm的加工系统生产线可以划分为构件开料，异型加工，封边，开槽，钻孔等五部分，其中开料工，排钻工属于技术工种。近年来，随着企业劳动成本、原料成本越来越高，市场竞争越来越激烈，家具行业对木工CNC加工中心，电子开料锯等专业板式家具生产数控设备的广泛应用，迫切需要一种新的生产系统有效地提高产业能力，提高生产效率，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于改变现有板式家具落后的生产系统方法，将繁琐的生产加工工序合并，提出了一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法。所述的数控加工设备平台，适用于木工加工中心(CNC)，木工开料机，木工雕刻机等数控加工设备。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，分为板材背面加工与板材正面加工两步，第一步为板材背面的加工，加工次序依次为修边，孔加工，槽加工。板材背面加工完成后，将板材翻到正面。第二步为板材正面的加工，加工次序依次为孔加工，槽加工，异型加工，开料加工。如果板材背面无孔加工和槽加工，则板材加工次序依次为修边，孔加工，槽加工，异型加工，开料加工。

本发明的有益效果是：本发明提供的板式家具数控加工方法，将目前板式家具加工生产线的构件开料，异型加工，开槽，钻孔等四个加工工序统合为一个加工工序，加工平台从四个整合为一个，新方法的发明改变了传统加工模式，减少了加工环节，减少了车间技术工人数并降低了劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本，对板式家具产业的发展促进具有革命性意义。

具体实施方式

本发明首先涉及一种板式家具加工方法，包括板材背面加工和极材正面加工，所述的基本加工包括四类：孔、槽、异型和开料，其中异型加工是指切角、圆孔、方孔、圆角等加工的统称。在一张原料板材上，至少可以分割出一种以上的成品构件，区别于传统的以成品构件为加工对象的孔、槽、异型加工，本发明是以原料板材为加工对象，完成其上所有的构件的背正面孔、槽、异型、开料加工为成品构件。

原料板材在加工前，为了保证加工精度，需要进行四边裁切修边，裁切修边量0-15mm，0代表不修边。构件坐标系统采用三维坐标系表示，原点位于加工面左上角，X轴指向构件短边，Y轴指向构件长边，Z轴指向加工深度方向。板材坐标系与CNC坐标系一致，X轴指向原料板材宽度方向，Y轴指向原料板材长度方向，Z轴指向刀具方向。令构件短边w，构件长边1，原料板材宽度W，原料板材长度L，设构件在原料板材上切割的坐标为P(ox，oy)，刀具直径为d。

原料板材修边量为上修边量rt，下修边量rb，左修边量rl，右修边量rr。如果原料板材上所有构件均无背面孔，槽以及异型加工，则原料板材修边加工可以表示为A(rl，rb)，B(W-rr，rb)，C(W-rr，L-rt)，D(rl，L-rt)，否则，原料板材修边加工表示为A(rr，rb)，B(W-rl，rb)，C(W-rl，L-rt)，D(rr，L-rt)原料板材修边的刀路设计：A→B→C→D→A。所述的板材背面加工完成后，沿原料板材Y轴镜像翻转到正面，并移动板材，使板材左边与背面加工的左裁边刀路重合，板材下边与背面加工的下裁边刀路重合。

构件孔加工设计式可表示为圆心坐标I(x，y)，半径r，加工深度z。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，背面孔加工可表示为圆心坐标O(W-ox-x，oy+y)，半径r，加工深度z；正面孔加工可表示为圆心坐标O(ox+x，oy+y)，半径r，加工深度z。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，背面孔加工可表示为圆心坐标O(W-ox-y，oy+x)，半径r，加工深度z；正面孔加工可表示为圆心坐标O(ox+y，oy+x)，半径r，加工深度z。首先刀具移动到板材坐标点O，沿Z轴进刀到规定的加工深度，如果孔径等于刀径，则退刀完成加工，否则刀具主轴沿X轴或Y轴移动s＝d，且满足s＜＝2*r-N*d(其中N＝1，2，3...)，然后以半径Rn＝d/2+(N-1)*d+s作圆切削扩孔直到孔径符合加工要求后退刀完成加工。

构件槽加工设计式可用矩形左上右下坐标表示为左上坐标(x1，y1)，右下坐标(x2，y2)，加工深度z。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，背面槽加工可表示为左上坐标A(W-ox-x1，oy+y1)，右下坐标B(W-ox-x2，oy+y2)，加工深度z；正面槽加工可表示为左上坐标A(ox+x1，oy+y1)，右下坐标B(ox+x2，oy+y2)，加工深度z。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，背面槽加工可表示为左上坐标A(W-ox-y1，oy+x1)，右下坐标B(W-ox-y2，oy+x2)，加工深度z；正面槽加工可表示为左上坐标A(ox+y1，oy+x1)，加工深度z，右下坐标B(ox+y2，oy+x2)，加工深度z。首先判断槽加工方向，dx＝|x2-x1|，dy＝|y2-y1|，定义槽长度L＝max(dx，dy)，槽宽度M＝min(dx，dy)。首先刀具移动到板材坐标点A，沿Z轴进刀到规定的加工深度，再沿槽长度方向移动距离L，如果槽宽度M等于刀径d，则退刀完成加工，否则刀具刀具主轴沿槽宽度方向移动s＝d，且满足s＜＝M-N*d(其中N＝1，2，3...)，然后沿槽长度反方向移动距离L，如此循环来回拉槽完成加工。

构件异型，异型加工深度为板材厚度，只在板材正面加工，包括如下切角，挖圆孔，挖方孔，切圆弧角异型的加工：

构件切角加工设计式可用直角三角形三顶点坐标表示为A0(x1，y1)，B0(x1，y2)，C0(x2，y2)。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，切角加工可表示为A(ox+x1，oy+y1)，B(ox+x1，oy+y2)，C(ox+x2，oy+y2)。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，切角加工可表示为A(ox+y1，oy+x1)，B(ox+y2，oy+x1)，C(ox+y2，oy+x2)。构件切角加工的刀路设计：A→B→C→A。

构件挖方孔加工设计式可用矩形四顶点坐标表示为A0(x1，y1)，B0(x1，y2)，C0(x2，y2)，D0(x2，y1)。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，挖方孔加工可表示为A(ox+x1，oy+y1)，B(ox+x1，oy+y2)，C(ox+x2，oy+y2)，D(ox+x2，oy+y1)。构件X轴与原料极材Y轴方向相同情况下，挖方孔加工可表示为A(ox+y1，oy+x1)，A(ox+y2，oy+x1)，C(ox+y2，oy+x2)，D(ox+y1，oy+x2)。构件挖方孔加工的刀路设计：A→B→C→D→A。

构件挖圆孔加工设计式可表示为圆心坐标I(x，y)，半径r。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，挖圆孔加工可表示为圆心坐标O(ox+x，oy+y)，半径r。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，挖圆孔加工可表示为圆心坐标O(ox+y，oy+x)，半径r。构件挖圆孔加工的刀路刀路设计：圆心为O，半径为r。构件切圆弧角是切出圆心角为直角的任意半径圆弧角的加工，没计式可表示为圆心坐标I(x，y)，半径r，圆弧起点坐标A(x1，y1)，圆弧终点坐标B(x2，y2)。则构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，切圆弧角加工可表示为圆心坐标O(ox+x，oy+y)，半径r，圆弧起点坐标A(ox+x1，y1)，圆弧终点坐标B(ox+x2，y2)。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，切圆弧角加工可表示为圆心坐标O(ox+y，oy+x)，半径r，圆弧起点坐标A(ox+y1，x1)，圆弧终点坐标B(ox+y2，x2)。构件切圆弧角加工的刀路没计：圆心为O，半径为r，圆弧起点A，圆弧终点B。

构件的开料加工，构件Y轴与原料板材Y轴方向相同情况下，开料加工可表示为A(ox，oy)，B(ox+w，oy)，C(ox+w，oy+1)，D(ox，oy+1)。构件X轴与原料板材Y轴方向相同情况下，开料加工可表示为A(ox，oy)，B(ox+1，oy)，C(ox+1，oy+w)，D(ox，oy+w)。构件开料加工的刀路设计：A→B→C→D→A。

Claims (6)

1.一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，分为板材背面加工与板材正面加工两步，所述的第一步为板材背面的加工，其特征在于：所述的加工次序依次为修边，孔加工，槽加工。板材背面加工完成后，将板材翻到正面。所述的第二步为板材正面的加工，其特征在于：所述的加工次序依次为孔加工，槽加工，异型加工，开料加工。如果板材背面无孔加工和槽加工，其特征在于：所述的加工次序依次为修边，孔加工，槽加工，异型加工，开料加工。所述的数控加工设备平台，其特征在于：适用于木工加工中心(CNC)，木工开料机，木工雕刻机等数控加工设备。

2.一种根据权利要求1所述的一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，其特征在于：所述的板材背面加工完成后，沿设备Y轴镜像翻转到正面，并移动板材，使板材左边与背面加工的左裁边刀路重合，板材下边与背面加工的下裁边刀路重合。

3.一种根据权利要求1所述的一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，其特征在于：所述的板材四边修边量为0-15mm，0代表不修边。

4.一种根据权利要求1所述的一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，其特征在于：所述的孔加工，首先Z轴进刀到规定的加工深度，如果孔径等于刀径，则退刀完成加工，否则扩孔直到孔径符合加工要求后退刀完成加工。

5.一种根据权利要求1所述的一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，其特征在于：所述的开槽加工，首先Z轴进刀到规定的加工深度，沿开槽方向移动刀具到槽长度，如果槽宽度等于规定的槽宽度，则退刀完成加工，否则扩大槽宽度直到符合规定的槽宽度要求后退刀完成加工。

6.一种根据权利要求1所述的一种板式家具的钻孔、开槽、异型、开料四合一数控加工方法，其特征在于：所述的异型加工包括切角，挖圆孔，挖方孔，切圆弧角的一种或者儿种组合的加工。所述的切角，是切出任意边长直角三角形的加工。所述的挖圆孔是切出任意直径圆孔的加工。所述的挖方孔是切出任意边长矩形的加工。所述的切圆弧角是切出圆心角为直角的任意半径圆弧角的加工。