CN108818780A - 一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，设置于机座上的加工组件，机座上设置有左右滑动组件，左右滑动组件上设置有前后滑动组件，前后滑动组件上设置有升降滑动组件；升降滑动组件上安装有转动模块，加工组件与转动模块上方驱动连接，转动模块可驱动加工组件正反360°水平转动；木料夹持台设置于机座的一侧，木料夹持台上设置有至少一个用于固定木料的固定夹具。本申请相对于现有设计没有伸缩气缸、消除了多悬臂结构，通过前后滑动组件、左右滑动组件、升降滑动组件实现ZXY轴方向的稳定移动，加工组件位于最顶部，由转动模块直接驱动，这样转动时需要的空间小，加工组件对木料加工时的精度也能大幅提升,可加工更短的木料。

Description

一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备

技术领域

本发明涉及木料加工设备领域，具体涉及一种主要用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，诸如加工“粽角榫”等。

背景技术

家具的制造过程中，对木料端头的加工是关系到家具连接稳定性、牢固耐用性能的关键性核心工艺，有些端头的结构复杂，精度要求高，诸如家具制造行业内大量使用的“粽角榫”，当然还有更多型类的结构。

仅就“粽角榫”而言，其外形仿佛象粽子角而得名，在江南民间木工中也称作“三角齐尖”，多用于四面平家具中如桌子、柜子、书架等家具。粽角榫如果采用手工制作难度非常高，现在多采用机械设备进行加工。由于粽角榫结构复杂，为了能准确拼接，其对加工精度的要求特别高。目前将木料端头加工成棕角榫头时，通常采用4轴自动化榫头加工设备，刀具与减速机的排布方法是三把刀具竖直排列。加工时，为了实现能主轴头上的刀具相互不影响，需要增加导轨、气缸，通过气缸把主轴快速伸出。这种多悬臂结构虽然可以用来实现刀具互不影响加工，但是多悬臂结构同时会引起主轴头刚性不足、设备精度差。而且用气缸快速伸缩操作时，还存在重复定位精度差的问题，且当主轴与台面呈90°时，旋转中心与木料端头有比较远的位置(沿Z方向)，导致只能将木料悬空很长才能加工，导致加工良品率低，精度差。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种稳定性好、主轴刚性高、精度高、操作方便的用于加工木材端头的多面多刀具加工设备。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，包括机座和木料夹持台，设置于机座上的加工组件，所述机座上设置有左右滑动组件，所述左右滑动组件上设置有前后滑动组件，所述前后滑动组件上设置有升降滑动组件；

所述升降滑动组件上安装有转动模块，所述加工组件与转动模块上方驱动连接，转动模块可驱动加工组件正反360°水平转动；

所述木料夹持台设置于机座的一侧，所述木料夹持台上设置有至少一个用于固定木料的固定夹具。

作为优选，所述左右滑动组件包括X轴导轨、X轴马达、X轴滑动座、齿条组件，所述X轴导轨和齿条组件分别设置在机座上，X轴滑动座通过滑块与X轴导轨配合，所述X轴马达安装X轴滑动座一侧，X轴马达与齿条组件驱动连接。

作为优选，所述前后滑动组件包括Z轴导轨、Z轴马达、Z轴滑动座、水平丝杆组件，所述Z轴导轨、Z轴马达和水平丝杆组件分别设置在X轴滑动座上，Z轴滑动座通过滑块与Z轴导轨配合，所述Z轴马达与水平丝杆组件驱动连接。

作为优选，所述升降滑动组件包括Y轴导轨、Y轴马达、Y轴滑动座、轮带组件、垂直丝杆组件，所述Y轴导轨和Y轴马达分别设置在Z轴滑动座上，Y轴滑动座通过滑块与Y轴导轨配合，所述Y轴马达通过轮带组件与垂直丝杆组件驱动连接，所述转动模块固定在Y轴滑动座上。

作为优选，所述转动模块包括精密减速机、轮带组件、伺服电机，所述伺服电机固定安装在升降滑动组件上，所述伺服电机通过轮带组件与精密减速机驱动连接，所述精密减速机带动加工组件转动。

作为优选，所述加工组件包括第一双头电机、第二双头电机，所述第一双头电机固定安装在转动模块上方，所述第二双头电机垂直安装在第一双头电机上，所述第一双头电机、第二双头电机两端均设置有用于安装刀具的刀具工位；第一双头电机、第二双头电机上的四个刀具工位呈水平90°分布。

作为优选，所述第二双头电机两端的刀具工位上分别安装有锯片和榫眼刀，所述第一双头电机两端的刀具工位上分别驱动安装有正刃榫头刀和反刃榫头刀。

作为优选，所述固定夹具包括L型架和固定夹，所述L型架设置在木料夹持台上，所述L型架的上半部分从工木料夹持台伸出一定长度悬置于机座上方，所述固定夹设置于L型架的末端。

本发明的有益效果有以下几点：1、本申请相对于现有设计没有伸缩气缸、消除了多悬臂结构，通过前后滑动组件、左右滑动组件、升降滑动组件实现ZXY轴方向的稳定移动，加工组件位于最顶部，由转动模块直接驱动，这样转动时需要的空间小，加工组件对木料加工时的精度也能大幅提升，能加工更短的木料；

2、采用第一双头电机、第二双头电机上的四个刀具工位呈水平90°对称分布设计，可以比传统设备能安装更多的刀具，且刀具之间不会相互干扰，不使用气缸结构，生产成本更低，切换也更加容易；

3、采用伺服电机从侧面驱动精密减速机，可以减少转动模块的高度，增加升降活动的空间；

4、固定夹具采用伸出悬置的L型结构，给加工组件预留更多活动空间，转动模块的旋转中心可以伸进木料侧面，超过木料的端头进行加工。

附图说明

图1为现有榫头加工设备的结构示意图；

图2为现有榫头加工设备侧视面的结构示意图；

图3为本发明的正视面的结构示意图；

图4为本发明的左视面的结构示意图；

图5为本发明的后视面的局部结构示意图；

图6为本发明的正视面的局部结构示意图；

图7为榫头的结构示意图；

图8为榫眼头加工时的状态图；

图9为反刃榫头刀45°切割的状态图；

图10为反刃榫头刀从上方水平0°切割的状态图；

图11为正刃榫头刀90°切割的状态图；

图12为锯片90°切割时的状态图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-12所示，本发明所述的具体实施例为一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，包括机座1和木料夹持台8，设置于机座1上的加工组件2，所述机座1上设置有左右滑动组件3，所述左右滑动组件3上设置有前后滑动组件4，所述前后滑动组件4上设置有升降滑动组件5；

所述升降滑动组件5上安装有转动模块6，所述加工组件2与转动模块6上方驱动连接，转动模块6可驱动加工组件2正反360°水平转动；

所述木料夹持台8设置于机座1的一侧，所述木料夹持台8上设置有至少一个用于固定木料的固定夹具7。

为了让加工组件精密的沿X轴方向左右移动，所述左右滑动组件3包括X轴导轨301、X轴马达302、X轴滑动座303、齿条组件304，所述X轴导轨301和齿条组件304分别设置在机座1上，X轴滑动座303通过滑块与X轴导轨301配合滑动，所述X轴马达302安装X轴滑动座303一侧，X轴马达302与齿条组件驱304动连接。左右滑动组件采用齿条组件和X轴马达进行驱动，使得整个加工中心能够稳定的前后运动。

为了让加工组件精密的沿Z轴方向前后移动，所述前后滑动组件4包括Z轴导轨401、Z轴马达402、Z轴滑动座403、水平丝杆组件404，所述Z轴导轨401、Z轴马达402和水平丝杆组404件分别设置在X轴滑动座303上，Z轴滑动座403通过滑块与Z轴导轨401配合运动，所述Z轴马达402与水平丝杆组件404驱动连接。前后滑动组件采用水平丝杆组件和Z轴马达进行驱动，使得整个加工中心能够稳定的左右运动。

为了让加工组件平稳的沿Y轴方向上下移动，所述升降滑动组件5包括Y轴导轨501、Y轴马达502、Y轴滑动座503、轮带组件504、垂直丝杆组件505，所述Y轴导轨501和Y轴马达502分别设置在Z轴滑动座403上，Y轴滑动座503通过滑块与Y轴导轨501配合滑动，所述Y轴马达502通过轮带组件504与垂直丝杆组件505驱动连接，所述转动模块6固定在Y轴滑动座503上。升降滑动组件采用轮带组件、垂直丝杆组件和Y轴马达进行驱动，使得整个加工组件能够稳定的升降活动。

为了方便切换刀具，所述加工组件2包括第一双头电机201、第二双头电机202，所述第一双头电机201固定安装在转动模块6上方，所述第二双头电机202垂直安装在第一双头电机201上，所述第一双头电机201、第二双头电机202两端均设置有用于安装刀具的刀具工位。两个电机上可以安装4种刀具，由于刀具分别位于四个面，刀具之间不会相互干扰，只需要转动角度即可实现刀具切换的功能。

为了满足不同榫头加工需要，所述第二双头电机202两端的刀具工位上分别安装有锯片203和榫眼刀204，所述第一双头电机201两端的刀具工位上分别驱动安装有正刃榫头刀205和反刃榫头刀206。

为了让加工组件平稳的水平转动，所述转动模块6包括精密减速机603、轮带组件602、伺服电机601，所述伺服电机601固定安装在升降滑动组件5上，所述伺服电机601通过轮带组件602与精密减速机603驱动连接，所述精密减速机603带动加工组件2转动。可以减少转动模块的高度，增加升降活动的空间。

为了方便加工各种长度型号的木料，所述固定夹具7包括L型架701和固定夹702，所述L型架设置在木料夹持台8上，所述L型架701的上半部分从木料夹持台8伸出一定长度悬置于机座1上方，所述固定夹702设置于L型架701的末端。由于部分加工需要90°加工角度(如图11)，旋转中心需在Z方向，超过木料的端面。当木材较短时，刀具会和台面冲突，如果将木料伸长，会导致加工时的振动，而无法加工。如果采用本申请的L型架将夹具伸出，就能解决短木料的90°加工时，加工组件旋转90°后，不会撞上台面的问题，同时，不需将木料伸长，解决了短料的加工和加工质量不好的问题。与此同时，转动模块上的结构越多，体积就越大，需要转动的空间也就越多，传统设备(图1、2)所需的转动空间就远大于本申请所需要的转动空间。

如图1-2为传统的榫头加工设备，其中图2为正对X轴方向的侧面视图，传统设备的刀具是竖直排列(本申请的刀具为90°夹角对称分布)，加工时需要将刀具B需要通过伸缩气缸A顶出来，这种多悬臂结构在转动时，是伸缩气缸B和刀具A一起转动，转动结构笨重，而伸缩气缸B伸出后会引起精密减速机C刚性不足，进而导致设备加工精度差；而且现有设备的工作台F的台面没有与刀具B之间预留足够的转动空间，只能加工较长的木料；同时X轴方向滑动组件G安装在工作台F上，Y轴方向滑动组件E安装在X轴方向滑动组件G上，Z轴方向滑动组件D安装在Y轴方向滑动组件E上，全采用悬挂机构，设备刚性差，运转过程中稳定性较差。当将木料伸出较长距离并悬空时，现有设备才能对端部垂直90°加工(参照图11刀具与木料的角度位置)，当木料伸出较长距离时，木料加工过程中容易发生抖动，极易出现次品。

如图3-6、8-12，本申请加工设备可同时安装4把刀具，四把刀具之间呈90°夹角对称分布，加工时，将木料固定安装在固定夹具上，保持木料稳定不动，将合适型号的刀具分别安装在加工组件上；通过前后滑动组件、左右滑动组件、升降滑动组件调节加工组件到指定位置；然后通过伺服电机驱动精密减速机将加工组件转动到合适的刀具，并精确调整刀具的加工角度；最后加工中心按指定程序对木料端面进行自动切削加工。本申请的加工设备通过软件编程，可以对刀具和路径进行无限组合，对木料端头的任意面进行切削加工。

如图7-12，加工木料的粽角榫头过程中，刀具切削时，刀具需要与木料端头的端面垂直呈90°，或者与木料端头的端面呈一定角度，或者与木料端头的端面平行。本申请的加工中心，能稳定转动到任意指定角度进行切削操作。通过本申请加工中心加工的粽角榫头，其切口整齐，良品率高，拼装组合稳定。

本申请相对于现有设计没有伸缩气缸、消除了多悬臂结构，通过前后滑动组件、左右滑动组件、升降滑动组件实现ZXY轴方向的稳定移动，加工组件位于最顶部，由转动模块直接驱动，这样转动时需要的空间小，对伺服电机功率要求低，加工组件对木料加工时的精度也能大幅提升；采用第一双头电机、第二双头电机上的四个刀具工位呈水平90°对称分布设计，可以比传统设备能安装更多的刀具，且刀具之间不会相互干扰，不使用气缸结构，生产成本更低，切换也更加容易；采用伺服电机从侧面驱动精密减速机，可以减少转动模块的高度，增加升降活动的空间；固定夹具采用伸出悬置的L型结构，给加工组件预留更多活动空间，转动模块的旋转中心可以伸进木料侧面，超过木料的端头进行加工。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：包括机座和木料夹持台，设置于机座上的加工组件，所述机座上设置有左右滑动组件，所述左右滑动组件上设置有前后滑动组件，所述前后滑动组件上设置有升降滑动组件；

所述升降滑动组件上安装有转动模块，所述加工组件与转动模块上方驱动连接，转动模块可驱动加工组件正反360°水平转动；

所述木料夹持台设置于机座的一侧，所述木料夹持台上设置有至少一个用于固定木料的固定夹具。

2.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述左右滑动组件包括X轴导轨、X轴马达、X轴滑动座、齿条组件，所述X轴导轨和齿条组件分别设置在机座上，X轴滑动座通过滑块与X轴导轨配合，所述X轴马达安装X轴滑动座一侧，X轴马达与齿条组件驱动连接。

3.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述前后滑动组件包括Z轴导轨、Z轴马达、Z轴滑动座、水平丝杆组件，所述Z轴导轨、Z轴马达和水平丝杆组件分别设置在X轴滑动座上，Z轴滑动座通过滑块与Z轴导轨配合，所述Z轴马达与水平丝杆组件驱动连接。

4.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述升降滑动组件包括Y轴导轨、Y轴马达、Y轴滑动座、轮带组件、垂直丝杆组件，所述Y轴导轨和Y轴马达分别设置在Z轴滑动座上，Y轴滑动座通过滑块Y轴导轨配合，所述Y轴马达通过轮带组件与垂直丝杆组件驱动连接，所述转动模块固定在Y轴滑动座上。

5.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述转动模块包括精密减速机、轮带组件、伺服电机，所述伺服电机固定安装在升降滑动组件上，所述伺服电机通过轮带组件与精密减速机驱动连接，所述精密减速机带动加工组件转动。

6.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述加工组件包括第一双头电机、第二双头电机，所述第一双头电机固定安装在转动模块上方，所述第二双头电机垂直安装在第一双头电机上，所述第一双头电机、第二双头电机两端均设置有用于安装刀具的刀具工位；

第一双头电机、第二双头电机上的四个刀具工位呈水平90°分布。

7.根据权利要求5所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述第二双头电机两端的刀具工位上分别安装有锯片和榫眼刀，所述第一双头电机两端的刀具工位上分别驱动安装有正刃榫头刀和反刃榫头刀。

8.根据权利要求1所述的用于加工木料端头的多面多刀具加工设备，其特征在于：所述固定夹具包括L型架和固定夹，所述L型架设置在木料夹持台，所述L型架的上半部分从木料夹持台伸出一定长度悬置于机座上方，所述固定夹设置于L型架的末端。