CN114474288A - 一种实木家具组件加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种实木家具组件加工工艺，包括：步骤1、工艺制图；步骤2、方料设定；步骤3、生成刀路；步骤4、备料；步骤5、方料装夹；步骤6、加工中间段；步骤7、柔性夹紧；步骤8、端头加工；步骤9、修整；步骤10、落料。本申请提供了一种可在同一工位上完成从端面打孔、开榫到曲面铣型、砂光打磨的完整的实木家具机加工工艺流程，具有加工周期短、柔性程度高的特点，非常适合大规模个性化定制家具的生产，工艺开发成本低，生产的产品质量稳定，自动化程度高。
Description
技术领域
本申请涉及家具加工技术领域，具体涉及一种实木家具组件加工工艺。
背景技术
现代木器加工生产中，实木组件的加工(木工细作)通常包括成型、开榫、打眼、开槽等。生产现场一般拆分为多道独立的工序，各工序分别在不同专用机器设备如锣铣机、榫槽机、排钻、圆雕机、砂光机等上完成，适合于大批量生产。
以上现有技术方案的缺陷在于：
一、由于产品无法在一个工位内完成，需要解决半成品在工序转换过程中二次定位的问题，因此各专用设备配套都有各种专用夹紧和定位装置，这种夹紧和定位机构复杂，对于异形件有时还需要制作特殊的模板，工艺开发成本高，小批量生产条件下经济性不足；
二、各道工序之间的转换不可避免产生了半成品搬运和库存，增加了生产成本，降低了生产效率；
三、对于以曲面为主的异形结构，一般先使用圆雕机顶住方料两端进行中间段的曲面雕刻，然后取下再采用人工方式切割两端或进行打磨、修整，自动化程度低，产品质量不稳定。
发明内容
为此，本申请提供一种实木家具组件加工工艺，以解决现有实木家具组件的加工工艺开发成本高、自动化程度低、生产的产品质量不稳定的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种实木家具组件加工工艺，包括以下步骤：
步骤1、工艺制图：建立工件3D模型，根据成型工件轮廓设置工件装夹轴线方向，将该轴设定为加工基准轴，垂直于该轴的面设定为方料端面基准面；
步骤2、方料设定：基于加工基准轴和方料端面基准面，根据成型工件轮廓大小，设定加工余量，形成长方体方料毛坯，设定方料尺寸；
步骤3、生成刀路：基于方料毛坯和加工基准，以两端夹持的方式，设定开粗、精修和规划加工刀路，生成机加工文件；
步骤4、备料：按步骤2设定的尺寸进行选料、备料；
步骤5、方料装夹：采用两端夹紧、一端夹紧一端顶尖顶紧或两端顶紧的方式，将方料按照步骤1设定的加工基准轴位置装夹在加工平台上，使平台夹紧装置两端轴线与加工基准轴保持同轴；
步骤6、加工中间段：在步骤5的装夹条件下，按照前述规划刀路，对工件中间段进行开粗及打孔、开槽、铣型并最终完成打磨；
步骤7、柔性夹紧：中间段加工完成后，在保持两端夹装夹不变的情况下，使用柔性夹头对工件的中间段进行夹持，然后松开加工平台两端夹持；
步骤8、端头加工：保持柔性夹头锁紧状态，空出工件两端原夹持位，对工件两端进行开榫、铣型以及截断；
步骤9、修整：对工件中间和端头过渡部位适当修整、打磨；
步骤10、落料：柔性夹头打开，使抱紧的工件落料，工件加工完毕，然后柔性夹头锁死松开，等待下一个工件装夹。
优选地，步骤2中设定的加工余量为2～3mm。
优选地，步骤6中粗切保留1mm剩余加工余量，精修精度为0.1～0.15mm。
优选地，步骤5中当采用两端顶紧的方式装夹时，主动端采用多齿顶尖，并将齿插入工件内。
进一步优选地，所述多齿顶尖包括柱状的顶尖部和四方形的顶尖座，所述顶尖座与顶尖部为一体结构，所述顶尖部的端面上设置有齿。
优选地，所述柔性夹头包括两个相同的柔性夹持件，所述柔性夹持件包括安装座、双向气缸、第一柔性夹头爪和第二柔性夹头爪，所述安装座的一侧固定连接在加工平台上，所述双向气缸固定连接于所述安装座的另一侧，所述第一柔性夹头爪固定连接于所述双向气缸顶部的活塞杆，所述第二柔性夹头爪固定连接于所述双向气缸底部的活塞杆。
进一步优选地，步骤7中柔性夹紧的具体方式为：所述双向气缸推动所述第一柔性夹头爪和所述第二柔性夹头爪，使所述第一柔性夹头爪和所述第二柔性夹头爪抱夹前述加工完成的工件中间段，待柔性夹头弹簧柱压缩稳定后，启动柔性夹头锁死功能锁紧工件。
进一步优选地，所述柔性夹头还能够被安装在抓手机器人上，工件在加工平台加工完成后，所述抓手机器人利用所述柔性夹头夹紧工件，移动至预先设定的加工位，由另外一台加工机器人进行切削加工。
相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
1、本申请提供了一种可在同一工位上完成从端面打孔、开榫到曲面铣型、砂光打磨的完整的实木家具机加工工艺流程，具有加工周期短、柔性程度高的特点，非常适合大规模个性化定制家具的生产，工艺开发成本低，生产的产品质量稳定，自动化程度高；
2、本申请涉及的工艺主要方法包括：备料，将实木原材料切割成长方料；中间段加工，夹持上述长方料两端对中间部分进行切削加工；两端加工，在保持两端夹持不变的情况下，使用柔性夹具，夹持已完成铣型的中间段，夹紧定位后松开两端，对两端进行加工，最终得到完成的标准组件；本申请提供了一种可在同一工位上完成从端面打孔、开榫到曲面铣型、砂光打磨的完整的实木家具组件机加工工艺流程，具有加工周期短、柔性程度高的特点，非常适合大规模个性化定制家具的生产；
3、本申请将柔性夹头安装在抓手机器人上，工件在加工平台加工完成后，抓手机器人将柔性夹头夹紧的工件移送至另外一台加工机器人的加工工位，进行切削加工，自动化程度较高，可满足切削量不大，加工精度不高的木器加工要求。
附图说明
为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
图1为本申请一个实施例提供的一种实木家具组件加工工艺的加工流程框图；
图2为图1中方料装夹过程中使用到的多齿顶尖的结构示意图；
图3为图1中柔性夹紧过程中使用到的柔性夹头的结构示意图；
图4为本申请另一实施例的装置结构示意图；
附图标记说明：
1、多齿顶尖；11、顶尖部；12、顶尖座；13、齿；
2、柔性夹头；21、安装座；22、双向气缸；23、第一柔性夹头爪；24、第二柔性夹头爪；
3、抓手机器人；
4、加工机器人。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。
在实木组件加工领域，如何以较低的成本，实现各种结构不同的组件从单件到小批量，都能够自动化的稳定进行生产，成为亟待解决的问题。
请参阅图1～4，本申请实施例提供一种实木家具组件加工工艺，利用柔性夹具夹持工件，在同一工位上完成从端面开榫到曲面打孔、加工、打磨的完整的工艺流程，具体技术方案如下：
步骤1、工艺制图：建立工件3D模型，根据成型工件轮廓设置工件装夹轴线方向，将该轴设定为加工基准轴，垂直于该轴的面设定为方料端面基准面；
步骤2、方料设定：基于加工基准轴和方料端面基准面，根据成型工件轮廓大小，设定2～3mm加工余量，形成长方体方料毛坯，设定方料尺寸；
步骤3、生成加工刀路：基于方料毛坯和加工基准，以两端夹持的方式，设定开粗、精修，规划加工刀路，生成机加工文件；
步骤4、备料：按步骤2设定的尺寸进行选料、备料；
步骤5、方料装夹：采用两端夹紧、一端夹紧一端顶尖顶紧或两端顶紧的方式，将方料按照步骤1设定的加工基准轴位置装夹在加工平台上，使平台夹紧装置两端轴线与加工基准轴保持同轴，当采用两端顶紧的方式装夹时，主动端采用多齿顶尖1，并将齿插入木件内；
步骤6、中间段加工：在前述装夹条件下，按照前述规划刀路，对中间段进行开粗及打孔、开槽、铣型并最终完成打磨。粗切保留1mm剩余加工余量，精修精度0.1～0.15mm；
步骤7、柔性夹紧：中间段加工完成后，在保持两端夹装夹不变的情况下，使用柔性夹头2对工件的中间段进行夹持，然后松开加工平台两端夹持；
步骤8、端头加工：保持柔性夹头2锁紧状态，空出工件两端原夹持位，对两端进行开榫、铣型、截断；
步骤9、修整：对工件中间和端头过渡部位适当修整、打磨；
步骤10、落料：柔性夹头2打开，使抱紧的工件落料，工件加工完毕，然后柔性夹头2锁死松开，弹簧柱回位，等待下一个工件装夹。
步骤5中的多齿顶尖1包括柱状的顶尖部11和四方形的顶尖座12，顶尖座12与顶尖部11为一体结构，顶尖部11的端面上设置有齿13；
步骤7中的柔性夹头2包括两个相同的柔性夹持件，柔性夹持件包括安装座21、双向气缸22、第一柔性夹头爪23和第二柔性夹头爪24，安装座21的一侧固定连接在加工平台上，双向气缸22固定连接于安装座21的另一侧，第一柔性夹头爪23固定连接于双向气缸22顶部的活塞杆，第二柔性夹头爪24固定连接于双向气缸22底部的活塞杆；
步骤7中柔性夹紧的具体方式为：双向气缸22推动第一柔性夹头爪23和第二柔性夹头爪24，使第一柔性夹头爪23和第二柔性夹头爪24抱夹前述加工完成的工件中间段，待柔性夹头2弹簧柱压缩稳定后，启动柔性夹头2锁死功能锁紧工件；
步骤7涉及的柔性夹头2被安装在加工平台上，加工中间段方料时，柔性夹头2可以避开加工区域，加工完后移动至加工区域，并夹紧工件中间段，同时加工平台两端加紧装置移走，留出加工空间，对工件的两端进行加工；
更进一步地，柔性夹头2被安装在抓手机器人3上，工件在加工平台加工完成后，抓手机器人3利用柔性夹头2夹紧工件，移动至预先设定的加工位，由另外一台加工机器人4进行切削，可满足切削量不大，加工精度不高的木器加工要求；
本发明专利提供了一种可在同一工位上完成从端面打孔、开榫到曲面铣型、砂光打磨的完整的实木家具机加工工艺流程，具有加工周期短、柔性程度高的特点，非常适合大规模个性化定制家具的生产。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。
Claims (8)
1.一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、工艺制图：建立工件3D模型，根据成型工件轮廓设置工件装夹轴线方向，将该轴设定为加工基准轴，垂直于该轴的面设定为方料端面基准面；
步骤2、方料设定：基于加工基准轴和方料端面基准面，根据成型工件轮廓大小，设定加工余量，形成长方体方料毛坯，设定方料尺寸；
步骤3、生成刀路：基于方料毛坯和加工基准，以两端夹持的方式，设定开粗、精修和规划加工刀路，生成机加工文件；
步骤4、备料：按步骤2设定的尺寸进行选料、备料；
步骤5、方料装夹：采用两端夹紧、一端夹紧一端顶尖顶紧或两端顶紧的方式，将方料按照步骤1设定的加工基准轴位置装夹在加工平台上，使平台夹紧装置两端轴线与加工基准轴保持同轴；
步骤6、加工中间段：在步骤5的装夹条件下，按照前述规划刀路，对工件中间段进行开粗及打孔、开槽、铣型并最终完成打磨；
步骤7、柔性夹紧：中间段加工完成后，在保持两端夹装夹不变的情况下，使用柔性夹头(2)对工件的中间段进行夹持，然后松开加工平台两端夹持；
步骤8、端头加工：保持柔性夹头(2)锁紧状态，空出工件两端原夹持位，对工件两端进行开榫、铣型以及截断；
步骤9、修整：对工件中间和端头过渡部位适当修整、打磨；
步骤10、落料：柔性夹头(2)打开，使抱紧的工件落料，工件加工完毕，然后柔性夹头(2)锁死松开，等待下一个工件装夹。
2.根据权利要求1所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，步骤2中设定的加工余量为2～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，步骤6中粗切保留1mm剩余加工余量，精修精度为0.1～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，步骤5中当采用两端顶紧的方式装夹时，主动端采用多齿顶尖(1)，并将齿插入工件内。
5.根据权利要求4所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，所述多齿顶尖(1)包括柱状的顶尖部(11)和四方形的顶尖座(12)，所述顶尖座(12)与顶尖部(11)为一体结构，所述顶尖部(11)的端面上设置有齿(13)。
6.根据权利要求1所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，所述柔性夹头(2)包括两个相同的柔性夹持件，所述柔性夹持件包括安装座(21)、双向气缸(22)、第一柔性夹头爪(23)和第二柔性夹头爪(24)，所述安装座(21)的一侧固定连接在加工平台上，所述双向气缸(22)固定连接于所述安装座(21)的另一侧，所述第一柔性夹头爪(23)固定连接于所述双向气缸(22)顶部的活塞杆，所述第二柔性夹头爪(24)固定连接于所述双向气缸(22)底部的活塞杆。
7.根据权利要求6所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，步骤7中柔性夹紧的具体方式为：所述双向气缸(22)推动所述第一柔性夹头爪(23)和所述第二柔性夹头爪(24)，使所述第一柔性夹头爪(23)和所述第二柔性夹头爪(24)抱夹前述加工完成的工件中间段，待所述柔性夹头(2)弹簧柱压缩稳定后，启动柔性夹头(2)锁死功能锁紧工件。
8.根据权利要求6所述的一种实木家具组件加工工艺，其特征在于，所述柔性夹头(2)还能够被安装在抓手机器人(3)上，工件在加工平台加工完成后，所述抓手机器人(3)利用所述柔性夹头(2)夹紧工件，移动至预先设定的加工位，由另外一台加工机器人(4)进行切削加工。
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