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ＣＮＣ打孔中心與多排鉆的異同點(diǎn)分析

2015-12-17 來(lái)源：數(shù)控機(jī)床市場(chǎng) 作者：查歡歡，關(guān)惠元

摘要：由于木工機(jī)械的不斷改進(jìn)創(chuàng)新，現(xiàn)代板式家具企業(yè)發(fā)展迅猛。作為板式家具孔加工設(shè)備，多排鉆與ＣＮＣ打孔中心的突出貢獻(xiàn)不可或缺：家具企業(yè)在兩者之間如何取舍，取決于其是否符合企業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品體系，是否有利于降低成本,提高生產(chǎn)率。分析比較木工多排鉆與CＮＣ打孔中心的優(yōu)劣,可以更好地在生產(chǎn)中選用合適的設(shè)備，保證生產(chǎn)順利且高效的完成

1 設(shè)備分析

生產(chǎn)中常見(jiàn)的排鉆主要有3 排鉆、6 排鉆等。其中，六排鉆是大批量生產(chǎn)的最典型設(shè)備，必要時(shí)可以兩臺(tái)家具的接合與固定主要依靠在家具相應(yīng)部位六排鉆聯(lián)機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)機(jī)兩次定位打孔，生產(chǎn)中打孔并安裝五金件或榫頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，家具打孔生產(chǎn)效率非常高

打孔是一項(xiàng)非常重要的工作，其工藝設(shè)備和加工質(zhì)量六排鉆主要由控制面板、送料裝置、軌道、夾緊對(duì)家具的品質(zhì)而言至關(guān)重要。在現(xiàn)代家具生產(chǎn)中，裝置、垂直排鉆架和水平排鉆架組成（圖1）。垂直打孔設(shè)備主要有排鉆和ＣＮＣ打孔中心。鉆架可以以數(shù)字形式調(diào)整定位并沿著精密的導(dǎo)軌

圖一：六排鉆

1 .1 多排鉆

六排鉆上的鉆頭間距為3 2 ｍｍ。僅六排鉆是木家具加工過(guò)程中打孔的專業(yè)設(shè)備，生有少數(shù)國(guó)家使用其它模數(shù)的鉆頭間距。通常水平鉆座由多個(gè)鉆座組成．垂直鉆座由兩段獨(dú)立排座構(gòu)成。多排鉆的排鉆鉆座數(shù)量一般由3 排到1 2 排（特殊需要時(shí)還可再添加鉆座），是由水平鉆座和下部垂直鉆座構(gòu)成，如圖二所示。排鉆上所使用的鉆頭主要有階梯鉆、中心鉆、自動(dòng)換刀裝置由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)和液壓或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與交換。常見(jiàn)換刀裝置麻花鉆、定心鉆、锪鉆等、鉆頭的結(jié)構(gòu)決定了它的是帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。ＣＮＣ打孔中心的換工作條件，即相對(duì)于纖維的切削方向、鉆孔直徑、鉆刀過(guò)程、選刀方式、刀庫(kù)結(jié)構(gòu)、機(jī)械手類型，均須在孔深度以及所要求的加工精度和生產(chǎn)效率。多排數(shù)控裝置及可編程序控制器控制下，由電機(jī)和液壓鉆加工時(shí)，定位后設(shè)置好參數(shù)，主軸向固定在工作或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與臺(tái)上的工件做進(jìn)給移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鉆削加工。如圖4 所示。鉆臺(tái)可移動(dòng)，也可鉆軸不動(dòng)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件向鉆頭位于打孔中心內(nèi)部的數(shù)控裝置計(jì)算機(jī)對(duì)以數(shù)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。字和字符編碼方式所記錄的信息進(jìn)行一系列處理。

圖二：六排鉆鉆架結(jié)構(gòu)

圖三：cnc打孔中心

圖4 自動(dòng)換刀刀庫(kù)

1 .2 ＣＮＣ打孔中心

ＣＮＣ打孔中心也即計(jì)算機(jī)數(shù)控打孔中心，是由按其命令對(duì)加工所需各種動(dòng)作，如刀具相對(duì)于工件,基礎(chǔ)部件、主軸部件、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、自動(dòng)換的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量和速度等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,如圖3所示。完成工件的加工，即ＣＮＣ打孔中心的加工原理。

2 加工方式分析

2 .1上料與下料方式分析

排鉆的上下料有人工上下料和自動(dòng)送料裝置上下料兩種。人工上下料的優(yōu)勢(shì)是機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，適用情況廣泛，但速度慢、效率低，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而采用自動(dòng)送料裝置上下料，可以以高速度、高效率，高精度等優(yōu)點(diǎn)滿足大批里加工，其劣勢(shì)在于能耗高、占用空地等。

自動(dòng)送料裝置依靠檢測(cè)裝置和送料裝置，將帶加工工件運(yùn)輸至排鉆上，當(dāng)工件到達(dá)鉆床加工位置時(shí)’ 送料裝置即收到指令松開送料棍輪。排鉆依靠數(shù)字傳感器和顯示器自動(dòng)定位并加以鎖緊，無(wú)漂移無(wú)干擾保證鉆孔位置的精度。如圖5所示。

圖6 中所示為ＶＩＴＡＰＳｉｇｍａＣｅｎｔｅｒ使用的兩款自動(dòng)送料裝置，采用壓縮空氣作為動(dòng)力，最大送料尺寸為2 5 0 0 ｍｍｘ 6 5 0 ｍｍ＞＜ 7 0 0 ｍｍ，最小送料尺寸為4 0 0 ｍｍｘ 3 0 0 ｍｍｘ 7 0 0 ｍｍ。該設(shè)備外形尺寸為2 8 0 0 ｍｍｘｌ 5 0 0 ｍｒａｘｌ3 0 0 ｍｍ，最大送料高度為7 0 0 ｍｍ，送料速度為1 5 ￣ 2 5 塊／分鐘。ＣＮＣ打孔中心自動(dòng)送料裝置，可配合打孔中心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，通過(guò)數(shù)字控制保證送料精度，從而提高設(shè)備的加工效率和自動(dòng)化程度。通過(guò)自動(dòng)送料系統(tǒng)，操作者只需在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里設(shè)置好送料進(jìn)給量，伺服系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)按照設(shè)置好的數(shù)值確定每次送料的進(jìn)給長(zhǎng)度，如表1 。

自動(dòng)上下料技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)信息和傳感技術(shù)、人工智能等多學(xué)科而形成的高新ｓ術(shù)。在現(xiàn)代家具自動(dòng)化生產(chǎn)中’ 機(jī)床的上下料實(shí)現(xiàn)自靴針?lè)直胤Ｗ詣?dòng)上下料裝置提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

圖5 ＶＩＴＡＰＳｉｇｍａ打孔中心

圖六：壓縮空氣送料機(jī)

2 ．2 加工方法

2.2.1 排鉆加工方法

用排鉆進(jìn)行打孔加工時(shí)，首先需要檢查設(shè)備是否正常以及待加工的工件是否符合圖紙要求，然后定位調(diào)機(jī)，力卩工出第一件部件（即首件）時(shí)，認(rèn)真核對(duì)加工加圖紙要求，核實(shí)無(wú)誤后，方可進(jìn)行批量加工。進(jìn)行打孔加工的工件必須選幽工，確保見(jiàn)光面無(wú)破損、劃傷、崩邊等現(xiàn)象出現(xiàn)。打好孔的部件，孔位不能有發(fā)黑、爆裂，孔沿不可以有毛刺，且孔距誤差、孔位深淺需在允許范圍內(nèi)打孔加工后的部件需用紙皮進(jìn)行墊護(hù)，擺放高度離地面不得過(guò)高。此外，在加工過(guò)程中，還必須嚴(yán)格執(zhí)行首件確認(rèn)制度，以確保加工質(zhì)量，并在加工過(guò)程中不斷加強(qiáng)自檢力度

首件確認(rèn)是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)，是殘次品的判定點(diǎn)。其主要內(nèi)容有如下四點(diǎn)

（1）工藝文件是否完整、正確，并能指導(dǎo)生產(chǎn)；

（2）產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)是否合理、適合批量生產(chǎn)

（3）生產(chǎn)工藝安排是否合理可行

（4）首件產(chǎn)品是否符合合同、客戶確認(rèn)樣及安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 ．2 ．2 ＣＮＣ打孔中心加工方法

選用ＣＮＣ打孔中心進(jìn)行打孔加工時(shí)，首先要將機(jī)床歸原點(diǎn)，加工前要先看清楚程式單和2 Ｄ散件圖，確認(rèn)與加工工件字碼相同、尺寸大小相同。如果是精料，應(yīng)檢測(cè)工件的平行度、垂直度和水平度。

ＣＮＣ打孔中心進(jìn)行孔加工時(shí)的關(guān)鍵在于ＰＬＣ控制，即可編程控制，如上圖所示。ＰＬＣ控制是對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“ 順序控制”。即以ＣＮＣ內(nèi)部和機(jī)床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。如圖7 所示

圖7 ＣＮＣ打孔中心控制過(guò)程

與多排鉆打孔工藝相比，ＣＮＣ打孔中心具有如下優(yōu)點(diǎn)

（ 1 ）與多排鉆相比，ＣＮＣ打孔中心省略了調(diào)機(jī)、重復(fù)定位以及首件確認(rèn)等時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)效率，且能夠提高準(zhǔn)確率；

（ 2 ）ＣＮＣ打孔中心需要事先把ＡｕｔｏＣＡＤ文件存儲(chǔ)成ＤＸＦ文件，打孔中心識(shí)別后即可進(jìn)行加工。所錄入的若干個(gè)加工信息，可重復(fù)調(diào)用，適合柔性化生產(chǎn)；

（ 3 ）ＣＮＣ打孔中心定位有激光定位和物理機(jī)構(gòu)定位。其中激光定位是定原點(diǎn)，而物理機(jī)械定準(zhǔn)是指用機(jī)構(gòu)定位原點(diǎn)，兩者均需要物理支持工件和真空吸盤固定。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

3 ．1 零件尺寸規(guī)格

多排鉆多用于板式家具中系統(tǒng)孔的加工，且幅面平整，同一批的板件規(guī)格劃一，尺寸公差小的板件，調(diào)機(jī)定位容易，一次加工多個(gè)孔位，孔位品質(zhì)穩(wěn)定。而ＣＮＣ打孔中心則適用于多種規(guī)格尺寸板件的孔加工工序，尤其是加工異形工件，更能凸顯出ＣＮＣ打孔中心的優(yōu)勢(shì)。

3 ． 2 零件孔位分布

零件的孔位分布關(guān)乎設(shè)備的選用和打孔的效率’ 零件孔位的數(shù)量、分布規(guī)律都會(huì)決定選用哪種設(shè)備加工效率高、成本低多排鉆適合孔位分布比較均勻、規(guī)律性強(qiáng)的板間系統(tǒng)孔的加工。但多次調(diào)機(jī)定位也可實(shí)現(xiàn)其它情況的孔加工。對(duì)于孔位分布較零亂、隨意，甚至是毫無(wú)規(guī)律可言的板件，ＣＮＣ打孔中心的優(yōu)勢(shì)更突出

3 ． 3 加工效率

多排鉆尤其是六排鉆，是大批量生產(chǎn)的典型設(shè)備。如果同一批次零件數(shù)量大，可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)六排鉆聯(lián)機(jī)工作，即一次調(diào)機(jī)兩次定位打孔CNC 打孔中心省去了反復(fù)調(diào)機(jī)、重新定位以及首件確認(rèn)等時(shí)間，生產(chǎn)效率高。但如果零件批次數(shù)量大，加工效率不如多排鉆

多排鉆和ＣＮＣ打孔中心對(duì)于不同情況的打孔加工有不同的優(yōu)勢(shì)，如何根據(jù)具體加工條件選用適當(dāng)?shù)募庸ぴO(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性對(duì)產(chǎn)品成本的影響至關(guān)重要。因此，在加工中，應(yīng)將形狀、尺寸和工藝相似的工件分類成組，分別選擇不同的加工設(shè)備，按生產(chǎn)工藝實(shí)施成組加工，可以減少浪費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用提高產(chǎn)量，充分發(fā)揮設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

4 新技術(shù)的應(yīng)用

目前，最先進(jìn)的多排鉆多產(chǎn)自歐洲國(guó)家，如德國(guó)、意大利等制造業(yè)水平較高的國(guó)家。德國(guó)的Ｈ 0 ＡＭＧ（豪邁集團(tuán)）、意大利的ＢＩＥＳＳ（比亞斯）及ＶＩＴＡＰ等，都是著名的木工多排鉆生產(chǎn)產(chǎn)商，旗下生產(chǎn)的多排鉆實(shí)現(xiàn)了排鉆與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的生產(chǎn)效率及精度都非常高。德國(guó)豪邁旗下ＷＥＥＫＥ（威利）自動(dòng)送料多排鉆，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位；定位系統(tǒng)設(shè)置一自動(dòng)加緊裝置；計(jì)算機(jī)全程控制、ＴＦＴ顯示器；自帶加工編程系統(tǒng)等；意大利的ＶＩＴＡＰＳｉｇｍＣｅｎｔｅｒ排鉆，可以實(shí)現(xiàn)上下料流水線完成。

ＣＮＣ打孔中心同樣來(lái)自德國(guó)和意大利的居孔中心，允許在不停機(jī)的情況下加工不同尺寸的面多。著名德國(guó)豪邁旗下的ＷＥＥＫＥ（威利）的ＣＮＣ打孔中心，允許在不停機(jī)的情況下加工不同尺寸的面板；意大利ＢＩＥＳＳ（比亞斯）的應(yīng)用軟件ｂｉｅｓｓｅｗａｒｋｓ，能夠?qū)崿F(xiàn)輔助圖形編輯器，用于編程加工操作；導(dǎo)人的ＣＡＤ并掃描成ＤＸＦ文件和ＣＩＤ 3 格式； 3 Ｄ模擬刀具路徑等。

5 總結(jié)

多排鉆適合于孔位繁雜、數(shù)量多的板式家具部成板式零部件的鉆孔要求。因此，多排鉆的孔位精度高，生產(chǎn)效率髙，是較大規(guī)模板式家具常見(jiàn)的鉆孔設(shè)備。隨著家具木工機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高，多排鉆的發(fā)展呈現(xiàn)出如下的趨勢(shì)：

（ 1 ）精度高：為適應(yīng)家具產(chǎn)業(yè)機(jī)械化大扣：量生產(chǎn)的需求，零部件或產(chǎn)品的互換性要求越來(lái)越高，這就要求木工排鉆要提高加工精度；

（ 2 ）生產(chǎn)率高：目前木工排鉆每分鐘能夠加工2 0 ￣3 0 塊板材速度非常快．

（ 3 ）自動(dòng)化：汽動(dòng)、液壓、電子等各種新技術(shù)在多排鉆上得到了廣泛應(yīng)用，機(jī)械化、自動(dòng)化程度斷提高，不僅在一個(gè)工序位置上可以完成所有孔的加工，而且還可以與其他的木工機(jī)床連接，組成流水線或自動(dòng)化生產(chǎn)線

（ 4 ）多功能：一臺(tái)多排鉆除了完成打孔工序外還與其他機(jī)床組合成高效多功能機(jī)床

（5 ）專用性強(qiáng)：各種專用于椅子、抽屜等的多排鉆，能夠?qū)崿F(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率極高

相比較多排鉆而言，ＣＮＣ打孔中心的使用情況則更為廣泛

(1）工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)封閉或外封閉曲線形狀尺寸公差小，精度要求高，鉆削條件多變時(shí)宜采用CＮＣ打孔中心；

（2）周期性、小批量輪番生產(chǎn)，市場(chǎng)需求變化快，價(jià)格高，受流行趨勢(shì)變化影響的工件加工，也適宜采用ＣＮＣ打孔中心

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