專利名稱：數控木工機床及利用其精細加工木制品的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及木工機床技術領域，具體涉及一種具有雙刀臺的木工機床，以及應用其克服雙眼皮的精細加工木制品的方法。
背景技術：
家裝行業(yè)中，木制品因手感好、檔次高，越來越受到人們的青睞。其中木質樓梯的羅馬立柱、桌椅腿、床頭配件、掛衣架、臉盆架、花瓶等回轉體木制品或其半成品，大多是通過木工加工設備尤其是木工車床加工而成的。目前，市場上現有的木工車床一般采用單個加工刀臺，雖然采用單個加工刀臺的木工車床能夠滿足基本的加工需要，但是其加工后的木制品需要進一步的打磨以使之表面光滑。為了提高木制品的加工效率，同時完成木制品的粗加工和精加工，本領域技術人員長期以來做了大量的工作。主要是在木工機床上設置兩個加工刀臺，其中一個加工刀臺對木制品粗車加工，另一個加工刀臺對木制品精車打磨，兩個加工刀臺安裝于同一絲杠上，絲杠上設置的螺紋旋向相反，驅動裝置可以驅動絲杠，使得兩個加工刀臺同步進刀或退刀，但是，這種結構下，加工出的木制品都會出現加工軌跡有重疊現象，本領域技術人員稱之為雙眼皮。因此，如何設計一種雙刀臺數控木工機床以大大提高木制品的加工效率，并利用其克服木制品加工中的雙眼皮現象，成為了本領域長期存在的技術難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供數控木工機床及利用其精細加工木制品的方法，其大大提高木制品的加工效率，并利用克服木制品加工中的雙眼皮現象，從而消除上述背景技術中缺陷。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是數控木工機床，包括機身，所述機身上設置有上料單元，所述機身上還設置有粗車刀臺和細車刀臺，粗車刀臺和細車刀臺相對安裝，粗車刀臺和細車刀臺均設置有用于驅動其垂直于所述機身軸線進行直線往復運動的動力設備，所述動力設備連接各自對應的控制模塊，所述控制模塊具有插補運算單元，其中，細車刀臺的插補運算單元用以控制細車刀自動實時跟蹤粗車刀的加工軌跡。優(yōu)選的，所述粗車刀臺上的粗車刀與細車刀臺上細車刀相配合，配合的粗車刀和 細車刀之間沿工件軸線的距離偏差不大于1mm。進一步的，所述機身的一端安裝有動力頭，另一端安裝有尾座，所述動力頭和尾座上設置有配合的上料單元，所述動力頭上轉動安裝有至少一根轉軸；所述動力頭和尾座之間安裝粗車刀臺和細車刀臺。優(yōu)選的，所述動力頭上轉動安裝有兩根轉軸。即所述數控木工機床為雙軸木工機床。顯然，所述每個刀臺上車刀的數目應當與轉軸的數目相適應。作為優(yōu)選的，所述動力設備均包括驅動絲杠和與所述驅動絲杠動力連接的步進電 機或伺服電機，所述步進電機或伺服電機連接各自對應的控制模塊。上述結構利用了驅動絲杠和步進電機或伺服電機良好的可控性，方便對每個刀臺的位置進行分別調整。進一步優(yōu)選的，所述動力設備均包括溜板，所述溜板的底部嚙合安裝于驅動絲杠上，所述溜板的上部固定安裝所述刀臺。上述結構利用了溜板良好的直線導向性，同時，溜板也可以對內部的零部件進行很好的防護，避免木屑等雜質對其污損。所述控制模塊均具有插補運算單元。插補運算就是機床數控系統依照一定方法確定刀具運動軌跡的過程。也可以說，已知曲線上的某些數據，按照某種算法計算已知點之間的中間點的方法，也稱為“數據點的密化”。數控裝置根據輸入的零件程序的信息，將程序段所描述的曲線的起點、終點之間的空間進行數據密化，從而形成要求的輪廓軌跡，這種“數據密化”機能就稱為“插補”。插補計算就是數控裝置根據輸入的基本數據，通過計算，把工件輪廓的形狀描述出來，邊計算邊根據計算結果向各坐標發(fā)出進給脈沖，對應每個脈沖，機床在響應的坐標方向上移動一個脈沖當量的距離，從而將工件加工出所需要輪廓的形狀。包括直線插補，圓弧插補，插補運算單元就是為完成上述目的而用DSP、FPGA、高速單片機等組成的電子裝置。由于本系統主要用在木工行業(yè)，有其特殊性，為了提高光潔度使用了兩套刀臺，兩套插補運算單元，一套負責粗車，一套負責細車，粗車插補運算單元為粗車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，按照輸入的系統參數和加工程序對工件進行粗車，細車插補運算單元為細車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，自動實時跟蹤粗車的加工軌跡，從刀具的加工軌跡看，它使得細車始終緊跟在粗車的后面，將粗車產生的刀痕去除，所以有效的避免了雙眼皮的出現。同時由于一道工序由兩把刀共同完成，從而提高了工件的光潔度。優(yōu)選的，為了操作的方便可靠，兩個控制模塊會集成設置于同一個數控系統內。顯然，所述數控系統還包括鍵盤輸入器(用以輸入參數、加工程序)、鍵控信號分支器(用以分配鍵控信號)、主控制器(用以總調度)、開關量輸入單元(限位開關、運行開關、工作方式轉換開關等)、開關量輸出單元(用以報警指示、主軸電機啟動、定心、夾料)、步進電機驅動器、和定心和夾料裝置控制器(用以固定工件)等。所述機身上還設有跟刀架，加工工件時跟隨兩個刀臺一起移動，在車削過程中，跟刀架可以有效防止工件因受刀具的切割而彎曲變形，并減少工件的震動和錐度。一種利用數控木工機床精細加工木制品的方法，包括如下步驟SI.利用上料單元上料，工件自動找準兩端中心并夾持在轉軸上；此步驟中，該上料單元采用的是申請?zhí)枮?00920352567. X，專利名稱為“數控木工車床”中所提供的上料裝置；S2.將工件預車一段圓柱體，測量獲取圓柱體的直徑和長度；預車一段圓柱體是想獲得刀具預車后的長度和直徑，為加工程序定義程序原點(加工基準點)；S3.將步驟S2獲取的直徑和長度輸入控制模塊，確認保存；S4.利用控制模塊設置加工的速度和粗車余量，確認保存；S5.利用控制模塊設置加工軌跡方案的程序，運行。作為一種優(yōu)選，步驟S4中，加工的速度在10mm-3000mm/min之間選擇。
作為一種進一步的優(yōu)選，步驟S4中，粗車余量在0mm-50mm之間自由設定。粗車余量簡單說就是細車需要車削的量(比如加工量為10毫米的木料，如果粗車余量為2，那么粗車刀需要車去8毫米，余下的2毫米由細車刀完成，這也是用雙刀加工，光潔度提高的原因。) 由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的數控木工機床，所述機身上還設置有粗車刀臺和細車刀臺，粗車刀臺和細車刀臺相對安裝，其中粗車刀臺的粗車刀對木材粗加工，細車刀臺上的細車刀對木制品精加工，生產出來的木制品由于經過精加工，光潔度較高，可以一次成型，避免后續(xù)對木制品打磨；粗車刀臺和細車刀臺均設置有用于驅動其垂直于所述機身軸線進行直線往復運動的動力設備，所述動力設備連接各自對應的控制模塊，也就是說每個刀臺自主動作，避免了傳統結構中兩個刀臺在同一絲杠上，不能互相彌補的缺陷，而且每個刀臺的動力設備連接各自對應的控制模塊，各個刀臺的進刀動作進行各自調節(jié)，同時也實現相互配合，能對木制品粗加工的同時精加工，不會出現由于軸線間距相差較大導致木制品表面出現“雙眼皮”現象。本發(fā)明中，粗車刀臺上的粗車刀顯然會有一個與之配合的細車刀，該細車刀即安裝于所述細車刀臺上，兩個配合的細車刀和粗車刀在沿工件軸線的距離不大于1mm。此距離參數為本領域技術人員經過長期的實踐得出，易于控制，而且在此距離偏差下，兩個控制模塊能夠實現兩個刀臺之間互相彌補，控制細車刀追隨粗車刀的軌跡運行，從而不會出現雙眼皮現象。本發(fā)明中，刀臺的動力設備包括驅動絲杠和與所述驅動絲杠動力連接的步進電機或伺服電機，所述步進電機或伺服電機連接各自對應的控制模塊，由于步進電機或伺服電機的可控性較強，而且驅動絲杠在直線位移控制方面精度比較高，同時，上述驅動裝置也易于實現，因此本發(fā)明優(yōu)選以上動力設備?；谏鲜鼋Y構，每個刀臺的位置能夠按照程序要求實現分別調整，而且調整精度較高，能夠充分滿足木制品加工時進刀和退刀的精度要求。本發(fā)明中，刀臺的動力設備還包括溜板，溜板在驅動絲杠的帶動下往復運動，刀臺則固定在溜板上隨之運動?；谏鲜鼋Y構，溜板具有良好的直線導向性，不會出現左右偏差，進一步提高了車刀的位置精確度，同時，溜板也可以對內部的零部件進行很好的防護，避免木屑等雜質對其污損，也避免零部件裸露可能造成的對操作人員的傷害，提高設備的操作安全性。 本發(fā)明中，所述控制模塊具有插補運算單元。所述插補運算單元在對控制模塊輸入有限坐標點(例如起點、終點)的情況下，控制模塊根據線段的特征，運用一定算法，自動的在有限坐標點之間生成一系列的坐標數據，即所謂數據密化，從而自動的對各坐標軸進行脈沖分配，完成整個線段的軌跡運行。由于本系統主要用在木工行業(yè)，有其特殊性，為了提高光潔度使用了兩套刀臺，兩套插補運算單元，一套負責粗車，一套負責細車，粗車插補運算單元為粗車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，按照輸入的系統參數和加工程序對工件進行粗車，細車插補運算單元為細車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，自動實時跟蹤粗車的加工軌跡，從刀具的加工軌跡看，它使得細車始終緊跟在粗車的后面，將粗車產生的刀痕去除，所以有效的避免了雙眼皮的出現。同時由于一道工序由兩把刀共同完成，從而提高了工件的光潔度。
本發(fā)明還提供了利用數控木工機床克服雙眼皮的加工方法，按照本方法的步驟可以對工件實現高效率的加工，而且能夠有效的克服雙眼皮現象。本發(fā)明可以大大提高木制品的加工效率，并利用其克服木制品加工中的雙眼皮現象，解決了本領域長期存在的技術難題。


圖I是本發(fā)明結構示意圖；圖2為兩個刀臺的結構示意圖；圖中1.機身，2.動力頭，3.尾座，4.上料單元，5.轉軸，6.刀臺，7.車刀，8.驅動絲杠，9.步進電機，10.控制模塊，11.溜板，12.定刀槽，13.緊固螺栓，14.防護罩，15.跟刀架；61.粗車刀臺，62.細車刀臺；71.粗車刀，72.細車刀。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。如圖I和圖2所示，數控木工機床，包括機身1，所述機身I的一端安裝有動力頭2，另一端安裝有尾座3，所述動力頭2和尾座3上設置有配合的上料單元4，所述動力頭2上轉動安裝有兩根轉軸5 ;所述動力頭2和尾座3之間安裝有刀臺6，所述刀臺6包括粗車刀臺61和細車刀臺62，相對設置于所述機身I上，所述兩個刀臺6上均可拆卸式安裝車刀7，其中，粗車刀臺61上的車刀7為粗車刀71，細車刀臺上的車刀7為細車刀72，兩個相互配合的粗車刀71和細車刀72構成車刀組；所述每個刀臺6均設置有用于驅動其垂直于機身I軸線而直線往復運動的動力設備，所述動力設備連接各自對應的控制模塊10。顯然，所述每個刀臺6上車刀7的數目應當與轉軸5的數目相適應，具有兩個。本發(fā)明中，所述車刀組的粗車刀71和細車刀72在沿工件軸線的距離不大于1mm。本發(fā)明中，所述每個刀臺6的動力設備均包括驅動絲杠8和與所述驅動絲杠8動力連接的步進電機9，所述步進電機9連接各自對應的控制模塊10。上述結構利用了驅動絲杠8和步進電機9良好的可控性，方便對每個刀臺6的位置進行分別調整。所述每個刀臺6的動力設備還包括溜板11，所述溜板11的底部嚙合安裝于驅動絲杠8上，所述溜板11的上部固定安裝所述刀臺6。上述結構利用了溜板11良好的直線導向性，同時，溜板11也可以對內部的零部件進行很好的防護，避免木屑等雜質對其污損。所述兩個刀臺7的動力設備的溜板11之間設置有防護罩14。所述每個刀臺6上設置有兩個用于可拆卸式安裝車刀7的定刀座，所述定刀座包括用于定位車刀7的定刀槽12和用于將車刀7固定于所述定刀槽12內的緊固螺栓13。顯然，所述機身I上還設有跟刀架15，加工工件時跟隨兩個刀臺6 —起移動，在車削過程中，跟刀架15可以有效防止工件因受刀具的切割而彎曲變形，并減少工件的震動和錐度。本發(fā)明中，所述控制模塊10具有插補運算單元。所述插補運算單元在對控制模塊輸入有限坐標點(例如起點、終點)的情況下，控制模塊根據線段的特征，運用一定算法，自動的在有限坐標點之間生成一系列的坐標數據，即所謂數據密化，從而自動的對各坐標軸進行脈沖分配，完成整個線段的軌跡運行。由于本系統主要用在木工行業(yè)，有其特殊性，為了提高光潔度使用了粗車刀臺61和細車刀臺62兩套刀臺，兩套插補運算單元，一套負責粗車刀臺61，一套負責細車刀臺62，粗車插補運算單元為粗車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，按照輸入的系統參數和加工程序對工件進行粗車，細車插補運算單元為細車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，自動實時跟蹤粗車的加工軌跡，從刀具的加工軌跡看，它使得細車始終緊跟在粗車的后面，將粗車產生的刀痕去除，所以有效的避免了雙眼皮的出現。同時由于一道工序由兩把刀共同完成，從而提高了工件的光潔度。 下面結合實施例描述利用數控木工機床克服雙眼皮的加工方法。實施例I—種利用數控木工機床克服雙眼皮的精細加工木制品方法，采用如下步驟SI.利用上料單元4上料，工件自動找準兩端中心并夾持在轉軸5上；此步驟中，該上料單元4采用的是申請?zhí)枮?00920352567. X，專利名稱為“數控木工車床”中所提供的上料裝置；S2.將工件預車一段圓柱體，測量獲取圓柱體的直徑和長度；S3.將步驟S2獲取的直徑和長度輸入控制模塊10，確認保存；S4.通過控制模塊10設置加工的速度為10mm/min，粗車余量為10mm，確認保存；S5.利用控制模塊10設置加工軌跡方案的程序，運行；運行時，粗車刀71會對木制品進行粗加工，然后細車刀72會跟隨粗車刀71的加工軌跡，再車IOmm的加工量。加工得到的木制品，表面光滑，無雙眼皮現象。實施例2一種利用數控木工機床克服雙眼皮的精細加工木制品的方法，采用如下步驟SI.利用上料單元4上料，工件自動找準兩端中心并夾持在轉軸5上，此步驟中，該上料單元4采用的是申請?zhí)枮?00920352567. X，專利名稱為“數控木工車床”中所提供的上料裝置；S2.將工件預車一段圓柱體，測量獲取圓柱體的直徑和長度；S3.將步驟S2獲取的直徑和長度輸入控制模塊，確認保存；S4.通過控制模塊10設置加工的速度為3000mm/min，粗車余量為50mm，確認保存；S5.利用控制模塊10設置加工軌跡方案的程序，運行。加工得到的木制品，表面光滑，無雙眼皮現象。實施例3一種利用數控木工機床克服雙眼皮的精細加工木制品的方法，采用如下步驟SI.利用上料單元4上料，工件自動找準兩端中心并夾持在轉軸上，此步驟中，該上料單元4采用的是申請?zhí)枮?00920352567. X，專利名稱為“數控木工車床”中所提供的上料裝置；S2.將工件預車一段圓柱體，測量獲取圓柱體的直徑和長度；S3.將步驟S2獲取的直徑和長度輸入控制模塊10，確認保存；S4.通過控制模塊10設置加工的速度為1500mm/min，粗車余量為Omm，確認保存；
S5.利用控制模塊10設置加工軌跡方案的程序，運行；控制模塊10中的插補運算單元在對控制模塊10輸入有限坐標點(步驟S2獲取的直徑和長度)的情況下，控制模塊10根據步驟S5中設置的加工軌跡方案程序里線段的特征，運用一定算法，自動的在有限坐標點之間生成一系列的坐標數據，即所謂數據密化，從而自動的對各坐標軸進行脈沖分配，完成整個線段的軌跡運行。由于本系統主要用在木工行業(yè)，有其特殊性，為了提高光潔度使用了粗車刀臺61和細車刀臺62兩套刀臺，兩套插補運算單元，一套負責粗車刀臺61，一套負責細車刀臺62，粗車插補運算單元為粗車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，按照輸入的系統參數和加工程序對工件進行粗車，細車插補運算單元為細車刀臺驅動設備提供脈沖和方向，自動實時跟蹤粗車的加工軌跡，從刀具的加工軌跡看，它使得細車始終緊跟在粗車的后面，將粗車產生的刀痕去除，所以有效的避免了雙眼皮的出現。最終加工得到的木制品，表面光滑，無雙眼皮現象。 本發(fā)明不局限于上述具體實施方式
，一切基于本發(fā)明的技術構思，所作出的結構上的改進，均落入本發(fā)明的保護范圍之中。
權利要求
1.數控木工機床，包括機身，所述機身上設置有上料單元，其特征在于所述機身上還設置有粗車刀臺和細車刀臺，粗車刀臺和細車刀臺相對安裝，粗車刀臺和細車刀臺均設置有用于驅動其垂直于所述機身軸線進行直線往復運動的動力設備，所述動力設備連接各自對應的控制模塊，所述控制模塊具有插補運算單元。
2.如權利要求I所述的數控木工機床，其特征在于所述粗車刀臺上的粗車刀與細車刀臺上細車刀相配合，配合的粗車刀和細車刀之間沿工件軸線的距離偏差不大于1mm。
3.如權利要求2所述的數控木工機床，其特征在于所述動力設備均包括驅動絲杠和與所述驅動絲杠動力連接的步進電機或伺服電機，所述步進電機或伺服電機連接各自對應的控制模塊。
4.如權利要求3所述的數控木工機床，其特征在于所述動力設備均包括溜板，所述溜板的底部嚙合安裝于驅動絲杠上，所述溜板的上部固定安裝所述刀臺。
5.如權利要求I所述的數控木工機床，其特征在于所述控制模塊集成設置于同一個數控系統內。
6.如權利要求I所述的數控木工機床，其特征在于所述數控木工機床為雙軸木工機床。
7.一種利用如權利要求I所述的數控木工機床精細加工木制品的方法，包括如下步驟 51.利用上料單元上料，工件自動找準兩端中心并夾持在轉軸上； 52.將工件預車一段圓柱體，測量獲取圓柱體的直徑和長度； 53.將步驟S2獲取的直徑和長度輸入控制模塊，確認保存； 54.利用控制模塊設置加工的速度和粗車余量，確認保存； 55.利用控制模塊設置加工軌跡方案的程序，運行。
8.如權利要求7所述的數控木工機床精細加工木制品的方法，其特征在于所述步驟S4中，加工的速度在10mm-3000mm/min之間選擇。
9.如權利要求7或8所述的數控木工機床精細加工木制品的方法，其特征在于所述步驟S4中，粗車余量在0mm-50mm之間自由設定。
全文摘要
本發(fā)明公開了數控木工機床，包括機身，所述機身上設置有上料單元，所述機身上還設置有粗車刀臺和細車刀臺，粗車刀臺和細車刀臺相對安裝，粗車刀臺和細車刀臺均設置有用于驅動其垂直于所述機身軸線進行直線往復運動的動力設備，所述動力設備連接各自對應的控制模塊，所述控制模塊具有插補運算單元，其中，細車刀臺的插補運算單元用以控制細車刀自動實時跟蹤粗車刀的加工軌跡；還提供了一種利用該數控木工機床克服雙眼皮的精細加工木制品方法。本發(fā)明可以大大提高木制品的加工效率，并利用其克服木制品加工中的雙眼皮現象，解決了本領域長期存在的技術難題。
文檔編號B27C7/06GK102626936SQ20121012874
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者劉彥文, 楊敏, 閆俊宇, 閆春高, 閆耀斌 申請人:山東華野機械科技有限公司