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03 2019年

数控技术在木材加工装备上的应用

当前,我国数控木材加工机械在木材加工机械中所占的比率很小,与发达国家比相差甚远,因此,提高这一应用比例,是行业技术水平和整个行业发展的需要。数控机械的应用是我国木材加工行业现代化的标志,中国的木材加工工业若要真正做成世界一流的产业,必须依赖数控技术的广泛应用。木材加工机械行业作为家具、木制品和人造板行业的基础产业,理应成为国际领先的数控机械制造业。

1我国数控木工机械的应用现状近年来,国内数控木工机械低端市场中,国产数控镂机已占主导地位,同时,国产通用木工机械的数控化改造也有了极大的进展。虽然我们在整体水平上落后于国外,但日益强大的木材工业为国产数控木工机械开辟了广阔市场。目前,在世界市场上,来自中国的低档数控木工机械已有较强竞争力,前景看好。

M国产低档数控镂铣机的价格己走向谷底自从牡丹江木工机械厂同东北林业大学合作研制的多头数控镂铣机成功以后,数控镂铣机在国内展会上始终是数控木工机械的主导和代表产品。国际数控镂铣机主要生产厂家在逐步转向专用镂铣机的同时,将传统通用数控镂铣机进行了大幅度的改进。在这场技术变革中,我国的生产厂家基本未能跟上国际发展的步伐,而是在低档水平上进行大量重复性生产。2007年初,个别厂家对4x8尺台面、单头没有吸盘的2.2kw简易电主轴数控镂铣机的报价为2.8万元,这已降到这类机器的谷底。这一报价彻底打碎了那些想以此低端产品进入数控木工机械市场大门的梦想。现阶段,在木材加工行业试探性地开发数控设备的选型已成一个难题。值得一提的是,上海跃通以木门专用数控加工机床作为进门开山产品的明智做法值得业内厂家学习。

1.2国产数控木工设备开始向多样化发展随着山东莱州精密数控机械有限公司等几家中小型机械制造企业专业开发的数控镂铣机产品的推出,包括北京铭龙天同科技有限公司、南京威克科技实业有限公司为代表的一些公司在中国数控镂铣机市场已初具规模。他们已经在自动换刀、多工位、多头、多功能吸盘等技术上超出刚刚起步的厂家。广东马氏推出的数控开榫机、广东南兴推出的数控裁板锯、上海跃通推出的数控木门综合加工机床、青岛新鸿泰推出的数控带式砂光机、南京林业大学推出数控曲线锯、东北林业大学研制的数控原木形状识别系统、数控弯曲木沙发扶手生产线等一定程度上表明了我国木材加工真正开创了数控加工的新时代。

1.3国内数控家具加工机械仍然是以进口为主国内木材加工机械企业在数控机械的生产能力方面与国际大公司相比相差甚远。中国家具工业的崛起是在没有国产数控家具机械的支持情况下主要依靠进口国外设备、扩大企业规模和提篼工人技术水平来完成高端产品创新的。中国家具工业在低水平设备和小规模生产装备下艰难地发展,但他们却创造了奇迹,到2005年,中国家具工业终于超过意大利,成为世界生产大国。现阶段,我国家具机械生产厂家在生产能力方面和国际大公司相比,基本停留在发达国家30年前的水平。我国家具生产基本处于机械化生产阶段,而发达国家的家具生产已形成生产线,基本实现数控集中控制。目前,国际上数控技术已渗透到家具加工的各个工序,家具加工CAD/CAPP/CAM集成化的发展已经具体化,家具工业已经达到具体产品的全套数控化生产。由于国产家具数控设备没有跟上国际开发的步伐,导致国内家具企业的数控设备基本全靠进口。

2中国数控木工机械急需解决的技术问题2.1电主轴选择的问题对木制品及家具加工数控机械来说,电主轴是不可或缺的部件。各种传统木工铁床的主轴常用转速是不同的,而现在各电主轴生产厂家提供的电主轴主频转速往往是一样的。从效率上看,电主轴的主频率应该和木工铣床长时间工作转速相近,这样,铣床才有可能发挥最大的效率。虽然电主轴可以无级变速,但在离主频转速太远的频率下工怍,效率将大幅度下降,工作特性不好。多数木工机械速度变化和现在电主轴的主频速度不一样,而许多电主轴的开发厂家不了解木工机械的这些特性。例如通常18000rpm的电主轴,不适合通常在7000rpm转速的机械上工作。

2.2导轨组件的系列化和专业化问题现在木工机械上用的滚动导轨多数是生产厂家利用购买的导轨配件配对安装的,由于没有专用工具和检测仪器导致滚动导轨精度无法保证,甚至出现蹩劲的现象。在金属加工机床生产中,有专业生产导轨的企业,但这些导轨的价格不菲,木工机械企业根本承受不起。

随着数控木工机械产量的增加,专业木工机械导轨的生产必须提到议事日程上来。从长远来看,数控木工机械厂家应该促进导轨生产厂家专业性地生产木工机械专用的滚动导轨,而且要大幅度降低造价。

2.3数控系统调速范围的变化率急需增大我国数控机床的系统已经标准化,而且最近几年系统的价格急剧下降,但标准化系统的主要应用对象是金属加工机床,特点是进给速度慢,变速级别多,需要控制的点少。目前,木工四面刨床的刀轴数量和进给辊的数量远远超过绝大多数金属加工机床。因此,现在的标准化数控系统对木工机床来说往往其进给速度的变化范围不够大,且面板标识的含意有差异,很难完成木工机床的全部功能,特别是专用设备应用标准系统,问题更大。

2.4步进电机控制系统开发止步不前由于木工机械精度较低,稳定性要求也低,一般开环控制就可以保证精度。通常数控木工机械采用步进电机作为驱动电机。由于步进电机控制系统的价格大约是伺服电机价格的1/3~1/8,在金属加工机床上现在很少应用,导致绝大多数数控系统开发公司逐渐减少步进电机控制系统的开发,甚至很多公司拒绝开发,这就严重影响了普通数控木工机械的发展。到目前为止,我国还没有数控木工机械专用的系统。

2.5数控标准系统的电控接口数量不足数控木工机床需要控制的点远远超过一般金属加工机床,标准数控系统接口的输入输出控制点的线数相对于木工机床所需线数来说已经不够。一般木工铁床的进给系统比金属加工机床要复杂,需要控制的部件多,但精度远远低于金属加工机床。因此,木工机械的数控和电控系统很难统一,即在数控系统存在的同时,还要设计电控系统。东北林业大学设计的数控弯曲木沙发扶手专用成型机床,其电控系统几乎完全独立于数控系统,这是违反数控设计规则的,但目前数控方面国产化的硬件系统只能提供这样的系统。

2.6数控软件的非专业化带来大量问题到目前为止,国内还没有木工机械专用的数控软件系统,利用通用软件给木工机械带来的不便不胜枚举。

国外的数控木工机械的源代码又不会给我们,因此开发国产专用木工机械软件势在必行,但由于种种原因使这一开发举步艰难。现阶段,国内机械

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