数控木工弧形槽口切削装置及铣床的制作方法

本发明涉及弧形槽口的加工技术，尤其涉及一种数控木工弧形槽口切削装置及铣床。

背景技术：

随着木结构产业的逐步发展，人们对木结构建筑的认识不断提升，市场需求也随之加大，许多木结构公司也由原来的单体定制型加工转向为集成化批量生产，工件的外观结构花样百出，安装方式也由原来的固定的搭接方式改变成的弯头对接方式，工件的质量要求更是精益求精，满足工件的互换性，要求其配套设备不仅能够达到其加工精度，而且具有足够的加工效率。

对于弧形槽口的加工，现在采用的加工方式主要有立式数控加工中心加工、数控铣床、仿形铣床加工三种方式：

立式数控加工中心和数控铣床加工工件是将原料固定在工作台面上，随工作台作水平向的x轴y轴运动，铣刀竖直装入主轴夹具中，刀具沿主轴轴向作进给运动，整个动作由程序控制，通过刀具的旋转将材料切削成形。

仿形铣床加工，是按照产品的外形图纸加工出同样的金属模型，按照木工刀具的外形尺寸加工出金属挡块，金属挡块在模型的约束中的运动轨迹就是刀具在木材中的切削路径，通过刀具的旋转运动将材料切削成形。

以上几种加工方式，在一次装夹过程中只能加工一件，设备完全停止的情况下才可以装卸料，刀具多为竖直安装，需作多次往复运动才可将材料加工成形，角度不同的情况下还要更换刀具，设备造价较高，加工效率低，不适合批量生产。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有弧形槽口的加工设备存在的诸多问题，提出一种数控木工弧形槽口切削装置，该切削装置适应于批量生产木结构建筑用不同半径的连接弯头。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控木工弧形槽口切削装置，包括刀具主轴1、刀具4、移动轴套8、固定轴套9和平皮带轮12，所述刀具主轴1一端同轴刚性连接平皮带轮，另一端套设刀具，所述刀具4轴向剖面刃口尺寸与加工工件断面尺寸相同；

所述刀具主轴通过轴承配合安装在移动轴套内，所述轴承压盖与密封环采用轴向迷宫密封，所述移动轴套外径与固定轴套内径采用间隙配合，所述移动轴套靠近平皮带轮的一端固定有轴承端盖，所述轴承端盖11上固定有调节螺母，所述固定轴套上固定安装调节支架，调节螺杆15一端通过压力轴承和锁紧螺母安装在支架上，另一端与调节螺母17螺纹配合，旋转调节螺杆15能改变移动轴套8在固定轴套轴线方向的位置。

进一步地，套设有刀具的刀具主轴端部与刀具锁紧螺母螺纹连接，所述刀具锁紧螺母与刀具之间设置有刀具垫片。

进一步地，锁紧螺母第二锁紧螺母安装在调节螺杆上，固定轴套两端分别设有开口锁紧方式，安装第一锁紧螺栓，旋转调节螺杆能改变移动轴套和固定轴套轴线方向的位置，调整前松开第一锁紧螺母，调整后锁紧第一锁紧螺母。

进一步地，挡环安装在刀具主轴轴承与平皮带轮之间，起定位带轮与防尘的作用；垫片安装在刀具主轴1端头通过第二锁紧螺栓和平键固定平皮带轮12。本发明的另一个目的还公开了一种数控木工弧形槽口铣床，该铣床适应于批量生产的木结构建筑用不同半径的连接弯头，能实现连续生产，工件的装夹、拆卸方便快捷，极大提高了生产效率，同一种工件的生产效率是加工中心的5-10倍速，设备占地面积小运行可靠成本较低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控木工弧形槽口铣床，包括上述数控木工弧形槽口切削装置、进给装置、定位装置、旋转工作台30、除尘装置、床身和自动化控制系统；

所述床身上方设置数控木工弧形槽口切削装置、旋转工作台30和除尘装置，所述旋转工作台30轴线垂直于床身，所述旋转工作台30上设置有用于定位待加工工件55的定位装置；所述数控木工弧形槽口切削装置的刀具主轴1水平设置，且与旋转工作台30主轴轴线垂直；所述刀具4位于旋转工作台30上方；所述进给装置包括刀具电机40和工作台电机23，所述刀具电机40通过刀具电机平带轮41与数控木工弧形槽口切削装置的平皮带轮12连接，刀具电机40通过高速平带传递扭矩至平皮带轮12；所述工作台电机23设置在床身下方，所述工作台电机23与旋转工作台30主轴通过皮带轮连接；

所述自动化控制系统分别与刀具电机40和工作台电机23电连。

进一步地，所述工作台电机23通过工作台主轴皮带轮25与旋转工作台30主轴连接，所述工作台电机23转速通过蜗轮蜗杆减速器减速后，能驱动旋转工作台30做低均速转动。

进一步地，所述刀具电机40包括但不限于三项异步电动机，刀具电机平带轮41安装在刀具电机40上，刀具电机平带轮41采用弧形结构，更容易涨紧平带，防止平带松时脱落，同时防止平带轴向窜动，延长了平带的使用寿命。

进一步地，固定轴套9安装在电机座46上，刀具电机40安装在电机板47上，电机板47安装在电机座46上，电机座调节块50安装在电机座46上，电机座调整块调节螺栓49安装在电机座调节块50上，另一端与电机板47螺纹连接。可通过电机座调节块50上的调节螺栓49调节电机板47的位置，带动刀具电机40上下移动，刀具电机平带轮41安装在刀具电机40上，并随刀具电机40上下移动，从而涨紧高速平带。电机座46安装在燕尾上导轨52上；与燕尾上导轨52配合的燕尾下导轨51安装在主轴架42上，主轴架42固定在主架体43上；旋转燕尾导轨调整手轮48燕尾上导轨52上下滑动，从而实现切削固定轴套9的上下位置调整，具体位置根据工件高度调整，固定轴套9中的切削刀具轴1垂直于燕尾导轨安装与旋转工作台面平行，其延长线与工作台主轴26轴线相交，切削刀具轴1的旋转方向与旋转工作台30的旋转方向相同，切削刀具4安装在切削刀具轴1上，用刀具垫片3和刀具锁紧螺2锁紧固定。

进一步地，工作台电机23(蜗轮蜗杆减速机)安装在主架体电机底座22上，通过电机板调整螺栓53涨紧传动三角带，所述工作台电机23通过电机皮带轮24与主轴皮带轮25连接，工作台电机23启动后，电机皮带轮24带动工作台主轴皮带轮25旋转，工作台主轴皮带轮25安装在工作台主轴26底部，工作台主轴皮带轮25带动工作台主轴26旋转，工作台主轴26中部通过圆锥滚子轴承28固定在旋转平台座27上，旋转平台座27垂直安装在主架体43上平面上；旋转工作台30安装在工作台主轴26上端，所述旋转工作台30平面与工作台主轴26轴线垂直，所述工作台主轴26与刀具主轴1垂直。所述旋转工作台30做低均速转动，利用变频器可调节工作台转速，从而保证待切削工件表面的加工质量和合理的工艺时间配置。

进一步地，所述定位装置包括内定位环32、多个定位块31和工件锁紧装置，所述内定位环32(呈圆环状)安装在旋转工作台30上，所述内定位环32内孔套在工作台主轴26顶部，其轴线与工作台主轴26重合，所述内定位环32内孔圆弧面垂直于旋转工作台30，以保证工件的定位精度，所述内定位环32上开口设置防尘板33，防止木屑及灰尘进入其中不好清理；所述定位块31安装在旋转工作台30上平面，多个定位块31按工件两侧边尺寸圆周均匀分布；所述工件锁紧装置包括锁紧手轮39、锁紧丝杠36、锁紧座37、锁紧丝母38、锁紧块35、和锁紧块压垫34，所述锁紧座37安装在旋转工作台30上，锁紧丝母38固定在锁紧座37上，锁紧丝杠36与锁紧丝母38螺纹配合，锁紧丝杠36一端安装锁紧手轮39，另一端联接锁紧块35，锁紧块橡胶垫34安装在锁紧块35端面，防止锁紧工件时在木材上留下压痕，起到保护工件外观的作用；锁紧块35与锁紧丝杠36万向联接，可自由转动。产品装夹时以产品精加工的内弧面为基准，产品放置在工作台台面上两定位块之间并完全贴合内定位环，旋转锁紧装置压紧。

进一步地，所述数控木工弧形槽口铣床还包括除尘装置，所述除尘装置为设置在刀具4上方的刀具罩45。所述除尘装置采用刀具保护罩和除尘一体的结构方式，所述刀具保护罩45呈筒状，套设在刀具外侧，朝向待加工工件的一侧设置有开口；保护罩45上，刀具切削木材废屑抛物方向设置除尘口，除尘口与除尘设备连通，开启除尘设备能将保护罩45内木屑吸出。

进一步地，所述自动化控制系统包括控制面板44和配电箱56，采用plc控制，其工作台的转速可变频调速控制。控制面板44通过控制面板旋转轴54固定在床身上方；所述配电箱56固定在床身下方。

本发明数控木工外弧面铣床采用触摸屏plc一体机实施操作控制，其工作台的转速可通过plc一体机上的触摸屏变频调速控制。所述自动化控制系统包括控制面板44和配电箱56，控制面板44上安装触摸屏，所述控制面板44通过多个旋转的控制面板旋转轴54设置在床体上方，适合不同体态特征的工人进行操作，配电箱56设置在床身下方，控制面板44和配电箱56采用分开放置，使之达到利于操作和控制的目的。

本发明数控木工弧形槽口铣床的工艺流程：

1、开机前保证刀具在两个工位之间，分别在旋转工作台30的多个工位上放入待加工工件55，通过工件锁紧装置将加工工件固定在旋转工作台30上。

2、本设备采用触摸屏plc一体机控制，启动触摸屏上的刀具旋转按钮，刀具电机40启动，通过平皮带带动切削刀具轴1顺时针方向高速旋转。刀具轴可通过燕尾导轨52进行z轴方向调整改变产品的加工深度。

3、切削刀具轴安装切削调整装置，可调节刀具沿x轴线方向进给，改变加工产品的弧形半径。

4、启动触摸屏工作台旋转按钮，工作台电机23启动，通过三角皮带传动带动旋转工作台30低速逆时针方向旋转通过切削区域实施产品加工。其工作台转速可通过plc一体机变频调速控制，根据切削表面质量和装夹工件过程的需要时间调整旋转工作台30的转速。

5、该设备具有不停机实现产品连续加工的功能，即第一个工位工件55加工完成，旋转工作台30旋转至加工第二个工件时，拆卸第一个工位的加工完成件并安装新的加工件。以此类推，加工第三个工位工件时，拆卸并安装第二个工位的加工件。

6、除尘方式为上除尘，除尘罩与刀具罩一体，并在木屑排出的方向设置除尘口，满足设备的除尘要求。

7、为了便于操作和提高加工效率，触摸屏plc一体机设计3处360度无死角旋转，同时为了便于拆卸工件，加工时应将触摸屏plc一体机旋转至工作台外。

本发明数控木工弧形槽口铣床的刀具主轴水平安装与x轴平行，刀具沿刀具轴轴线剖面刃尺寸与工件断面尺寸相同，工件(产品)采用机械装夹方式固定在旋转工作台(圆形旋转工作台)上，刀具轴轴线与旋转工作台主轴轴线垂直相交，旋转工作台台面上可同时安放多个工件，多个工件沿周向均匀分布成，旋转工作台中心与工件内外弧面中心重合，工件在工作台上匀速转动实现工件的进给，刀具落于工件的上方固定高度后旋转切削，实现工件的加工，设备切削加工区域设定在操作区域对面，工件加工的同时便于其它工件的装夹和拆卸。

综上，本发明对木结构建筑安装方式的革新有极大的推进，使木结构建筑墙体连接弯角批量化、标准化生产，解决了原有加工方式生产效率低、设备造价高等缺点，且设备操作方便快捷占地面积小。

附图说明

图1为待加工工件的主视图；

图2为待加工工件的左视图；

图3为待加工工件的俯视图；

图4为本发明加工工件的俯视图；

图5为图4的aa向断面图；

图6为数控木工弧形槽口切削装置的俯视图；

图7为图6的bb向剖视图；

图8为数控木工弧形槽口铣床的剖视图；

图9为数控木工弧形槽口铣床的主视图；

图10为数控木工弧形槽口铣床的俯视图；

图11为数控木工弧形槽口铣床的立体图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本实施例公开了一种数控木工弧形槽口切削装置，如图6和图7所示，包括刀具主轴1、刀具4、移动轴套8、固定轴套9和平皮带轮12，所述刀具主轴1一端同轴刚性连接平皮带轮12，另一端套设刀具4，所述刀具4轴向剖面刃口尺寸与加工工件断面尺寸相同；

所述刀具主轴1通过轴承7配合安装在移动轴套8内，所述轴承压盖6与密封环5采用轴向迷宫密封，所述移动轴套8外径与固定轴套9内径采用间隙配合，所述移动轴套8靠近平皮带轮12的一端固定有轴承端盖11，所述轴承端盖11上固定有调节螺母17，所述固定轴套9上固定安装调节支架18，调节螺杆15一端通过压力轴承19和锁紧螺母20安装在支架18上，另一端与调节螺母17螺纹配合，旋转调节螺杆15能改变移动轴套8在固定轴套9轴线方向的位置。

套设有刀具4的刀具主轴1端部与刀具锁紧螺母2螺纹连接，所述刀具锁紧螺母2与刀具4之间设置有刀具垫片3。

锁紧螺母16第二锁紧螺母16安装在调节螺杆上，固定轴套9两端分别设有开口锁紧方式，安装第一锁紧螺栓21，旋转调节螺杆15能改变移动轴套8和固定轴套9轴线方向的位置，调整前松开第一锁紧螺母21，调整后锁紧第一锁紧螺母21。

挡环10安装在刀具主轴1轴承与平皮带轮12之间，起定位带轮与防尘的作用；垫片13安装在刀具主轴1端头通过第二锁紧螺栓14和平键固定平皮带轮12。本发明的另一个目的还公开了一种数控木工弧形槽口铣床，该铣床适应于批量生产的木结构建筑用不同半径的连接弯头，能实现连续生产，工件的装夹、拆卸方便快捷，极大提高了生产效率，同一种工件的生产效率是加工中心的5-10倍速，设备占地面积小运行可靠成本效低。

实施例2

本实施例公开了一种数控木工弧形槽口铣床，如图9-图11所示，数控木工弧形槽口铣床，包括上述数控木工弧形槽口切削装置、进给装置、定位装置、旋转工作台30、除尘装置、床身和自动化控制系统；

所述床身上方设置数控木工弧形槽口切削装置、旋转工作台30和除尘装置，所述旋转工作台30轴线垂直于床身，所述旋转工作台30上设置有用于定位待加工工件55的定位装置；所述数控木工弧形槽口切削装置的刀具主轴1水平设置，且与旋转工作台30主轴轴线垂直；所述刀具4位于旋转工作台30上方；所述进给装置包括刀具电机40和工作台电机23，所述刀具电机40通过刀具电机平带轮41与数控木工弧形槽口切削装置的平皮带轮12连接，刀具电机40通过高速平带传递扭矩至平皮带轮12；所述工作台电机23设置在床身下方，所述工作台电机23与旋转工作台30主轴通过皮带轮连接；

所述自动化控制系统分别与刀具电机40和工作台电机23电连。

所述工作台电机23通过工作台主轴皮带轮25与旋转工作台30主轴连接，所述工作台电机23转速通过蜗轮蜗杆减速器减速后，能驱动旋转工作台30做低均速转动。

所述刀具电机40包括但不限于三项异步电动机，刀具电机平带轮41安装在刀具电机40上，刀具电机平带轮41采用弧形结构，更容易涨紧平带，防止平带松时脱落，同时防止平带轴向窜动，延长了平带的使用寿命。刀具电机

固定轴套9安装在电机座46上，刀具电机40安装在电机板47上，电机板47安装在电机座46上，电机座调节块50安装在电机座46上，电机座调整块调节螺栓49安装在电机座调节块50上，另一端与电机板47螺纹连接。可通过电机座调节块50上的调节螺栓49调节电机板47的位置，带动刀具电机40上下移动，刀具电机平带轮41安装在刀具电机40上，并随刀具电机40上下移动，从而涨紧高速平带。电机座46安装在燕尾上导轨52上；与燕尾上导轨52配合的燕尾下导轨51安装在主轴架42上，主轴架42固定在主架体43上；旋转燕尾导轨调整手轮48燕尾上导轨52上下滑动，从而实现切削固定轴套9的上下位置调整，具体位置根据工件高度调整，固定轴套9中的切削刀具轴1垂直于燕尾导轨安装与旋转工作台面平行，其延长线与工作台主轴26轴线相交，切削刀具轴1的旋转方向与旋转工作台30的旋转方向相同，切削刀具4安装在切削刀具轴1上，用刀具垫片3和刀具锁紧螺2锁紧固定。切削刀具轴1带动固定其上的切削刀具4做回转切削运动，刀具轴向刃口剖面尺寸与加工工件槽口截面尺寸相同，移动轴套8右端安装密封环5和轴承压盖6压紧轴承，密封环5和轴承压盖6采用轴向迷宫密封的方式进行定位，防止木屑及灰尘进入轴承。切削装置上安装了切削调整装置，切削调整装置包括：轴承端盖11，调节螺母17，调节支架18，调节螺杆15等。轴承端盖11安装在切削刀具轴1上，与移动轴套8左端用螺栓联接固定，轴承端盖11下端安装调节螺母17，固定轴套9上安装调节支架18，调节螺杆15一端通过压力轴承19和圆螺母20安装在调节支架18上，另一端与调节螺母17螺纹配合，旋转调节螺杆15可改变移动轴套8在固定轴套9轴线方向的位置，调整前松开锁紧螺母21，调整后锁紧。移动轴套8带动刀具沿轴线方向移动，以此改变加工产品的弧形半径。

工作台电机23(蜗轮蜗杆减速机)安装在主架体电机底座22上，通过电机板调整螺栓53涨紧传动三角带，所述工作台电机23通过电机皮带轮24与主轴皮带轮25连接，工作台电机23启动后，电机皮带轮24带动工作台主轴皮带轮25旋转，工作台主轴皮带轮25安装在工作台主轴26底部，工作台主轴皮带轮25带动工作台主轴26旋转，工作台主轴26中部通过圆锥滚子轴承28固定在旋转平台座27上，旋转平台座27垂直安装在主架体43上平面上；旋转工作台30安装在工作台主轴26上端，所述旋转工作台30平面与工作台主轴26轴线垂直，所述工作台主轴26与刀具主轴1垂直。所述旋转工作台30做低均速转动，利用变频器可调节工作台转速，从而保证待切削工件表面的加工质量和合理的工艺时间配置。

所述定位装置包括内定位环32、多个定位块31和工件锁紧装置，所述内定位环32(呈圆环状)安装在旋转工作台30上，所述内定位环32内孔套在工作台主轴26顶部，其轴线与工作台主轴26重合，所述内定位环32内孔圆弧面垂直于旋转工作台30，以保证工件的定位精度，所述内定位环32上开口设置防尘板33，防止木屑及灰尘进入其中不好清理；所述定位块31安装在旋转工作台30上平面，多个定位块31按工件两侧边尺寸圆周均匀分布；所述工件锁紧装置包括锁紧手轮39、锁紧丝杠36、锁紧座37、锁紧丝母38、锁紧块35、和锁紧块压垫34，所述锁紧座37安装在旋转工作台30上，锁紧丝母38固定在锁紧座37上，锁紧丝杠36与锁紧丝母38螺纹配合，锁紧丝杠36一端安装锁紧手轮39，另一端联接锁紧块35，锁紧块橡胶垫34安装在锁紧块35端面，防止锁紧工件时在木材上留下压痕，起到保护工件外观的作用；锁紧块35与锁紧丝杠36万向联接，可自由转动。产品装夹时以产品精加工的内弧面为基准，产品放置在工作台台面上两定位块之间并完全贴合内定位环，旋转锁紧装置压紧。

所述数控木工弧形槽口铣床还包括除尘装置，所述除尘装置为设置在刀具4上方的刀具罩45。所述除尘装置采用刀具保护罩和除尘一体的结构方式，所述刀具保护罩45呈筒状，套设在刀具外侧，朝向待加工工件的一侧设置有开口；保护罩45上，刀具切削木材废屑抛物方向设置除尘口，除尘口与除尘设备连通，开启除尘设备能将保护罩45内木屑吸出。

所述自动化控制系统包括控制面板44和配电箱56，采用plc控制，其工作台的转速可变频调速控制。控制面板44通过控制面板旋转轴54固定在床身上方；所述配电箱56固定在床身下方。

本发明数控木工外弧面铣床采用触摸屏plc一体机实施操作控制，其工作台的转速可通过plc一体机上的触摸屏变频调速控制。所述自动化控制系统包括控制面板44和配电箱56，控制面板44上安装触摸屏，所述控制面板44通过多个旋转的控制面板旋转轴54设置在床体上方，适合不同体态特征的工人进行操作，配电箱56设置在床身下方，控制面板44和配电箱56采用分开放置，使之达到利于操作和控制的目的。

本发明数控木工弧形槽口铣床的工艺流程：

1、开机前保证刀具在两个工位之间，分别在旋转工作台29的多个工位上放入待加工工件55，通过锁紧装置将待加工工件固定在旋转工作台30上。

2、本发明采用触摸屏plc一体机控制，启动触摸屏上的刀具旋转按钮，刀具电机40启动，通过平皮带带动刀具主轴1顺时针方向高速旋转。刀具主轴1可通过燕尾导轨52进行z轴方向调整改变工件的加工深度。

3、刀具主轴1安装刀具调整装置(包括调节螺杆15)，能调节刀具4沿x轴线方向进给，改变工件的弧形半径。

4、启动触摸屏工作台旋转按钮，进给电机23启动，通过三角皮带传动带动旋转工作台30低速逆时针方向旋转通过切削区域实施工件加工。其旋转工作台30转速可通过plc一体机变频调速控制，根据切削表面质量和装夹工件过程的需要调整旋转工作台30的转速。

5、本发明能不停机实现工件连续加工，即第一个工位工件55加工完成，旋转工作台30旋转至加工第二个工件时，拆卸第一个工位的加工完成件并安装新的加工件。以此类推，加工第三个工位工件时，拆卸并安装第二个工位的加工件。

6、除尘方式为上除尘，刀具罩45和除尘罩一体，除尘罩在木屑排出的方向设置除尘口，满足设备的除尘要求。

7、为了便于操作和提高加工效率，触摸屏plc一体机设计3处360度无死角旋转，同时为了便于拆卸工件，加工时应将触摸屏plc一体机旋转至工作台外。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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