硬質合金內冷鑽頭三維參數化建模研究

最新 08-29

板式傢具是家具行業中比較常見的一種傢具形式，由於其零部件的通用性和互換性，適合大批量生產。由於對零部件加工精度的要求比較高，故板式傢具的生產對設備的要求相應就比較高。因此，根據產品的定位和產能的要求對板式傢具設備進行選型並配置合適的設備是非常重要的。板式傢具主要設備的類型如表1所示。

一、開料設備

1.電子開料鋸

電子開料鋸（如圖1所示）是對板材進行批量裁切加工的設備，由於採用穩定的鋸座運動方式，鋸座運動速度可以達到60m/m in，採用大直徑鋸片，鋸片升起較高，一般可以達到100mm，可以同時對幾件板材進行同規格部件的切割，具有很高的鋸切加工效率。電子開料鋸普遍採用電腦進行鋸切的計算和控制，可以使板材利用率得以提高。由於鋸切是在封閉空間進行的，因此又具有很高的操作安全性。

電子鋸選型中，要注意以下參數：

一是規格。規格是指鋸切板材的最大規格，一般情況下，國內的板材規格是2440×1220mm，所有的電子鋸均可以切割這個規格的板材。但是對於某些進口板材，如3048×1220mm、3658×1830mm等大規格板材，需要切割，在選型時就要加以考慮。

表1 板式傢具主要加工設備的種類

圖1 電子開料鋸

二是鋸高。一般電子鋸的鋸高有80mm、100mm、120 mm、150mm等。鋸高比較大的型號，一次鋸切的板材數量也比較多，但是鋸切的質量和速度可能會受到一定影響，所以也不是鋸高越大越好，一般以100～120mm為宜。

三是鋸片進給速度。速度越大，鋸切速度也越快。但是實際使用時，考慮到鋸切板材品種、質量要求等，一般在每分鐘20～30m為宜。

四是鋸切軟體。要求軟體的界面採用中文，可以方便操作手的培訓和實際操作，並減少操作的出錯可能性。要求軟體有自動排版功能，可提高材料利用率和鋸切效率；要求軟體具有儲存和聯網功能，可以使編程由專人在辦公室完成，降低對操作手的文化要求，從而提高生產效率。

2.精密推台鋸

精密推台鋸（如圖2所示）是對板材進行靈活裁切加工的設備，由操作工人推動精密的鋁合金推台沿鋸切方向運動產生鋸切，鋸切規格調整方便迅速，是板式傢具部件鋸切的常見設備。

精密推台鋸選型中要注意以下參數：

一是導引台的形式（如圖3所示）。導引台必須具有高穩定性、靈活性和精確性，為了達到這一目的，精密推台鋸導引台一般採用大型雙滾軸式垂直引導系統。區別在於導軌的形式，一般有兩種：一種是採用高壓樹脂異形導軌，一種是採用高強度直線圓軌。由於高壓樹脂異形導軌的品質難以控制，因此在選擇時應當加以注意。

圖2 精密推台鋸

圖3 精密推台鋸的導引台的形式

二是電機功率。一般精密推台鋸的電機功率有3 KW、4.5KW兩種，對於切割刨花板和厚度相對比較大的板材，宜選擇4.5 KW的電機。

三是鋸切角度是否可調及調節方式。在實際生產中，常有部分工件的切割面需要切割成一定的角度，就要選擇鋸切角度可調的型號，一般鋸切角度最大可以調整到45°；調節方式也有手動和電動可以選擇，選擇電動的可以方便調節。

在實際配置過程中，一般都是配置1～2台角度可調機型，其它選擇不可調機型，可以降低投資成本。

二、木皮剪切機

微薄木是高檔傢具中常用的飾面材料，木皮剪切機（如圖4所示）是對微薄木進行齊邊、截頭等精密裁切加工的設備。工作時，由專用刀具在液壓機構的驅動下對微薄木進行剪切，可以一次對數十張疊加的微薄木進行加工。木皮剪切機所要注意的參數一般就是最大加工長度，常用的為2600mm。

圖4 木皮剪切機

三、木皮拼縫機

由於大部分天然微薄木幅面較小，不適合直接覆蓋在基材表面，如果直接覆蓋在基材表面，相互之間的縫隙也很難控制，使得覆面之後的工件的表面質量不佳。本設備是採用快乾型膠粘劑或者專用拼縫膠線對精密裁切後的微薄木進行拼接，形成大幅面微薄木的設備。使用該設備加工後，可以使板材表面形成連續緊密的微薄木覆面。

木皮拼縫機的選型要注意拼縫機制的選擇，拼縫機制有兩種：

一種是採用專用拼縫膠線，由進給裝置和膠線加熱供應裝置共同運行，在微薄木接縫處形成連續的S型軌跡（如圖5所示），將微薄木拼接在一起。由於是不連續的規則距離的點狀連接，在對拼接完成的微薄木進行移動、壓貼加工時，容易產生開裂、脫線等缺陷。而且，膠線本身具有一定的厚度，在熱壓加工時，有膠線部位的微薄木被擠壓，會產生密度大於其它位置的現象。在後續油漆加工的染色階段，產生對染料吸收不均勻的現象，有時候會明顯看到拼接的S型軌跡，影響產品的裝飾效果，如圖6、圖7所示。這種拼縫機稱為膠線拼縫機，價格低廉。

圖5 拼縫加工完成時膠線S型軌跡

圖6 拼縫加工完成時膠線實際狀態

圖7 熱壓完成後膠線引起的微薄木密度變化

另一種機制是採用膠粘劑塗佈於微薄木的端面，將兩張微薄木的邊緣緊密膠粘在一起。這種機制拼接的微薄木質量穩定，在後續加工中基本不會出現加工缺陷。這種拼縫機稱為自動連續縱向拼接機（如圖8所示），但其價格比較高。

四、塗膠機

塗膠機（如圖9所示）將膠液均勻連續塗佈於平面工件表面的設備，一般是利用兩個鋼輥相對轉動，鋼輥之間布設膠液，鋼輥之間的縫隙使得鋼輥下表面形成膠膜，然後將膠膜轉塗至工件表面，有單面塗膠和雙面塗膠之分。由於鋼輥之間的縫隙比較均勻，鋼輥的運動速度可控，可以使基材表面均勻快速地形成膠膜。在微薄木貼面加工中，採用塗膠機還可以控制塗膠量，使得膠液不會演微薄木的管孔滲漏至表面，影響塗飾後的表面效果。

圖8 自動連續縱向木皮拼縫機

圖9 雙面塗膠機

塗膠機的選型要注意以下參數：

一是單、雙面塗膠。雙面塗膠效率高，產量大；單面塗膠膠液均勻穩定。

二是膠輥形式。一般有雙鋼輥、膠輥和鋼輥組合、雙膠輥三種形式，雙鋼輥塗膠機對於厚度有一定偏差的板材的塗膠均勻度有影響，膠輥和鋼輥組合和雙膠輥具有一定的彈性，可以適應一定範圍內的厚度變化，塗膠均勻度較好。膠輥也分為光面和有溝槽兩種，有溝槽的膠輥對施膠量的控制比較精準，但是清洗和維護相對要複雜得多，適合大批量生產使用。

三是最大加工寬度和厚度。對加厚板的塗膠有影響。

五、熱壓機

熱壓機（如圖10所示）用於微薄木與基材的熱壓覆面，一般採用多孔鋼板，使經過電加熱的導熱油通過管道導入鋼板內部，對鋼板進行加熱。工件一般放置在兩層鋼板之間，由液壓裝置對鋼板和工件加壓，熱量透過微薄木使膠液迅速固化，形成美觀的覆面材料。

由於膠水在高溫下乾燥固化速度比較快，對於小規格工件，全部放置到壓機中需要一定的時間。因此，如果雙面同時貼，先放入壓機的工件下表面與壓機的壓板接觸受熱，待最後一個小規格工件放置完畢，先放入的工件的小表面膠水已經在無壓力的狀態下受熱過久，膠水已經固化或者部分固化。在此次壓合完成後，先放入的工件極易產生飾面微薄木鼓泡、離層等缺陷。因此，對於小規格工件，多層壓機也只能當作單層壓機使用，而大規格工件（整張板）由於放入壓機的速度比較快，對壓貼質量影響並不大。

圖10 三層熱壓機

由上可知，對於產品部件以小規格為主的生產線，熱壓機選擇單層壓機為宜；對於部件以大規格為主的生產線，熱壓機選擇多層為宜。

另外，對於小規格工件，可以使用塗膠機單面塗膠，然後將工件擺放在一張整張夾板上，一起推入壓機。這樣既可以使用單層壓機，也可以使用多層壓機，並且可以將工件擺放與壓機工作同步進行，有效地提高了工作效率。

熱壓機的選擇中所要注意的參數不多，主要是壓力、溫度、壓板規格等。

六、全自動直線封邊機

板式傢具中的板材經過鋸切加工的端面必須經過封邊的保護和美化。全自動直線封邊機（如圖11所示）是將實木、PVC等封邊材料封貼於板材的邊緣的設備。該設備將熔化的熱熔膠塗佈於工件端面，然後將封邊材料壓貼在工件上，熱熔膠迅速固化形成膠黏力，將封邊材料與工件結合，之後還要經過端切、修邊、刮邊、拋光、砂光等環節，使工件的端面形成美觀的保護。

圖11 全自動直線封邊機

封邊機的選配主要取決於待加工工件的形狀特點、封邊材料的類別，同時還要考慮生產率和質量等問題。

封邊機的選型要注意以下功能的選配：

1.直線封邊

直線封邊配置時主要考慮封邊特點，進行一些功能的增減選配。塗膠、端切、粗修邊一般作為基本的配置，而預銑刀、刮邊、拋光、跟蹤修邊等功能都作為獨立的部分供選擇。如對PVC或ABS等封邊材料需加裝刮刀裝置；對實木封邊條，需增加精修刀及砂光裝置；為保證封邊質量不受冬季氣溫低的影響，最好選擇配備有遠紅外預熱裝置或者激光預熱裝置並對加工端面進行預熱的封邊機；其它可選擇的附加配置也有很多，如自動跟蹤圓角修邊功能、銑刀裝置等。

封邊機的加工性能和加工質量對工件的美觀和質量具有很大的影響。比較先進的封邊機一般在最前端加裝預銑裝置，利用一對相對高速轉動的銑刀對板材端面進行銑削加工，使端面形成向內微凹的型面，使得封邊材料的邊緣緊密地貼合在板材上，封邊材料與板材的結合位置的縫隙極小，使板式部件完美無缺。

對於門板、檯面等部件一般採用比較厚的封邊材料（2～3mm），還要求封邊機具有追蹤修邊功能，使工件的端角部位得以精緻修飾。

普通直線封邊機對於鋸斷的封邊帶的兩端不能進一步地修正（例如鴨嘴型桌面板封邊條的兩端）（如圖12所示），跟蹤修邊裝置就能修飾這類邊角（圖13所示）。可以這樣說，普通直線型封邊機只能修封邊條的上下兩條邊，當增加了跟蹤修邊裝置時就能把封邊條的四周都進行修正（如圖14所示）。大家都知道，當產品質量提高到一定水平，手工很難將整批產品轉彎抹角都處理得一致，就必須採用設備很細膩地處理產品的邊邊角角，這也體現了產品的品質。所以跟蹤修邊裝置為提高產品的品質、提高產品的附加值提供了保證。

圖12 普通封邊機封邊的端面

圖13 封邊機跟蹤修邊組件

在進行跟蹤修邊時，進料速度一般是恆定的。各種機型的進料速度不一致，但是當進料速度變化時跟蹤修邊效果就差，或不能跟蹤修邊。

對於0.4～0.8mm厚度的封邊帶，跟蹤修邊作用就不大，這些封邊帶本身比較薄，用細砂紙處理一下就可以了；2～3mm厚的封邊帶跟蹤修邊效果最好；封邊帶厚度大於3mm跟蹤修邊裝置就無能為力了，跟蹤修邊裝置的修邊刀一般圓弧R＝3mm，屬於標準配置［1］。鑽位反向高速旋轉，鑽排可以自由調節工位和鑽孔深度，可以同時對一個端面和正面進行孔位加工。常用的有單排、雙排、三排、四排及六排鑽，一般六排鑽可以同時對兩個端面和一個正面進行孔位加工。

圖14 跟蹤修邊封邊機封邊的端面

對於比較厚的材料或者工件的封邊（厚度大於30mm），一般要選擇上置膠箱。之所以選擇上置膠箱，是因為下置膠箱向上供膠時對超厚材料容易產生供膠不足的現象，影響封邊質量。

2.曲線封邊

曲線封邊可以採用幾種方法進行加工。目前大多數廠家採用手工封邊機（如圖15所示）加工曲邊部件，特別是有內弧的板材部件，封邊機靠輪的直徑將決定可以加工的最大麴線深度。使用手工封邊機封曲邊具有操作簡單、投資少的特點。但是由於採用手工封邊，質量相對不高，主要表現在膠合強度較低，重複精度差，返工率較高。同時手工封邊機對於常用的厚型封邊條（2.0～3.0mm）封邊相對比較困難，而對一些不可見部件上使用的薄封邊條（0.4～1.0mm）則可以進行直、曲線加工［2］。

圖16 多排鑽床a

圖17 多排鑽床b

圖15 曲直線封邊機（手動封邊機）

3.數控加工中心或數控封邊機

曲線封邊機為了達到穩定的高質量水平，需要採用數控加工中心或數控封邊機，這兩種機器對於一些特殊曲面的封邊可以顯示出特別的優勢。比如，使用封邊帶長度計數器可以使圓周封邊對接的間隙最小，更適於製造高檔傢具商品。二者的區別是，加工中心可以實現從素板鋸裁到最後零部件成形的全部工序，而專用的數控封邊機只能完成封邊和齊邊工序，使用加工中心封邊的缺點是封邊佔用總加工時間較大，降低了整個生產效率。

七、多排多軸鑽床

多排多軸鑽床（如圖16、圖17所示）是用於板材工件的連接等孔位的加工的設備。該設備採用每個鑽位之間相鄰為32mm的鑽座，每個鑽座排列8～10個鑽位，相鄰

多排鑽選型的重要參數：最大加工長度、最大加工寬度、最大鑽孔深度、鑽組定位方式、鑽座的形式等。這裡需要詳細說明的是鑽排定位方式和鑽頭快速接頭的形式。

一是鑽排定位方式。鑽組的調節一般通過絲桿、直線齒輪齒條導軌、精密定位導軌三種方式。絲桿價格低廉，一般用於低端產品上。通過旋轉絲桿調節（調節速度比較慢），調節到位後無需再採用其他定位裝置，靠絲桿的阻止作用定位，定位精度稍差；直線齒輪齒條導軌價格適中，靠齒輪旋轉後與齒條之間的嚙合而移動，速度比較快，調節到位後一般需要氣動鎖止裝置鎖緊；精密定位導軌一般與工業電腦（PLC）相連，在電腦中輸入定位點數據，直接推動鑽組沿導軌滑動，通過鑽組上的探測裝置對導軌上均勻分布的磁點（磁點間距在0.01～0.1mm之間，距離越小，定位精度越高）進行探測，並將探測結果轉化為電訊號與工業電腦（PLC）進行閉路循環運算，在鑽組到達定位點後自動進行氣動鎖止，定位速度快，可以實現自動化定位，成本比較高，一般應用於高級排鑽產品。

二是鑽頭快速接頭的形式。鑽頭快速接頭是將不同規格的鑽頭與鑽座連接的主要裝置，主要由內接式、外接式和螺桿式（如圖18所示）。常用的為內接式，螺桿式因為結合速度最慢，已逐漸不被排鑽所採用（如圖19所示）。

鑽排定位方式和鑽頭快速接頭的形式在一定程度上對排鑽的工作效率有影響，對於定製生產的產品部件的加工效率影響尤甚。因此，在排鑽選型時要加以注意。