ＣＮＣ 打孔中心與多排鉆的異同點分析
2015-12-17 來源：數控機床市場 作者：查歡歡， 關惠元
摘要： 由于木工機械的不斷改進創新，現代板式家具企業發展迅猛。作為板式家具孔加工設備， 多排鉆與ＣＮ Ｃ 打孔中心的突出貢獻不可或缺： 家具企業在兩者之間如何取舍， 取決于其是否符合企業生產及產品體系， 是否有利于降低成本,提高生產率。分析比較木工多排鉆與CＮＣ打孔中心的優劣,可以更好地在生產中選用合適的設備， 保證生產順利且高效的完成
1 設備分析
生產中常見的排鉆主要有3 排鉆、6 排鉆等。其中， 六排鉆是大批量生產的最典型設備， 必要時可以兩臺家具的接合與固定主要依靠在家具相應部位六排鉆聯機工作， 實現一次調機兩次定位打孔， 生產中打孔并安裝五金件或榫頭來實現。因此，家具打孔生產效率非常高
打孔是一項非常重要的工作， 其工藝設備和加工質量六排鉆主要由控制面板、送料裝置、軌道、夾緊對家具的品質而言至關重要。在現代家具生產中，裝置、垂直排鉆架和水平排鉆架組成（ 圖1） 。垂直打孔設備主要有排鉆和ＣＮＣ 打孔中心。鉆架可以以數字形式調整定位并沿著精密的導軌
圖一：六排鉆
1 .1 多排鉆
六排鉆上的鉆頭間距為3 2 ｍ ｍ 。僅六排鉆是木家具加工過程中打孔的專業設備， 生有少數國家使用其它模數的鉆頭間距。通常水平鉆座由多個鉆座組成． 垂直鉆座由兩段獨立排座構成。多排鉆的排鉆鉆座數量一般由3 排到1 2 排（ 特殊需要時還可再添加鉆座），是由水平鉆座和下部垂直鉆座構成，如圖二所示。排鉆上所使用的鉆頭主要有階梯鉆、中心鉆、自動換刀裝置由刀庫、機械手和驅動機構等部件組成， 可以實現電機和液壓或氣動機構驅動刀庫和機械手實現刀具的選擇與交換。常見換刀裝置麻花鉆、定心鉆、锪鉆等、鉆頭的結構決定了它的是帶有刀庫的自動換刀系統。ＣＮＣ 打孔中心的換工作條件， 即相對于纖維的切削方向、鉆孔直徑、鉆刀過程、選刀方式、刀庫結構、機械手類型， 均須在孔深度以及所要求的加工精度和生產效率。多排數控裝置及可編程序控制器控制下， 由電機和液壓鉆加工時， 定位后設置好參數， 主軸向固定在工作或氣動機構驅動刀庫和機械手實現刀具的選擇與臺上的工件做進給移動， 以實現鉆削加工。如圖4 所示。鉆臺可移動，也可鉆軸不動， 工作臺帶動工件向鉆頭位于打孔中心內部的數控裝置計算機對以數做進給運動。字和字符編碼方式所記錄的信息進行一系列處理。
圖二：六排鉆鉆架結構
圖三：cnc打孔中心
圖4 自動換刀刀庫
1 .2 ＣＮＣ打孔中心
ＣＮＣ打孔中心也即計算機數控打孔中心， 是由按其命令對加工所需各種動作， 如刀具相對于工件,基礎部件、主軸部件、控制系統、伺服系統、自動換的運動軌跡、位移量和速度等實現自動控制,如圖3所示。完成工件的加工， 即Ｃ Ｎ Ｃ 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送料裝置上下料兩種。人工上下料的優勢是機動性強， 適用情況廣泛， 但速度慢、效率低， 且費時費力。而采用自動送料裝置上下料， 可以以高速度、高效率，高精度等優點滿足大批里加工， 其劣勢在于能耗高、占用空地等。
自動送料裝置依靠檢測裝置和送料裝置， 將帶加工工件運輸至排鉆上，當工件到達鉆床加工位置時’ 送料裝置即收到指令松開送料棍輪。排鉆依靠數字傳感器和顯示器自動定位并加以鎖緊， 無漂移無干擾保證鉆孔位置的精度。如圖5所示。
圖6 中所示為ＶＩＴＡＰＳ ｉ ｇｍ ａ Ｃ ｅ ｎｔ ｅｒ 使用的兩款自動送料裝置， 采用壓縮空氣作為動力， 最大送料尺寸為2 5 0 0 ｍ ｍ ｘ 6 5 0 ｍｍ ＞＜ 7 0 0 ｍｍ ， 最小送料尺寸為4 0 0 ｍｍ ｘ 3 0 0 ｍ ｍ ｘ 7 0 0 ｍ ｍ 。該設備外形尺寸為2 8 0 0 ｍｍ ｘ ｌ 5 0 0 ｍｒａ ｘ ｌ3 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。Ｃ ＮＣ 打孔中心自動送料裝置， 可配合打孔中心實現自動送料， 通過數字控制保證送料精度， 從而提高設備的加工效率和自動化程度。通過自動送料系統， 操作者只需在計算機系統里設置好送料進給量， 伺服系統會自動按照設置好的數值確定每次送料的進給長度， 如表1 。
自動上下料技術是綜合了計算機、控制系統信息和傳感技術、人工智能等多學科而形成的高新ｓ術。在現代家具自動化生產中’ 機床的上下料實現自靴針分必翻。自動上下料裝置提高產品的質量， 提高了生產效率， 降低了生產成本。
圖5 ＶＩ ＴＡ Ｐ Ｓ ｉｇ ｍａ 打孔中心
圖六：壓縮空氣送料機
2 ．2 加工方法
2.2.1 排鉆加工方法
用排鉆進行打孔加工時， 首先需要檢查設備是否正常以及待加工的工件是否符合圖紙要求， 然后定位調機， 力卩工出第一件部件（ 即首件） 時， 認真核對加工加圖紙要求，核實無誤后，方可進行批量加工。進行打孔加工的工件必須選幽工，確保見光面無破損、劃傷、崩邊等現象出現。打好孔的部件， 孔位不能有發黑、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打孔加工后的部件需用紙皮進行墊護， 擺放高度離地面不得過高。此外， 在加工過程中，還必須嚴格執行首件確認制度， 以確保加工質量， 并在加工過程中不斷加強自檢力度
首件確認是產品的標準及依據， 是殘次品的判定點。其主要內容有如下四點
（1） 工藝文件是否完整、正確，并能指導生產；
（2） 產品造型結構是否合理、適合批量生產
（3） 生產工藝安排是否合理可行
（4） 首件產品是否符合合同、客戶確認樣及安全標準要求。
2 ．2 ．2 ＣＮ Ｃ 打孔中心加工方法
選用ＣＮＣ 打孔中心進行打孔加工時， 首先要將機床歸原點， 加工前要先看清楚程式單和2 Ｄ 散件圖， 確認與加工工件字碼相同、尺寸大小相同。如果是精料， 應檢測工件的平行度、垂直度和水平度。
ＣＮ Ｃ 打孔中心進行孔加工時的關鍵在于ＰＬＣ控制， 即可編程控制， 如上圖所示。Ｐ ＬＣ 控制是對機床動作的“ 順序控制”。即以ＣＮＣ 內部和機床各行程開關、傳感器、按鈕、繼電器等開關量信號狀態為條件， 并按預先規定的邏輯順序對諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開， 冷卻、潤滑系統等的運行等進行的控制。如圖7 所示
圖7 ＣＮ Ｃ 打孔中心控制過程
與多排鉆打孔工藝相比，Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心具有如下優點
（ 1 ） 與多排鉆相比， Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心省略了調機、重復定位以及首件確認等時間， 從而提高了生產效率， 且能夠提高準確率；
（ 2 ） Ｃ ＮＣ 打孔中心需要事先把Ａｕｔｏ Ｃ ＡＤ 文件存儲成ＤＸＦ 文件， 打孔中心識別后即可進行加工。所錄入的若干個加工信息， 可重復調用， 適合柔性化生產；
（ 3 ） ＣＮＣ 打孔中心定位有激光定位和物理機構定位。其中激光定位是定原點， 而物理機械定準是指用機構定位原點， 兩者均需要物理支持工件和真空吸盤固定。
3 經濟性分析
3 ．1 零件尺寸規格
多排鉆多用于板式家具中系統孔的加工， 且幅面平整， 同一批的板件規格劃一， 尺寸公差小的板件， 調機定位容易，一次加工多個孔位， 孔位品質穩定。而ＣＮＣ 打孔中心則適用于多種規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Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心的優勢。
3 ． 2 零件孔位分布
零件的孔位分布關乎設備的選用和打孔的效率’ 零件孔位的數量、分布規律都會決定選用哪種設備加工效率高、成本低多排鉆適合孔位分布比較均勻、規律性強的板間系統孔的加工。但多次調機定位也可實現其它情況的孔加工。對于孔位分布較零亂、隨意， 甚至是毫無規律可言的板件， ＣＮＣ 打孔中心的優勢更突出
3 ． 3 加工效率
多排鉆尤其是六排鉆， 是大批量生產的典型設備。如果同一批次零件數量大， 可實現兩臺六排鉆聯機工作， 即一次調機兩次定位打孔CNC 打孔中心省去了反復調機、重新定位以及首件確認等時間， 生產效率高。但如果零件批次數量大， 加工效率不如多排鉆
多排鉆和Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心對于不同情況的打孔加工有不同的優勢， 如何根據具體加工條件選用適當的加工設備， 其經濟性對產品成本的影響至關重要。因此， 在加工中， 應將形狀、尺寸和工藝相似的工件分類成組， 分別選擇不同的加工設備， 按生產工藝實施成組加工， 可以減少浪費的時間和費用提高產量， 充分發揮設備的優勢
4 新技術的應用
目前， 最先進的多排鉆多產自歐洲國家， 如德國、意大利等制造業水平較高的國家。德國的Ｈ 0 ＡＭ Ｇ （ 豪邁集團） 、意大利的ＢＩ ＥＳＳ （ 比亞斯） 及Ｖ ＩＴＡＰ 等， 都是著名的木工多排鉆生產產商， 旗下生產的多排鉆實現了排鉆與計算機相結合的生產效率及精度都非常高。德國豪邁旗下Ｗ ＥＥＫＥ （ 威利） 自動送料多排鉆， 可以實現自動復位； 定位系統設置一自動加緊裝置； 計算機全程控制、Ｔ ＦＴ 顯示器； 自帶加工編程系統等； 意大利的Ｖ ＩＴＡＰＳ ｉ ｇｍＣ ｅ ｎｔ ｅ ｒ 排鉆， 可以實現上下料流水線完成。
Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心同樣來自德國和意大利的居孔中心， 允許在不停機的情況下加工不同尺寸的面多。著名德國豪邁旗下的ＷＥ ＥＫＥ （ 威利） 的ＣＮＣ 打孔中心， 允許在不停機的情況下加工不同尺寸的面板； 意大利ＢＩ ＥＳＳ （ 比亞斯） 的應用軟件ｂｉ ｅｓ ｓ ｅ ｗａ ｒｋｓ ，能夠實現輔助圖形編輯器， 用于編程加工操作； 導人的Ｃ ＡＤ 并掃描成Ｄ ＸＦ 文件和ＣＩ Ｄ 3 格式； 3 Ｄ 模擬刀具路徑等。
5 總結
多排鉆適合于孔位繁雜、數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， 生產效率髙， 是較大規模板式家具常見的鉆孔設備。隨著家具木工機械化、自動化程度的提高， 多排鉆的發展呈現出如下的趨勢：
（ 1 ） 精度高： 為適應家具產業機械化大扣： 量生產的需求，零部件或產品的互換性要求越來越高，這就要求木工排鉆要提高加工精度；
（ 2 ） 生產率高： 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 ） 自動化：汽動、液壓、電子等各種新技術在多排鉆上得到了廣泛應用， 機械化、自動化程度斷提高， 不僅在一個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床連接， 組成流水線或自動化生產線
（ 4 ） 多功能：一臺多排鉆除了完成打孔工序外還與其他機床組合成高效多功能機床
（5 ） 專用性強： 各種專用于椅子、抽屜等的多排鉆， 能夠實現半自動或全自動生產， 生產效率極高
相比較多排鉆而言，Ｃ ＮＣ 打孔中心的使用情況則更為廣泛
(1） 工件結構復雜， 內封閉或外封閉曲線形狀尺寸公差小， 精度要求高， 鉆削條件多變時宜采用CＮＣ 打孔中心；
（2） 周期性、小批量輪番生產， 市場需求變化快， 價格高， 受流行趨勢變化影響的工件加工， 也適宜采用Ｃ Ｎ Ｃ 打孔中心
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