普与型欧式木窗数控铣榫机数控系统.pdf

低，使用寿命长，外观豪华典雅，被北欧的科学家发明后，就引起了世界高寒地区各个国 家的重视。经过了十几年研究，欧式普及型木窗作为一种新兴的集成材产品其使用价值和 商业价值得到了国际公认。欧式普及型本窗以集成材为主要加工原料，这种原料是我们国 家今后林产品中最大的实木原料替代资源，欧式普及型术窗就是利用了这种原料采用新工 艺制成的一种实用、美观和保温性好的新式木窗。这种欧式普及型木窗其质感可与天然木 材媲美，可以充分满足消费者的需求，产品具有广阔的市场。在我国东北高寒地区普及欧 式普及型木窗有巨大的节能效益和社会效益。 新型数控普及型欧式木窗加工成套设备可以利用普通集成材加工成类似塑钢窗的普及 型欧式木窗。新型数控普及型欧式木窗加工成套设备的最终发展趋势是替代进口，采用这 样的成套设备可以实现类似塑钢窝的单层欧式木窗的精神享受，这是近几年国际上出现的最 新产品。 本课题所属项目——省科技攻关项目普及型欧式木窗数控加工生产线投资完成以后， 将利用数控普及型欧式木窗加工成套设备给出年产15000mz的欧式普及型木窗工业化生产 的工艺方法，依靠全套国产自动化和数控化生产技术，替代现在的全套进口设备，从而提 高东北地区工薪阶层的生活质量，彻底解决铝合金和塑钢窗散热量大和寿命短的问题。使 我国东北地区可以在短期内普及欧式木窗，改变塑钢和铝合金变形大、易损坏的现状。依 靠数控、智能和普及型技术解决东北地区欧式木窗生产的关键问题。 在项目中试生产线的建设阶段，加工欧式木窑的榫是接个生产环节中最重要的一个环 节。因为它决定了推广和产业化的形式和生产规模，关系到能否将欧式木窗成品迅速推广 的问题，即使在小规模加工阶段就应该形成产业化的规模，也会使科研项目产生产业化的 成果，使经济效益有一定的提高。因此，即使在小规模加工阶段研究加工欧式木窗工业化 生产在行业中也具有普遍的意义和极大的必要性。 采用数控欧式木窗生产线可以实现最优加工、大规模加工、自动化加工、生产具有互 换性的大规模安装需要的产品。利用数控技术加工欧式木窗，可以不用经过二次装夹，即 欧式木窗加工在同一工位完成。克服因重新装夹定位造成误差而导致的加工精度下降，破 坏大批量生产产品的互换性问题。同时，数控加工可以避免由于工作人员工作疏忽而导致 完全偏离欧式木窗确定的理论位置产生的废品。数控欧式木窗的中试生产线已经达到德国 和意大利设备的加工水平，因此，研究和开发相应的数控系统软件加工欧式木窗是必要 的。 此外，我国大中型国营木窗厂占木窗生产厂总数的8％，这些木窗企业生产成本高， 经济效益差。在转入市场经济后，这些企业中的“主力军”几乎100％亏损，60％停产。 而小型生产线加工方式的中小型及私人欧式木窗企业如雨后春笋遍及全国。由于这8％的 工厂设计产量占木窗工业的70％，用先进技术改建这些国营大中型木窗厂，使之可以生产 欧式木窗就成为建材工业领域的当务之急，因此，本项目的数控加工生产线研究将具有广 阔的应用前景。 1．3课题来源 本课题来源于东北林业大学林业与木工机械工程中心承担的黑龙江省科技攻关项目： “普及型欧式木窗数控加工生产线”。作为其中的基本内容，本文主要研究“普及型欧式木 窗数控铣榫机控制系统”。 本课题将在木窗斜榫、真榫加工理论的基础上，开发数控铣榫机数控系统及其加工仿 真系统软件，提出欧式木窗数控加工系统及仿真系统软件模型，为高精度欧式木窗的数控 化提供先进的基础理论，提高木窗的加工精度和欧式木窗的出材率及成品欧式木窗的合格 率，使木窗的加工理论提高到一个新的水平。 I。4本文的研究内容 本文主要研究以下几个方面的内容： (I)数控铣榫机加工工艺的数学模型： (2)数控铣榫机控制系统结构； (3)数控程序解释执行机构； (4)数控铣榫机可视化加工仿真模型。 2数控铣榫机加工工艺的数学描述 2数控铣榫机加工工艺的数学描述 在家具、门窗制造和军用等部门的术制构件中，经常要用到～些木榫结构，如直榫、 燕尾榫、圆榫等等，而这些结构中最为常见的是直榫。这些木榫的数控加工要求对其形状 和加工的走向有一定的要求，而满足这些要求的基础是建立直榫的数学描述，因此我们选 择直榫作为我们的研究对象。 2。1直榫材形状尺寸的数学描述理论 通常定义两个主面是平行的木榫为直榫。 2．1．1直榫的数学描述 首先建立坐标系：如图3．1所示，将木棒的主方向设为z向，另外两方向为x方向和Y