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数控曲线带锯机结构及带锯轮设计分析_华洲木工机械数控设备_曲线带锯

数控曲线带锯机结构及带锯轮设计分析


      为了加工出复杂多变的木制零件轮廓,同时保证产品的生产效率及生产质量,设计出一款数控曲线带锯机。数控曲线带锯机的出现可将人们从复杂繁重的工作中解放出来,克服了传统加工的许多缺点,安全高效。

      带锯机一般有两个锯轮,上锯轮为被动轮,下锯轮为主动轮,锯条挂在两个锯轮上; 而台式带锯机则有三个锯轮,构成了一个三角形空间,使带锯机锯切空间增大,这种结构可使台式带锯机能够切割更宽的木板。两锯轮结构的数控曲线带锯机的锯切宽度较小,不适合为大型家具和装饰品下料,因此需要设计一种新型数控曲线带锯机,以满足市场对加工各种类型曲线板材零件的需求。

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1 数控曲线带锯机主机结构设计

1.1 曲线锯切方式分析

带锯条是由两端焊接在一起较薄的柔性钢带组成,其基本上不能承受侧向力。当进行曲线锯切时,曲线带锯机的锯条将沿着预定的轨迹运动,以实现对零件的锯切加工。加工过程中锯切面与锯条背部会产生接触和挤压,使带锯条发生扭转变形进而影响加工质量。因此必须保证锯条与曲线轨迹时刻相切,减少锯切面和锯条背部的接触和挤压。

曲线锯切方式基本可以分为以下三种形式。 

( 1) 带锯机主机以带锯条工作边锯齿尖垂直连线为中心,根据曲线形状绕着该中心回转摆动,同时工件固定在工作台上沿着 X 轴 、Y 轴方向移动,带锯机主机的摆动机构和工作台的移动机构均采用伺服电机驱动,共同完成曲线形状锯切。 

( 2) 带锯条的工作边绕着锯齿尖垂直连线回转摆动,带锯机主机固定不动,同时工件固定在工作台上沿着 X 轴、Y 轴方向移动,其中带锯条工作边的回转摆动和工作台沿着 X 轴、Y 轴方向的移动均采用伺服电机驱动。

( 3) 带锯机主机不摆动,锯条在锯轮上正常旋转而不做绕锯齿连线回转摆动,工件在工作台上可以做 X 轴、Y 轴方向移动和 Z 轴方向旋转,工作台的移动和转动均采用伺服电机驱动。 

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综合分析以上三种形式,第一种主机回转摆动,其工作台必须安装在锯机主机外侧,如果加工幅面较大的板材,整个带锯机占地面积会很大,而且也很难实现大型主机的旋转;第二种锯条回转摆动,结构简单、工作台的布置方式多样;第三种需要设计一种既可以转动又可以在不同方向移动的工作台,其很难实现,而且制造成本高,加工精度也很难保证。

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1.2曲线带锯机的工作原理

      通过上述分析,选取带锯条的工作边回转摆动配合工件 X 轴、Y 轴直线移动的锯切方式,如图 1 所 示。工件被气动夹紧装置固定在内推台上沿 X 轴、Y轴两方向上做直线运动,同时锯条通过旋转导向锯卡实现绕 Z 轴的回转摆动,相互配合共同完成曲线锯切。

      进行曲线锯切时,由计算机控制纵、横向伺服电机,使内推台即数控工作台实现纵、横向运动,最终完成曲线锯切。旋转导向锯卡在计算机控制下通过步进电机驱动齿轮转动,使旋转导向锯卡转过相应角度,从而实现锯条始终与曲线相切。内推台的直线运动与锯条的摆动共同合成目标曲线轨迹,并由主机完成对工件的加工。 

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1. 3 曲线带锯机的结构布置数控内推台曲线带锯机结构如图 2 所示。

     根据带锯机的用途本设计属于细木工带锯机的一种,配有相应的数控系统实现曲线锯切。曲线带锯机主机包括主机机架、带锯轮、锯条、张紧装置、可旋转锯卡、辅助压紧装置。三个锯轮安装在主机机架上并成三角形分布,这样既可以保证锯条包角符合要求保证锯条使用寿命,又可以扩大锯机内部空间方便安装内推台。

      带锯机内推台即数控工作台,设计上要保证内推台整体在带锯机内部空间自由移动不发生相互干渉且结构紧凑。气动夹紧装置结构合理且能够提供足够的夹紧力,内推台整体由伺服电机驱动具有很好的灵活性,易于实现 X 向、Y 向进给的数控化,具有足够的刚度和强度。

      张紧装置与一带锯轮相连,张紧装置可以实现锯条张紧或松弛的调节以方便锯条安装和施加张紧力,从而保证锯切顺利进行。锯条的摆动通过导向锯卡摆动实现,整个导向锯卡结构紧凑、准确性高、工作平稳。旋转锯卡上下各安装一个,不但能实现对锯条进行辊压,使锯条适度张紧,还可以实现锯条摆动与内推台移动配合,共同实现曲线锯切。辅助压紧装置位于锯条附近用于压紧工件,保证锯切质量。


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