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        木制樓梯扶手彎頭的加工一直是困擾木制樓梯扶手加工企業(yè)的難題，受當(dāng)前扶手彎頭加工方法的限制，生產(chǎn)率和質(zhì)量都滿足不了市場(chǎng)的需要，嚴(yán)重影響著木制樓梯扶手的廣泛應(yīng)用。東北林業(yè)大學(xué)林業(yè)與木工機(jī)械工程技術(shù)中心研制與開(kāi)發(fā)的木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床，具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、機(jī)床成倍低的特點(diǎn)，完全符合我國(guó)木制樓梯扶手加工企業(yè)的需要，可為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中創(chuàng)造可觀的市場(chǎng)利益，是木制樓梯扶手加工企業(yè)值得擁有的、高檔次的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的專用樓梯加工機(jī)床。

        1.木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的研制

        由于木制樓梯扶手彎頭是一個(gè)典型的空間曲面型零件，運(yùn)用普通木工機(jī)床及仿形機(jī)床很難保證加工面的形成。為此，利用數(shù)控機(jī)床加工，通過(guò)調(diào)用預(yù)先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)木制樓梯扶手彎頭的在線自動(dòng)加工，該加工方法不僅減少了許多輔助模具和夾具，而且提高了木制樓梯扶手彎頭的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的研制充分體現(xiàn)了如下幾點(diǎn)：

        1.1運(yùn)動(dòng)性能好，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠

        通過(guò)對(duì)木制樓梯扶手彎頭零件的分析，可知木制樓梯扶手彎頭是由四個(gè)空間曲面組成的，頂面、帶凹槽的底面和兩個(gè)側(cè)面，其中兩個(gè)側(cè)面的曲線輪廓形狀是相同的，四個(gè)面是以端截面的縱向中心面對(duì)稱的；端截面中心的法向中心線的形狀形成了木制樓梯扶手彎頭的空間形狀。采用三把成型銑刀加工木制樓梯扶手彎頭零件，可以保證四個(gè)空間曲面的曲線輪廓形狀，只要成型銑刀的運(yùn)動(dòng)軌跡與木制樓梯扶手彎頭端截面中心的法向中心線相平行，分三道工序就可加工出成型的木制樓梯扶手彎頭。

        木制樓梯扶手彎頭端截面中心的法向中心線是一條空間曲線，是上行直線、下行直線河空間轉(zhuǎn)接弧線組成的，根據(jù)空間轉(zhuǎn)接弧線形狀的不同沒(méi)，可以得到不同形狀的空間樓梯扶手彎頭，一般常用的是空間轉(zhuǎn)接圓弧?，F(xiàn)以空間轉(zhuǎn)接圓弧形成的空間樓梯扶手彎頭形狀為例，分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，建立符合笛卡兒坐標(biāo)規(guī)則的直線坐標(biāo)系，空間直線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)；空間曲線需要保證刀具與工件X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還要保證圍繞X、Y兩條直線坐標(biāo)軸的擺動(dòng)（A、B兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)），即空間轉(zhuǎn)接圓弧需要保證刀具與工件X、Y、Z、A、B五個(gè)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于該圓弧繞Y軸的擺動(dòng)非常小，不影響木制樓梯扶手彎頭的加工質(zhì)量，可忽略不計(jì)的。因此，加工木制樓梯扶手彎頭只需要保證刀具與工件X、Z、A、B四個(gè)方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)即可。分配相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果把運(yùn)動(dòng)全部分配給刀具或工件勢(shì)必增加該部件的重量，使該部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響加工質(zhì)量，在采用均勻分配的方式，即刀具完成Y、Z兩個(gè)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)及工件完成X、A兩個(gè)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)合理分配機(jī)床的相對(duì)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化了機(jī)床的傳動(dòng)和嘉購(gòu)尺寸，也保證了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)性能及加工質(zhì)量的穩(wěn)定。

        1.2機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用面廣

        根據(jù)對(duì)木制樓梯扶手彎頭的裝夾方案和工藝內(nèi)容的分析，確定專用數(shù)控加工機(jī)床為立式結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的立式機(jī)床布局有龍門式、立柱式河單臂式3種。單臂式機(jī)床支承件市由床身、立柱和橫梁三者的結(jié)合，具有可加工橫行尺寸較大的工件，運(yùn)動(dòng)學(xué)性能好，機(jī)床的占地面積較小的特點(diǎn)，因此，單臂式機(jī)床的結(jié)構(gòu)最能滿足木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的要求，故笨木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床采用單臂式X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式。

        通過(guò)對(duì)木制樓梯扶手彎頭的空間結(jié)構(gòu)分析，得出采用三把成型銑刀，分三道工序即可加工木制樓梯扶手彎頭，其中木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的刀具保證Y、Z兩個(gè)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)及工件保證X、B兩個(gè)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于三道工序的夾具也與木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床工作臺(tái)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，減少了木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)維樹(shù)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。

        在木制樓梯扶手彎頭三道工序的加工中，木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床保證刀具Y、Z兩個(gè)方向和工作臺(tái)X方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，夾具保證B方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中Y、Z、X方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)整木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床的程序即可得到，B方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)則需要通過(guò)三套專用夾具來(lái)保證。因此，在木制樓梯扶手彎頭加工中，即可以采用三臺(tái)專用數(shù)控加工機(jī)床、三套夾具完成三道工序的加工，也可根據(jù)加工企業(yè)的實(shí)際情況，采用一臺(tái)專用的加工機(jī)床、三套夾具來(lái)完成三道工序的加工。這種生產(chǎn)模式既滿足大型木制樓梯扶手彎頭加工企業(yè)資金雄厚、生產(chǎn)及廠房規(guī)模大的生產(chǎn)需要，同時(shí)又適合中、小型加工企業(yè)自己薄弱、生產(chǎn)及廠房規(guī)模小的實(shí)際需求。

        1.3機(jī)床操作簡(jiǎn)單，安全性高

        木制樓梯扶手彎頭專用數(shù)控加工機(jī)床是通過(guò)調(diào)用預(yù)先編制好的各種木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)木制樓梯扶手彎頭在線自動(dòng)加工的，即以木制樓梯扶手彎頭的數(shù)學(xué)描述理論為基礎(chǔ)的，改變描述參數(shù)的參數(shù)值，可得到不同形狀和尺寸的木制樓梯扶手彎頭。因此，加工時(shí)，只要技術(shù)人員預(yù)先編制好所需加工的木制樓梯扶手彎頭曲線輪廓形狀的數(shù)控程序。