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数控双向裁板锯设计及下锯优化研究

吕俊丰  
【摘要】: 随着人造板加工工艺技术的进步,人造板在板式家具、建筑装修等行业的大量使用,促进了板材锯切设备的快速发展。然而,我国传统的锯切设备存在着技术落后、出材率低、自动化程度低等诸多问题,无论是加工精度、机床结构形式以及生产效率等都不能满足现代生产的要求。因此,亟需开发设计一种结合电子、数控、计算机等技术的新型数控裁板锯,以提高板材锯切加工精度、生产效率和自动化程度。 本文设计的数控双向裁板锯可以在一台设备上实现板材的纵横向锯切,其整体结构采用龙门形式,机床主要由床身、进出料台、工作台、定位系统、纵横向压紧系统、纵横向进给结构、90度回转台、升降锯座以及配备的电器控制系统等部分组成。其中锯切部分由安装在锯座主副锯片完成;进给部分包括纵向(X向)进给和横向(Y向)进给,且纵向和横向进给都是通过步进电机驱动齿轮齿条副在相应的直线导轨上移动实现的;纵横向锯切的转换是通过回转台回转90度实现的。 文中结合数控双向裁板锯的具体结构分析了板材的锯切工艺,指出了纵横锯切时应该注意的问题以及锯切加工工艺的主要内容。本文通过对常用的下料优化算法的研究,提出了针对数控双向裁板锯的下锯优化的启发式算法,该算法较好地解决了数控双向裁板锯一刀切约束条件下的二维矩形件优化排样问题,应用在数控双向裁板锯加工中能够获得较高的板材利用率。最后,通过在Pro/E环境下建立整台数控双向裁板锯运动模型,并进行模型的运动仿真分析,为设计的改进和完善提供指导。 本文开发设计的数控双向裁板锯设备及下锯优化理论的研究,通过在机床结构和加工方面的创新,实现了优化排料、最优下锯、双向锯切、空行程数控调速、进给数控调速等功能。该设备基本可以实现自动化、高出材率、无误差、大批量地数控锯切人造板。大大提高了板材利用率,节约资源,解决了板材下料工序数控化低的问题,有助于提升国内数控裁板锯设备的技术含量,此设备应该具有很大的市场空间和经济效益。


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