数控系统是利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序实现自动控制的一种控制系统。自1952年数控系统问世以来,科学技术的不断发展使得不断完善的数控技术在木工机械产品中得到了更广泛的应用。因此,本文从科学发展观的角度回顾了我国数控木工机械发展进程、技术进步及现状,以推动我国数控技术在木工机械行业更好的发展。

1  我国数控木工机械的发展概况

   数控技术在木工机械领域的应用起步较晚。1979年,青岛木工机械厂在系统研究国内外产品的基础上,研制出MX3512数控齿榫开榫机。该机采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统,其除人工上料和退料外,全部实现了自动控制,并可根据用户需要编制各种程序,加工各种理想的齿形组合。1980年,上海人造板机器厂董良工程师把数控技术应用在胶合板热压机组的装卸板机上,实现了装卸板的数字控制。1986年,东北林业大学王华滨教授等人研究的“TJ型小带锯摇尺进料装置”项目,荣获林业部科技进步二等奖。1987年,苏州林业机械厂郭浩高级工程师在单板干燥机控制系统中使用了日本三菱公司的F1系列小型PLC。1989年,由东北林业大学朱国玺教授等人研究的“中国现代制材生产线的研究”项目荣获林业部科技进步三等奖;信阳木工机械厂单玉民、李新民工程师应用单片机(后来采用PLC)开发出数控摇尺带锯机。1991年,陈玉敦高级工程师在双砂架砂光机控制系统中,使用了日本三菱公司的F1系列PLC和FR-A240系列变频器。1994年,威海木工机械厂与东北林业大学马岩教授合作开发了“数控小径木削片制方机”,填补了我国制材设备的又一个空白。1995年,东北林业大学马岩教授等人完成了“步进电机数控系统的声控、图像控制步进电机的理论和实验研究”项目;同年,我国第一台单头数控木工铣床在江苏省常州佳纳木工机械制造秒速赛车研制成功,并以47万人民币的售价在北京、哈尔滨等地的展览会上展出。1997年,大荣自动机器(青岛)秒速赛车开始生产雕刻机。1998年,牡丹江木工机械厂与东北林业大学马岩教授合作,开发了4头数控镂铣机,使中国的数控木工机械与国际接轨;青岛砂光机厂王庭辉工程师率先把数控技术应用在琴键砂光机上;山东省莱州市精密木工机械秒速赛车王建军总工程师开始研究开发数控镂铣机,并于2000年生产出样机。国家林业局北京林业机械研究所南生春、张伟等工程师于1997~2000年在“948”项目引进经费的资助下分别研制成功JMXK-I数控木工加工中心、MXK5026型四轴数控镂铣机和MXX-II经济型数控镂铣机。该系列产品可实现三轴三联动、八刀库自动换刀及脱机编程等先进功能,最大定位矢量速度大于73m/min,可广泛应用于人造板和实木的精深加工,提高了加工产品的美感和技术附加值。其中JMXK-I型数控木工加工中心在研制过程中引进德国数控系统技术资料1套、德国840D数控系统1套、德国810M数    控装置1套、意大利30559主轴系统1套、意大利110029高速电机4台、德国02和03系列加工单元2~6种。该产品于1998年3月在“98北京国际木工机械展览会”上展出,受到原林业部领导和业内同行的好评,打破了国外CNC机床垄断国内木材加工设备市场的局面,打出了“中国制造”的品牌。1998年11月,数控加工中心销售给天坛家具公司,经多年的生产使用证明,该数控木工机的数控系统技术先进、性能优良、操作简便。

以上这些都说明数控木工机械在我国快速的发展。虽然如此,木工机械行业的设备数控率仍然很低。2000年,我国机床行业总产值320亿元,数控金属切削机床产值达到20亿元。从2003年开始,中国就成为全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。至今为止,我国机械加工设备数控化率早就超过了20%,但是,木工机械制造行业的设备数控率却连10%都不到。

2  我国数控木工机械设备发展现状

进入21世纪后,我国数控技术趋于成熟,经过20世纪几十年的发展,基本上掌握了关键技术,建立了数控开发和生产基地,培养出了一批数控人才,初步形成了自己的数控产业。从“八五”攻关开始,华中1号、中华1号、航天1号和蓝天1号4种基本系统建立了具有中国自主版权的数控技术平台。具有中国特色的经济型数控系统经过近些年的发展和完善,产品的性能和可靠性都有了很大的提高,它们逐渐被用户认可。2006年,我国数控系统的市场销售量约为11万套,其中国产数控系统销售达7万多台。根据市场的需求,我国有几十家木工机械生产企业先后开发了各种数控木工机械产品。

 目前,我国木工机械制造行业采用的数控系统主要为经济型,多采用单片机开发或PLC开发,主要使用广州数控、南京华兴数控、成都广泰数控、江苏仁和数控和北京帝特马数控等产品。在人造板机械大型设备上,也有采用德国西门子、日本发那客和日本三菱等公司产品。目前主要的CNC木工机械设备有以下几种:(1)数控镂铣机,基本功能是三轴联动,具有多个(1~6)高速主轴电机,每个主轴既可单独工作,又可以任意组合或同时工作,可实现多个工件同时加工,具有效率高的特点;(2)数控加工中心,根据功能可实现三轴联动、四轴联动或五轴联动,具有1~2套能够自动更换刀具的高速主轴电机和可装有众多刀具(含有加工单元)的刀库,每个主轴既可单独工作又可同时工作,可自动快速更换刀具;(3)机械手控制的缩放雕刻机,一般具有2~16个刀轴,能对平面或圆柱面进行比例缩放雕刻;(4)全自动操作的机器人雕刻机,能对固定不动的工件进行表面雕刻;(5)并联式数控加工中心,其是一种全新的机床,对板材加工没有任何限制,可以实现直角同工位加工;(6)数控带锯机,基本功能是二轴联动,其针对板材的曲线加工,提高了板材的利用率;(7)数控多排钻,实现了加工数据输入、钻排的自动定位,提高了工件精度和工作效率;(8)数控仿形磨机,能进行刀具或图纸的图像采集、矢量化处理、数据标定、NC指令生成和刀具刃磨加工;(9)数控板材下料锯,具有压梁、先导锯和自动板材进料装置,所有的板材下料均通过按键存储、在线数据输入和板材下料最佳优化编程;(10)全自动喷漆系统,能对固定或移动的工件进行表面喷涂。

2009年,上海舒平精工机械秒速赛车引进日本技术,结合多年数控木工机械生产经验,针对国内家具厂家的需求,开发出了一系列综合性的数控木工机械,集镂铣、雕刻、切削、钻孔等功能为一体的综合性数控木工加工中心。2010年北京木工展上一经展出,即受到广告用户的好评,并被多家家具生产厂家预定。

3  结束语

从1958年开始,我国对数控技术研究投入了大量的人力和物力,取得了一些研究成果,并在实际应用中获得了显著的经济效益。从世界范围看,德国日本的数控技术水平最高,美国的数控技术水平次之,中国大陆、中国台湾和韩国属于同一水平。本文通过对数控木工机械的发展概况及现状的讲述,充分体现了数控技术是实现木工机械制造自动化的关键,它直接影响到国家工业发展和综合国力的提高。因此,无论从战略角度还是发展策略方面思考,广泛将数控技术应用于木工机械行业,普及数控木工机械是我国实现工业经济大国目标所必须的任务!

2010年06月18日

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我国数控木工机械的发展概况及现状

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