板式家具柔性开料技术研究

赖正友

摘要:随着房地产行业的飞速发展，房产面积的价值提升。如何合理利用室内面积，提高空间利用率，已成为家装市场的核心竞争力。传统标准化家具由于其自身尺寸问题，无法与室内空间无缝融合。现已无法满足客户的需求。基于此，定制家具已成为客户的首选，定制家具能跟据房间的不同形状，量身定做室内家具，能合理利用室内空间，占用空间小，与室内空间能完美融合，现已成为家装市场的热点。相比于传统家具，定制家具在于其形状尺寸的多样性。其关键在于开料环节如何实现柔性生产。传统开料设备已无法适应定制家具的生产。研究板式家具柔性开料技术，已成为定制家具的关键。

关键词：开料；室内面积；空间利用率；定制；柔性

中国分类号： 文献标识码： 文章编号：

Flexible Cutting technology of panel furniture

Abstract:With the rapid development of real estate industry,The value of the square footage increases.How to make reasonable use of indoor area, improve space utilization rate, has become the core competitiveness of home decoration market.Traditional standardized furniture cannot seamlessly integrate with interior space due to its own size problems。It is now unable to meet the needs of customers。Based on this, custom furniture has become the first choice of customers, custom furniture can follow the different shapes of the room, tailored indoor furniture, can make reasonable use of indoor space, small space, and interior space can be perfect integration, has become a hot spot in the home decoration market.Compared with traditional furniture, custom furniture lies in its variety of shapes and sizes. The key lies in how to realize flexible production in the opening link. Traditional opening equipment has been unable to adapt to the production of custom furniture. Research on flexible cutting technology of panel furniture has become the key of custom furniture.

Key words:cutting;reasonable use of indoor area;space utilization rate;custom furniture;Flexible

1、柔性开料基本原理

所谓柔性开料，是柔性制造技术的一种应用。柔性制造技术集集自动化技术，信息技术和制作加工技术于一体。把以往工厂企业中相互孤立的工程设计、制造、经营管理等过程，在计算机及其软件和数据库的支持下，构成一个覆盖整个企业的有机系统。定制板式家具的柔性开料，是利用信息化手段、软件、控制技术，实现家具的全智能化生产。

从客户端量房开始，利用前端CAD软件，完成全屋家居的效果图设计。工厂端进行效果图的工艺拆解。完成家居的工艺拆单，生成设备的开料数据源。如XML、MPR或者Ben等开料数控。数据开料机通过设备的CAM软件，生成最终开料设备能识别的的NC加工程序。由设备控制器读取开料NC程序进行开料加工。由软件自动化技术打通从设计拆单到制造的全过程。

2、柔性开料的硬件组成

柔性开料系统由液压升降台2控制工件的升降，工件到达工作位置。由贴标机1对工件进行贴标作业。贴标机配置了打印机装置3。贴标完成后工件自动输送至开料机4，工件由直空吸附系统7吸紧工件。开料机的主轴装置5对工件进行开料作业。开料机配置了自动换刀系统6.加工完成后开料机把工件推出至出料皮带机8，后端完成拣料过程。

各模块单元之间由信号联接，通过数据总线进行信号交互，完成各模块动作的协调和相互配合作业，达到设备自动化和智能化工作。

其中各动作位置安装有光电传感装置。通过控制器的I/O模块对输入信号进行采集和分析，控制各动作的位置到达、动作运算、安全指示等。

柔性开料机的X、Y、Z轴移动是由伺服电机闭环控制其位置移动，伺服电机内置有编码器，可反馈其移动的位置。贴标机移动X、Y轴也是由伺服电机控制。柔性开料单元设计由12KW大功率自动换刀电主轴，转速高达24000rpm，对工件进行快速高精度的切割作业。主轴配置有圆盘式刀库，刀库容量达12位，可放置多把开料、开槽、铣形、钻孔等刀具。

各动作模块采用气动控制，利用电磁阀、PLC、中间继电器等电器控制元件对各工作模块的距离控制，气动系统由PLC或中央控制器控制其快速反应，达到位置精准控制的目的。

1—贴标机 2—液压升降台 3—打印机装置 4—开料机 5—主轴装置 6—自动换刀系统 7—直空吸附系统 8—出料皮带机

图1 柔性开料设备外观图

3、控制系统

柔性开料设备的控制系统包括CNC控制器，所述CNC控制器具有存储器、中央处理器、输入设备及输入接口，输入设备连接于输入接口，输入接口双向连接于系统总线的数据总线、地址总线、控制总线。存储器、中央处理器均双向连接于系统总线的数据总线、地址总线，系统总线的控制总线单向控制连接于存储器，中央处理器单向控制连接于系统总线的控制总线。

CNC控制器经系统总线的数据总线、控制总线连接于其各轴伺服驱动装置、主轴变频器、自动上料驱动装置；控制系统的CNC控制器经系统总线的数据总线、控制总线连接于其各轴伺服驱动装置、主轴变频器、自动下料驱动装置。

CNC控制器经系统总线的数据总线、控制总线连接于其机床控制辅助装置开关信号/执行元件，用于各单元模块的信号输出，控制控上料、贴标、预性开料、推料出板、吸尘等动作。

控制器核心读取工件开料NC程序控制设备进行加工，包括贴标NC和柔性开料NC，分别控制对工件的贴标作业和柔性开料。

图2 CNC控制原理图

4、上位机CAD/CAM软件

从前端量房，利用CAD三维造型软件设计室内家具效果图。可识化家具设计效果。从家具的摆放，空间效果都可以直观看到。

CAD三维模型传回工厂，进行工艺拆解。拆单可生成两种模式：生成XML或NC格式。其一、按一定规则生成的XML格式，XML文件包括了设备的开料、封边、钻孔等所有工件加工信息，开料机上的CAM软件对XML文件格式进行解析，最终生成可被设备识别的NC贴标和开料程序。其二，也可以直接生成NC程序，分别生成贴标NC、开料NC和贴标图片。贴标机分别读取贴标NC和贴标图片对工件进行贴标作业。开料机读取开料NC对工进行柔性开料。

柔性开料CAM软件，自带工件排版优化功能，导入工件XML文件，软件算法以最优方式对工件进行优化排版。使板件利用率达到%95以上，相比于传统开为，有效提高板材利用率，节约企业成本。

柔性开料CAM软件能自动优化刀具切割路径，从下刀点自动计算以最优、最短路径对板材进行切割，并针对不同厚度的材件，自动选择分层下刀，斜进刀等切割模式。

上位机软件还自带数据库，用于和车间生产管理MES软件的数据对接，便于企业对生产状况的数据采集。数据库包括生产加工、设备状态、报警等信息。并且可以把数据实时上传给企业MES系统。数据库打通了生产设备与企业管理软件的信息共享通道。有效提高了企业管理水平，提高企业设备管理信息化水平。

5、柔性开料技术展望

伴随着定制家具的发展，传统家具开料生产由于其适应性差，自动化、智能化水平差。信息化落后。适应性差。传统家具生产的这种模式慢慢被市场淘汰。研究板式家具柔性开料技术，已成为木工机械行业势在必行的趁势。谁先占领柔性开料的技术核心。谁将获得市场竞争的优势，占领板式家具开料设备的市场份额。

未来柔性开料技术的发展，主要集中在硬件、控制、软件的集成。各系统单元的有机结合。需要软硬件的有效配合。提高各单元的响应能力。

未来发展在加工效率方面，还需提高。客户以最少的投入，最少的占地方面，获得最大的产出。要求柔性开料加工效率更高。在贴标方面，缩短单次贴标时间。在上料齐平、吐标、吸标、贴标等动作还需优化，加快轴向移动速度，提高轴启动加速度，加加速度。各动作配合逻辑等方面，提高贴标模块的效率。柔性加工方面，提高软件优化率、优化切割路径，最大程度提高加工效率。

6、结语

研究柔性开料技术，是保证传统家具制造往定制家具制造的有力技术支撑。提高柔性开料在效率、智能化、信息化方面的技术水平。引领行业发展。

参考文献

［1］刘铮.柔性制造技术［D］西安电子科技大学2012.

［2］李海生.控制原理［D］中国矿业大学2011.

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