如何有效提高板式家具零部件的打孔质量与效率?

在“德国工业4.0”和“中国制造2025”的大方向 引领之下,进一步提高设备的自动化和智能化水 平,使产品的需求范围扩大化,降低“人”的因素的干扰,与上下端设备实现数据互联互通,这些措施是十分必要的。

但智能制造的实现也非一朝一夕,笔者认为这也是从“点”到“线”最终再到“面”的 一个大过程。“点”即单台设备的智能化控制发展;“线”即智能生产线、智能车间的扩展;“面”即整厂智能,不仅仅是生产环节,甚至在管理销售环节,通过智能手段实现全过程的无人化。

如何有效提高板式家具零部件的打孔质量与效率?

01 单台设备的智能化控制发展

数控化能有效提升自动化水平和效率,因此开发全系列木工机械的数控设备是非常必要的。在前文中已经分析了一部分采用数控的CNC打孔中心等设备,在此基础之上,以智能制造为目标,又先后出现了更多更智能化的数控钻设备。新型木工机械的新技术从设备终端开始,以单台设备“点”的智能化开始辐射全盘智能化。

01-1 龙门式数控钻

龙门式数控钻集自动定位、垂直打孔、开槽铣型、优化开料等功能于一体,对接设计与加工软件,自动排版优化下料。如下图所示,从左到右为单工位、双工位、功能一体开料数控钻:单工位开料数控钻可选配自动上下料平台;双工位开料数控钻,两个工位可不间断上下料、开料;功能一体的开料数控钻可自动上料、自动贴条码、优化开料、垂直打孔、自动下料。

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01-2 卧式数控钻

卧式数控钻,目前主要有或数控五面钻、或数控六面钻以及通过式六面数控钻。在2012年就已有人参照国际先进技术排钻的设计理念,开发全自动数控多轴排钻木工机械,可一次钻削所有孔的4个面,虽仍采用的是多排钻的外形和结构,但操作便捷度大大提升。而目前卧式数控钻的发展已越来越先进,出现了五面、甚至是六面的数控钻床,本文主要以星辉数控的六面数控钻为例。

①数控六面钻

下图所示为星辉数控EH 0924/1224卧式数控六面钻。横梁通过式结构,六面打孔操作一次性完成;双夹钳的使用,可以根据板材长度自动调节夹持位置,搭配气浮台面可以有效保护板材表面;使用垂直、水平、锯片排钻搭配主轴,可实现多元化加工。

如何有效提高板式家具零部件的打孔质量与效率?

②通过式数控钻

下图所示为星辉数控 EHS 0924 通过式数控六面钻。横梁通过式结构,六面打孔操作一次性完成;双夹钳,根据板材长度自动调节夹持位置;且可以选择单钻与双钻包两种设备,选配双钻包可同时打侧孔、垂直孔,效率大幅提升;打孔连线最小可加工板材为80 mm。

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01-3 立式数控钻

立式数控钻是又一种升级,从家具门板部件到柜体背板部件,从部件四周边铣型到门板面铣型,都可以在高度集成的德国豪赛尔Evolution立式数控钻上集于水平和垂直打孔到铣槽一体完成,灵活且功能多样,也加工精度和稳定性有保证,如下图所示。

如何有效提高板式家具零部件的打孔质量与效率?

02 智能生产线、智能车间的扩展

国内数控设备的发展已有一定的进展,数控设备企业众多,这里仍以星辉数控为例,不少企业与星辉一样,已经将数控设备与各条生产线相连接,通过滚动轴与机械臂以及二维码系统将部分生产线连为一体,省去人工上下料、核验质检等过程。

03 整厂智能化的发展

国内绝大多数的中小板式家具企业还停留在不适合个性化多种产品加工的传统打孔设备上,但是在“智能”与“定制”的双重家具发展大趋势下,目前先进的板式定制家具或智能制造生产企业,也渐渐开始关注国际上数控化与“无人工厂”的概念,并为此付出了努力。

开始广泛采用龙门式数控钻、卧式数控钻、立式数控钻等自动化程度、效率、加工精度均极高的数控设备,适用于各种不同类型的板式部件打孔加工,并成功尝试将其与其他数控设备配套连成自动或智能生产线,实际上已经做到了从点到线的智能过程,如下图所示。

但在国外顶级木工机械制造企业开始追求整厂无人化的生产线之时,也有部分国内企业所声称实现“无人工厂”了,例如星辉数控的“智能工厂生产解决方案”中的浙江客户工厂,如下图所示,能够达到数控开料单元、封边回转、仿形跟踪单元等环节降低人工成本、生产错误。但实际上并非所谓“无人工厂”之概念,仅仅只是车间生产环节的“少人”“无人”,与整厂智能概念还相差甚远。

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04 写在最后

孔位是板式家具的核心,通过对板式家具打孔工序进行研究发现排钻设备的选用与零件孔位的数量、分布规律都有关系,应根据具体加工条件选用适当的加工设备。通过改善作业方法、改善工夹具、提高作业人员的作业转换速度等方法降低辅助工时;通过向数控化、自动化、智能化设备车间发展提高自身产能,多台设备联合使用优化设备的利用效率,衔接连贯生产线来降低标准工时,从而达到打孔工序的质量与效率的统一。

在国际环境向着智能制造方向发展的大趋势下,国内中小板式家具企业也应顺应“智能”与“定制”的双重家具发展形势,向“快一步”的板式定制家具或智能制造生产企业学习智能化生产线的建立,以避免被淘汰的结局。

同时,国内智能制造企业也应像国外顶级木工机械制造企业学习,明确整厂智能的概念,而非将车间生产环节的“少人”“无人”随便定义为“无人工厂”。

作者 / 陈碧琪  编辑 / 言朢

陈碧琪,关惠元. 面向智能制造的板式家具零部件打孔质量和效率提升路径[J]. 家具,2021.

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