在木材加工及家具制造行业的木工机械设备中,木工锯床是使用最广泛、用量最大的木材加工设备之一,木工带锯床又是其中使用最多的一个品种,主要用于完成原木毛坯加工、板材开料、半成品粗加工等加工工序。目前,我国木工带锯机床的技术水平与世界发达国家相比仍处于比较落后的状态,对于轮廓曲线复杂的工件而言,大多数工厂还是采用操作经验丰富的技术工人进行手工作业,这种加工方式的缺点是产品质量稳定性差,生产成本高,生产效率低下,容易造成人员安全事故。自动化程度低、工人素质依赖性强严重限制了我国家具工业的进一步发展。近年来,随着信息技术、计算机技术及控制技术的发展,数控技术在机床行业已趋于成熟,为提高木工机械自动化程度提供的手段。如何将数控技术融入到木工机械当中,将生产人员从高强度和危险的手工劳动中解脱出来,既提高生产效率,又能提升产品质量,已成为摆在我们面前的重要课题。本文研究木工曲线带锯机床的数控化技术。设计并实现了一种以“工业控制计算机+运动控制卡”的主控方式为基础的曲线带锯加工系统,本系统由带锯机床本体和计算机数控系统(CNC)以及专用CAM软件组成；从木工带锯工作原理出发,开发专用CAM软件用于数控加工G代码自动编程,并通过伺服单元控制工作台的进给运动,以保证按工件的轮廓曲线进行加工,实现带锯机床的数控化；通过实时监测锯切过程中锯条的张紧力和工件的夹紧力等工作参数,初步建立了带锯机床危险自动停机保护机制。具体工作内容如下：(1)确定了木工曲线带锯机床系统组成方案。对曲线锯切工艺进行分析,明确了在加工过程中需根据曲线走向时刻调整锯条与曲线之间的相对位置,使锯条应与曲线相切的设计需求,从而确定了系统的总体组成方案。从功能角度看,该系统包括机械系统、控制系统和PC机数据处理系统等三个子系统。(2)机械系统方面,设计了一种结构紧凑、性能更优的机床运动模式。它区别于传统的曲线带锯结构运动模式,采用锯床床身静止而根据曲线走向时时调整旋转工作台角度的方式来实现曲线与锯条时时相切的要求。该运动模式简化锯床床身部分的结构,静止的床身也有利于降低整个系统的振动现象,提高稳定性,旋转工作台则可实现不规则曲线轨迹运动,以满足不同类型曲线加工要求。此外,本文还详细介绍了锯条张紧装置的设计、锯条张紧力调节及监测原理以及结构上的安全防护设计等。(3)控制系统方面,搭建了以固高公司生产的GUC系列一体式运动控制器为核心的硬件系统,包括安川伺服电机及其驱动器、辅助检测传感装置等；基于OtoStudio平台开发了控制软件系统,该系统可针对标准数控加工G代码进行分析及运算,对各进给轴及送料轴实行速度控制、位置控制,实现任意不规则曲线的锯切加工；同时可通过锯条位置检测传感器、各轴限位开关、零点开关等检测传感设备对机床运行状态进行监测,当系统出现锯条跑偏或张紧力不当、运动超程等问题时,采取如停机等必要的保护措施,并给出相应的出错提示。(4)PC机数据处理系统方面,在WINDOWS开发环境下,采用Visual C++语言开发了数控曲线锯配套的CAM软件工具。该软件工具是整个数控木工曲线带锯大系统的关键组成部分,其主要功能在于对CAD绘制的工件图纸进行分析,提取出需要加工的曲线,进而对曲线信息进行处理计算,以确定曲线上各点与锯条之间的相对位置,并自动生成标准数控加工G代码文件。该软件主要包括主界面程序、与AutoCAD接口模块、参数设置模块、数据处理及加工G代码转换模块等部分。其中,与AutoCAD接口模块主要完成对CAD绘制的图形文件的读取工作,并能从图形文件中提取出所要加工的曲线相关信息；参数设置模块主要实现各项锯切相关工艺参数的设置,数据处理及加工G代码转换模块主要完成对待加工的曲线相关数据进行分析处理,并结合各工艺参数将其转换成加工G代码。在G代码生成过程中,软件将根据设定的板料尺寸及工件轮廓曲线图形,自动完成工件的简单排样计算,以及防碰撞、防超程等方面的计算。(5)完成了各子系统的组装、联调,实现了完整系统在样机上的验证。试机过程中机床运行状况良好,无不良现象发生,同时,加工所得木工工件表面的加工质量及精度均优于普通带锯机的加工水平,有效提高了材料利用率,且加工速度快,效率高,降低了生产的时间成本和人力成本,符合用户的使用要求及工艺要求。本文研究设计的木工曲线带锯数控系统能够实现带锯机床各类不规则曲线的自动加工,并具有良好的加工精度和质量,且操作安全、生产可靠,降低了工伤事故的发生。其突出优势在于其中的专用CAM软件,可提高曲线加工G代码编程效率,确保了产品的一致性,需要更改产品设计时,只需重新进行G代码自动编程即可,大大提高了产品灵活性。这也是本系统的一个创新之处。本文的研究工作为实现不规则曲线造型木制品的自动锯切加工提供了一个良好的思路和解决方案,也为进一步实现木工机械数控化、智能化打下了基础。