1 欧式实木窗概述
欧式实木窗由于其造型、结构、开启方式和使用性能等不同于我国传统的木窗，所以习惯上称其为欧式实木窗。欧式实木窗具有以下特点：
（1）采用商品林如落叶松、樟子松等树种的集成材，提升木材高效利用效率；（2）木窗造型、色调、木材纹理与室内家具浑然一体，达到高档的装饰效果；（3）双层中空玻璃结构，具有极佳的密封、隔音和保温性能；（4）采用专用的五金件，可实现窗户的多种开启方式（平开上悬式和推拉式等）；（5）铝包实木窗能实现铝合金的防水性、耐气候性及高强度与实木的装饰性、保温性和环保性相结合。
欧式实木窗类型较多，根据结构，可分为：全实木窗，铝包实木窗和铝木复合窗。根据木窗厚度，可分为IV58、IV68、IV78、IV58+ALU、IV68+ALU等系列。根据角部连接方式分为框榫连接和圆棒榫连接。
欧式实木窗切削刀具结构及数量除了与木窗加工设备的刀轴配置及控制有关之外，还与实木窗的断面形状及尺寸密切相关。
2 典型实木窗结构及断面形状
尽管欧式实木窗的结构及断面形状较多，但主要由窗框、窗扇、垫高料（框、扇）、中空玻璃、五金件、铝合金扣板和密封胶条组成。典型实木窗断面见图1，中空玻璃通过实木玻璃压条固定；铝包实木窗见图2，中空玻璃压条通过铝合金扣板和扣件固定，铝包实木窗的断面形状相对简单一些。现以框榫连接的IV68实木窗为例分析木窗部件的廓形。
2.1 IV68实木窗窗框（框榫连接）
窗框零件端部榫形共有5个，具体形状如图3：
窗框纵向内、外形状共有6个：（1）窗框外形（RAso，左、上、右）；（2）窗框外形（RAu，下）；（3）窗框内形（RIso，左、上、右）；（4））窗框内形（RIu，下）；（5）窗框垫高料外形（RIG so，上）；（6）窗框垫高料外形（RIGu，下）。具体形状如图4。
2.2 IV68实木窗窗扇（框榫连接）
窗扇零件端部榫形共有3个，具体形状如图5：（1）竖档端部榫（FS）；（2）横档端部榫（FZ）；
（3）垫高料端部榫（FK）。
窗扇纵向内、外形状共有5个，具体形状如图6：（1）窗扇外形（Faso+GN，左、上、右）；（2）窗扇外形（FAu+GN，下）；（3）垫高料外形（FIG）；（4）窗扇内形（FIoL）；（5）从动窗扇外形（FALM）。
实木窗加工刀具需要根据实木窗榫形、纵向内外廓形和设备类型，合理制定刀具布置方案，计算及设计刀具，满足加工要求。
3 L－形实木窗加工中心刀具配置
实木窗开榫及铣形的专用设备为L－形加工中心（工件通过式进料）、CNC加工中心（工件固定）和集成加工中心。同一窗型，若采用的设备不同，则刀具的配置、数量及装夹方式也不同。下面以L－形加工中心为例分析实木窗刀具的配置。
不同的L－形加工中心，刀轴布置、刀轴的刀具装夹长度、垂直上下移动及控制方式不尽相同。典型的L－形加工中心的刀轴布置如图7所示。
3.1 刀轴1
刀轴1安装截断圆锯片，用于齐头截断窗料，锯轴转速为3000r/min。圆锯片直径D=400m，孔径d=40mm，齿数Z=120，为前后齿面交错斜磨的齿形。
3.2 刀轴2
窗框与窗扇的所有端部榫形的刀具安装在刀轴2上。转速3500r/min，刀轴直径d=50mm，刀轴的刀具装夹长度为320mm或620mm。刀具基准直径为320mm（廓形最高点的直径），基准高度10mm。若刀轴装夹长度为320mm，可装夹4把刀具，不能装夹全部的开榫刀具，需要换刀。若刀轴装夹长度为620mm，可装夹8把全部开榫的刀具，不需要换刀。每把刀具的装夹高度一致，一般为75、80mm。通过计算机或继电器控制刀轴垂直上、下无级或有级移动，移动幅度为刀具装夹高度的整数倍，以达到改变切削刀具的目的。
开榫刀具共有8把，其中窗框5把，窗扇3把。图7第二刀轴上安装了8把开榫刀，其中窗框中挺开榫刀2把，分别是窗框中挺下榫（RKau）和上榫(RKaoq)；窗扇垫高料开榫刀1把（FK）。在实木窗刀具配置过程中，在产量要求不高的情况下，可以不配置窗框中挺上榫开榫刀(RKaoq)及窗扇垫高料开榫刀（FK）。其原因为：一是中挺及垫高料的用量小，二是垫高料榫形可以通过其他两把开榫刀加工两次而获得。窗框横档开榫刀（RS）及竖档上开榫刀（RZao）各切削一次，就能获得窗框中挺的上榫(RKaoq)；窗扇横档开榫刀（FZ）及竖档开榫刀（FS）各切削一次，就能获得窗扇垫高料的榫形（FK），见图8。
3.3 刀轴3
纵向铣形刀轴，气动控制跳动，可以正反旋转。刀轴直径d=50mm，刀轴的刀具装夹长度120mm或320mm。刀具基准直径为140mm（廓形最低点的直径），基准高度10mm。窗扇外形加工的防撕裂刀安装在这个刀轴上，这把刀的切削方式为顺铣，往复跳动，顺着进给方向切削窗扇角部，防止刀轴4上的窗扇外形刀撕裂端部。这把刀轴上的位置1、2、3、4和5分别是窗扇内形预成形刀、窗框下横档内形刀、窗框下横档外形刀(外侧成形)、窗框内形刀（左、上、右）及窗扇防撕裂刀。除了窗扇防撕裂刀为顺铣之外，其他均为逆铣。值得说明的是窗框下横档外形有内侧廓形与外侧廓形，需要前后两个刀位来加工，故在刀轴4的位置5安装了窗框下横档外形刀(内侧成形)。窗框下横档外形刀的装夹高度为42mm，不是75mm。这样，4把75mm和1把42mm装夹高度的刀具就能安装在刀轴3与4上，但刀轴移动必须为数字控制，以确保垂直方向精确定位。
3.4 刀轴4
纵向铣形刀轴，为纵向铣形的主要刀轴，直径d=50mm，刀轴的刀具装夹长度320mm。刀具基准直径为140mm（廓形最低点的直径），基准高度10mm。这把刀轴上的位置1、2、3、4和5分别是窗扇外形预成形刀（Faso）、从动扇外形刀(FALM)、窗扇垫高料外形刀（FIG）、窗框外形刀（RAso，左、上、右）和窗框下横档外形刀(内侧成形)。切削方式均为逆铣。
3.5 刀轴5
纵向铣形刀轴，刀轴直径d=40mm，刀轴的刀具装夹长度150mm或320mm。刀具基准直径为140mm（廓形最低点的直径），基准高度10mm。五金件安装槽(GN)和窗扇外形（FAu+GN，下）的加工刀具安装在这个刀轴上。
3.6 刀轴6
开槽刀轴，刀轴直径d=30m或40mm，刀轴的刀具装夹长度为40mm。刀轴水平，安装下玻璃压条的圆锯片或窗台面安装槽的加工刀具。窗扇内形预成形之后，经这把刀切削，获得了玻璃实木压条，同时窗扇内形（FIoL）也最终成形。
窗扇外形、窗扇内形与窗框外形（下）不是单把刀具，而是前后刀轴上两把或两把以上的刀具完成成形加工，因此，实木窗廓形数量不等于刀具数量。上述分析的实木窗需要23把刀具：（1）截断圆锯片1把；（2）开榫刀8把；（3）纵向铣形12把；（4）玻璃压条铣形及锯切1把；(5) 窗台面开槽刀1把。
4 切削刀具结构分析
实木窗刀具在结构上必须满足以下要求：
（1） 刀具装夹高度恒定，如75mm，满足设备要求；
（2） 刀具垂直方向定位高度恒定，如10mm；
（3） 刀具基准直径满足设备要求，如开榫刀320mm（廓形最高点的直径）；
（4） 采用专用轴套的组合铣刀，实现刀具快速安装；
（5） 刀片为快速装夹，有径向和轴向定位；
（6） 刀片为不重磨刀片，或转位刀片。
4.1 开榫刀具
开榫刀具如图9所示。它是通过螺钉和垫片将3片装配铣刀固定在专用轴套上，轴套与多片铣刀组为一体，相邻两片铣刀采用垫片调节。轴套端部分别有键槽及平键，上下相互配合，并传递扭矩。轴套下端面与工件下表面的之间距离NH为刀具垂直方向的定位高度，一般等于10mm。刀具廓形最高点的直径为320mm，其他廓形点的直径以这点为依据进行计算。
4.2 纵向铣形刀具
纵向铣形刀具如图10所示。它是通过螺钉和垫片将3片装配铣刀固定在专用轴套上，轴套与多片铣刀组为一体，相邻两片铣刀采用垫片调节。轴套端部分别有键槽及平键，上下相互配合，并传递扭矩。轴套下端面与工件下表面的之间距离NH为刀具垂直方向的定位高度，一般等于10mm。刀具廓形最低点的直径为140mm，其他廓形点的直径以这点为依据进行计算。
木窗刀具是根据木窗结构、设备及生产技术要求，进行配置与设计。针对一定结构的木窗，需要配置一套加工刀具。木窗结构需要予以编号，加工这套木窗的刀具也需要编制套号，每把刀具需要部件号，单把刀具上的零件如刀片、垫片、轴套、螺钉等需要编制零件号。这样，在添加刀具、刀片或其他配件时，只需要列出编号，就可以获得所需要的刀具配件。
5 木窗刀具的发展
随着CNC木窗加工中心及集成木窗加工中心的技术进步，木窗刀具也得到了快速发展，尤其在装夹方式、刀片材料及刀片装夹定位方面。HSK刀具装夹专为CNC木窗加工中心及集成木窗加工中心研制和开发的。HSK刀具装夹技术具有下列特点：
（1）采用锥面、端面过定位的结合形式，使刀柄与主轴的有效接触面积增大，并从径向和轴向进行双面定位，从而大大提高了刀柄与主轴的结合刚度。
（2）具有较高的重复定位精度，并且自动换刀动作快，有利于实现ATC（自动换刀）的高速化。
（3）具有良好的高速锁紧性。刀柄与主轴间由弹性扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力越大，锁紧力越大，高速锁紧性越好。能快速实现刀具的更换。
随着金刚石涂层工艺与设备的改进，金刚石薄膜与硬质合金基体结合力的提高，金刚石薄膜剥离将会得到控制。化学气相沉积（CVD）金刚石多晶薄膜的纯度很高，硬度（HV9000~10000）接近天然金刚石，适合用在金刚石涂层硬质合金，制造不重磨的转位刀片，提高木窗刀片的耐用度。
曹平祥
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