木制楼梯扶手弯头的加工一直是困扰木制楼梯扶手加工企业的难题，受当前扶手弯头加工方法的限制，生产率和质量都满足不了市场的需要，严重影响着木制楼梯扶手的广泛应用。东北林业大学林业与木工机械工程技术中心研制与开发的木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床，具有生产效率高、加工精度高、机床成倍低的特点，完全符合我国木制楼梯扶手加工企业的需要，可为企业在市场竞争中创造可观的市场利益，是木制楼梯扶手加工企业值得拥有的、高档次的、经济实用的专用楼梯加工机床。

        1.木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的研制

        由于木制楼梯扶手弯头是一个典型的空间曲面型零件，运用普通木工机床及仿形机床很难保证加工面的形成。为此，利用数控机床加工，通过调用预先编制好的各种木制楼梯扶手弯头曲线轮廓形状的数控程序，实现木制楼梯扶手弯头的在线自动加工，该加工方法不仅减少了许多辅助模具和夹具，而且提高了木制楼梯扶手弯头的加工质量和生产率。木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的研制充分体现了如下几点：

        1.1运动性能好，加工质量稳定可靠

        通过对木制楼梯扶手弯头零件的分析，可知木制楼梯扶手弯头是由四个空间曲面组成的，顶面、带凹槽的底面和两个侧面，其中两个侧面的曲线轮廓形状是相同的，四个面是以端截面的纵向中心面对称的；端截面中心的法向中心线的形状形成了木制楼梯扶手弯头的空间形状。采用三把成型铣刀加工木制楼梯扶手弯头零件，可以保证四个空间曲面的曲线轮廓形状，只要成型铣刀的运动轨迹与木制楼梯扶手弯头端截面中心的法向中心线相平行，分三道工序就可加工出成型的木制楼梯扶手弯头。

        木制楼梯扶手弯头端截面中心的法向中心线是一条空间曲线，是上行直线、下行直线河空间转接弧线组成的，根据空间转接弧线形状的不同没，可以得到不同形状的空间楼梯扶手弯头，一般常用的是空间转接圆弧。现以空间转接圆弧形成的空间楼梯扶手弯头形状为例，分配机床的运动，建立符合笛卡儿坐标规则的直线坐标系，空间直线需要保证刀具与工件X、Y、Z三个直线坐标轴联动；空间曲线需要保证刀具与工件X、Y、Z三个直线坐标轴联动外，还要保证围绕X、Y两条直线坐标轴的摆动（A、B两个方向运动），即空间转接圆弧需要保证刀具与工件X、Y、Z、A、B五个方向的相对运动，由于该圆弧绕Y轴的摆动非常小，不影响木制楼梯扶手弯头的加工质量，可忽略不计的。因此，加工木制楼梯扶手弯头只需要保证刀具与工件X、Z、A、B四个方向相对运动即可。分配相对运动时，如果把运动全部分配给刀具或工件势必增加该部件的重量，使该部件结构复杂，影响加工质量，在采用均匀分配的方式，即刀具完成Y、Z两个方向的相对运动，工作台及工件完成X、A两个方向的相对运动。通过合理分配机床的相对运动简化了机床的传动和嘉购尺寸，也保证了机床的运动性能及加工质量的稳定。

        1.2机床机构简单应用面广

        根据对木制楼梯扶手弯头的装夹方案和工艺内容的分析，确定专用数控加工机床为立式结构。常见的立式机床布局有龙门式、立柱式河单臂式3种。单臂式机床支承件市由床身、立柱和横梁三者的结合，具有可加工横行尺寸较大的工件，运动学性能好，机床的占地面积较小的特点，因此，单臂式机床的结构最能满足木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的要求，故笨木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床采用单臂式X、Y、Z三坐标联动结构形式。

        通过对木制楼梯扶手弯头的空间结构分析，得出采用三把成型铣刀，分三道工序即可加工木制楼梯扶手弯头，其中木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的刀具保证Y、Z两个方向的相对运动，工作台及工件保证X、B两个方向的相对运动，由于三道工序的夹具也与木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床工作台具有相对运动。因此，减少了木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的运动维树，简化了结构，降低了成本。

        在木制楼梯扶手弯头三道工序的加工中，木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床保证刀具Y、Z两个方向和工作台X方向的相对运动，夹具保证B方向的相对运动，其中Y、Z、X方向的相对运动通过调整木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床的程序即可得到，B方向的相对运动则需要通过三套专用夹具来保证。因此，在木制楼梯扶手弯头加工中，即可以采用三台专用数控加工机床、三套夹具完成三道工序的加工，也可根据加工企业的实际情况，采用一台专用的加工机床、三套夹具来完成三道工序的加工。这种生产模式既满足大型木制楼梯扶手弯头加工企业资金雄厚、生产及厂房规模大的生产需要，同时又适合中、小型加工企业自己薄弱、生产及厂房规模小的实际需求。

        1.3机床操作简单，安全性高

        木制楼梯扶手弯头专用数控加工机床是通过调用预先编制好的各种木制楼梯扶手弯头曲线轮廓形状的数控程序，实现木制楼梯扶手弯头在线自动加工的，即以木制楼梯扶手弯头的数学描述理论为基础的，改变描述参数的参数值，可得到不同形状和尺寸的木制楼梯扶手弯头。因此，加工时，只要技术人员预先编制好所需加工的木制楼梯扶手弯头曲线轮廓形状的数控程序。