基于有限元数值模拟的木工刀具几何参数优化

针对一款木工柄铣刀,在综合考虑切削过程中切削力和切削温度的变化规律,得到15°～23°范围内的前角为较好的刀具设计角度。与传统刀具参数优化方法相比较,使用有限元数值模拟优化方法,可比较快的定位木工刀具参数优化范围,大大减少刀具设计时间及成本。     

ADC12铝合金切削性能仿真研究

ADC12铝合金广泛应用于航空航天和汽车制造领域，为了研究ADC12铝合金的切削加工性能，利用ABAQUS建立ADC12铝合金的二维正交切削有限元仿真模型，并进行合理的工件和刀具材料参数以及本构模型设置，研究仿真切削阻力与刀具前角、后角、进给速度以及切削深度的关系。仿真结果表明：切削速度取值应尽量大于300 m/min或者小于100 m/min;去除材料的厚度较大时，为了避免刀具磨损过快，可以进行多次切削；切削加工时可以适当加大刀具前角，刀尖前角可以取10°～15°;后角取值在8°左右可以降低切削阻力。     

硬质木材榫槽组合铣刀设计的研究与实现

为解决小型台式多用木工机床加工硬质木材榫槽难的问题,设计了一款组合铣刀.以数块窄刀刃圆锯片组合代替宽刀刃,多刀刃代替双刀刃,组合时锯齿刀刃错位排列,各段直刃呈螺旋状,采用大前角改善切削性能,齿廓优化成刨削锯齿状以提高锯齿的耐用度和使用寿命.该铣刀具有分块式切削刀刃,切削性能优良,加工硬、软质木材榫槽时的进料速度比直齿双刃盘式成型铣刀提高3倍.     

木材及木质材料切削刀具刃口磨损模型的建立

在木材和木质材料的切削加工的过程中,刀具刃口磨损是相当复杂的。文中对刀具的磨损进行了详细的描述, 引入刀尖磨损值SV、磨损宽度B、磨损程度h1、微小后角αm、以及磨损体积V等概念,建立了木材及木质材料切削刀具刃口磨损的模型。指出用专门磨损量可以描述一对刀具／工件的磨损特性。     

松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真及优化

针对松材线虫疫木所处环境复杂、难以携带普通林业设备到达疫木位置的问题,需对实地铣削松材线虫疫木树蔸粉碎机的切削刀具进行减阻特性研究,最终达到设备轻量化的目的。阐述了树蔸粉碎机的结构、工作原理及操作方法;以切削刀具单刀片为研究对象,基于Ansys的Ls-Dyna有限元显式求解程序进行松材线虫疫木树蔸铣削过程的仿真计算,构建出平均切削阻力与切削刃后角、楔角、线速度间的关系模型并进行解析;然后进行铣削过程的刀具参数优化。结果表明:影响平均切削阻力的单因素顺序依次为楔角、后角和线速度;双因素交互作用效应中后角和楔角对平均切削阻力的影响较为明显。由优化结果可得,当后角为12.94°、楔角为38.33°、线速度为9.91m/s时,平均切削阻力达到最小值22.29 N。松树疫木树蔸实木切削验证试验结果表明:平均切削阻力实测值与预测值的误差均值为10.09%,基本一致,说明该松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真可用于树蔸粉碎机切削刀具参数优化。通过切削刀具减阻优化,树蔸粉碎机总质量最终减轻了34.4%,达到设计目标质量要求。     

沙柳材端向切削特性的研究

为了明确影响灌木材端向切削力的主要因素,改进削片机性能,提高灌木材削片质量,笔者研究了不同刀具前角、切削厚度和不同含水率对沙柳(Salix psammophila)材端向切削力的影响。结果表明刀具前角对法向力的影响较小,对主切削力影响较大;切削厚度对主切削力的影响较为明显,随切削厚度的增加,主切削力明显增加;沙柳材含水率15％以下主切削力随含水率增加略有增大,之后逐渐减小,其中含水率在30％-70％之间时,切削力变化不大。     

基于直角自由切削的木塑复合材料切削质量研究北大核心

为探究不同刀具前角与切削厚度对木塑复合材料直角自由切削加工时切削力、切削温度及表面粗糙度的影响,采用直角自由切削方式,以3种不同因素水平设计12组试验,使用高速摄像机、压电测力仪、红外热成像仪分别进行切屑形态拍摄、切削力和切削区域温度的测定。结果表明:刀具前角与切削厚度会直接影响切削力、切削温度及表面粗糙度,且随着切削厚度的不同会产生不同形态的切屑。切削力、切削温度越大,表面粗糙度值也越大,即加工表面质量越差;切削力与切削温度越小,则加工表面质量越好。使用较小前角刀具加工较大切削厚度时,产生连续型切屑时的切削力、切削温度及表面粗糙度均大于使用较大前角刀具进行较小切削厚度加工时产生不连续型切屑时的值。因此,在木塑复合材料实际生产加工过程中,粗加工时可选择大切削厚度快速切除多余材料,精加工时则采用较大刀具前角和较小切削厚度以获得更好的加工表面质量,提升生产效率。     

木材加工用成形铣刀的选择良策

成形铣刀是目前木材加工用途较广的刀具之一,尤其是家具制造业,成形铣刀的使用更是普遍。因此,如何选择何种结构形式的成形铣刀对木制产品的质量影响非常重要,尤其是家具用成形铣刀更为重要。木工成形铣刀根据结构不同分为三大类:整体式铣刀、装配式铣刀和组合式铣刀。由于组合式铣刀的单体可以是整体式,也可以是装配式。所以可以说,整体式和装配式铣刀是木材加工常用的铣刀。在这里,笔者就整体式和装配式成形铣刀的性能特点和应用对策作以粗浅的介绍,谨供各位同人参考。     

现代家具生产中CNC镂铣机几种常用刀具的选择

家具生产中刀具的选择是一个十分重要的环节,它直接关系着产品的质量、生产效率和生产成本,尤其是在现代家具生产技术高度发展的形势下,数控镂铣机的大量使用,使得刀具的选择显得尤为重要,下面笔者就数控镂铣机的几种常见刀具的应用问题进行简要分析,以供各位同仁参考。一般数控镂铣机在家具生产中主要以定尺加工（精加工）和铣形为主,因此,常用的刀具主要有下列几种：（１）镶硬质合金镂铣刀（２）装配式镂铣刀（３）整体硬质合金螺旋镂铣刀（４）金刚石镂铣刀这些镂铣刀具有以下特点：（１）切削精度高,切削面质量好（２）自身强…     

刨花切削参数对黄桦OSB刨花质量的影响北大核心

针对黄桦(Betula arneghaniensis britton)木片刨花生产过程中的关键影响因素进行研究,旨在通过优化刨花机参数和切削工艺实现节能降耗、提高木材资源利用率和刨花质量的目的。研究考察了CAE式圆盘刨片机的飞刀前角、后角、刀伸量、底刀刃角及木材温度、切削方向、刨花切削高度对黄桦刨花生产过程的影响。以黄桦刨花的长度分布和抗拉强度作为刨花质量的评价指标,并以卷曲指数和能源消耗为依据优化黄桦刨花的生产控制。结果表明:采用纵向切削获得的刨花质量更好。增加木材温度和底刀刃角也可以有效提升刨花质量,但增加底刀刃角会增加能耗。研究结果对于指导定向刨花板(OSB)的生产、提高木材资源利用效率,及提高经济效益具有重要意义。     

木工螺旋齿圆柱铣刀运动力学特性分析

螺旋齿圆柱铣刀在高速切削木材时会出现崩刃和折断等现象,且小直径长铣刀此类问题尤为明显,为此对螺旋齿圆柱铣刀铣削加工时的运动力学特性进行分析研究。建立螺旋齿圆柱铣刀的矩阵方程,获得铣刀铣削运动轨迹,并明确了铣削加工方式;利用ADAMS分析不同铣削参数对螺旋齿圆柱铣刀切入过程的影响,得到不同铣削参数下螺旋齿圆柱铣刀所受冲击载荷随时间的变化曲线;运用ANSYS Workbench瞬态动力学分析,明确了铣削切入工件时螺旋齿圆柱铣刀的瞬时应力大小和分布情况,为螺旋圆柱铣削加工确定最佳铣削参数提供理论依据。     

国外木材切削刀具设计理论研究新进展

在综述国外木材切削刀具设计理论新进展的基础上,总结了国外木工刀具行业的先进技术和成果,特别是木工刀具检测技术的新进展.文章着重介绍了圆锯片研究、带锯条研究、刀具磨损和腐蚀、木材铣刀方面的新技术及木材高速切削的一些研究成果,综述了刀具设计和刀具磨损方面新的研究理论.     

数控微米刨切试验台的设计与试验

为解决传统热磨法加工微米薄木片及木纤维中高能耗、工序复杂、加工成本高的缺点,现改变加工方法,采用顺纹纵向刨切木材的方式,研发了数控微米刨切试验台。试验台主要由机架、纵向进给机构总成、工件夹具、控制面板、刨切机构总成、升降机构总成和限位机构组成,可对宽度为50 mm,长度为300～600 mm,高度为20～90 mm的木材工件进行纵向进给、切削量进给和刨切作业。笔者对试验台整机以及各机构进行设计,并通过ANSYSY对刀具进行强度校核。通过试验,确定刨切机构切削角δ取45°,刀刃伸出量h取0.05 mm,刀门宽度d取0.2 mm,刨得的木片平均厚度为18.7μm,最薄为15μm。最后通过显微镜观察发现经过刨切后的刀刃部分出现磨损,可通过表面改性提高刀具的耐磨性。     

STUDY AND ANALYSIS OF CUTTING FORCES ON OBLIQUE CUTTING OF WOOD

Oblique cutting of wood is an important form of cutting wood.With the developingof woodworking industry,it is widely used in wood machinary processing such as planing,milling,sawing,drilling and so on.This paper takes oblique planing and helix milling of wood as examples.The influences of bevel angle and other factors on the cutting force have been shown.The changingrules of cutting forces have been summarized.On the basis of it,we especially carried out theoreticalanalysis on the changing rules of cutting forces and discussed the influence of the changing rules onpractice.     

鼓式削片机切削参数模拟研究

为解决实际生产过程中削片机切削能量损耗大、功率不匹配和生产效率较低等问题,基于断裂力学理论和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型混合模态断裂准则,以及年轮对木材断裂的影响,将刀具旋转切削的动力学问题转为对木料的断裂分析。通过对木料在切削过程中的受力分析,确定裂纹扩展模型,构建了力学模型,推导并研究了切削力与各切削参数之间的关系;借助MATLAB软件建模分析切削角、木料半径和切削厚度与切削力的关系,得到切削角θ=π/4,裂纹极角φ=2π/5时,切削能耗较优。     

Knife slicing of wood across the grain

Summary This paper investigates a method for slicing thick pieces of wood across the grain using a sharp steel knife, and it demonstrates the effectiveness of the knife slicing process at an experimental level. In order to highlight the key parameters facilitating or hindering the thick slicing process, several factors affecting the cutting forces and the cut surface quality have been studied; the blade geometry, the effect of friction, the cutting speed, the boundary load constraints and the wood moisture content. The results indicate that a large proportion of the cutting force may be related to the wedging action of the blade in the wood. Therefore, significant reductions in the cutting energy can be achieved by optimising the blade shape. A simple homogeneous strain model has been developed which quantifies the cutting forces in terms of the blade angle and the blade surface friction. The results from this theoretical model are compared with the experimental findings and discussed in relation to methods for improving the cutting technique.This work was funded by the Foundation for Research Science and Technology. This support is gratefully acknowledged     

基于UG的木工铣刀CAD系统设计

以UG为支撑平台,利用Visual C 6.0、SQL Server和UG二次开发工具UG/Open研制开发了现代木工铣刀CAD系统.该系统界面友好,集现有木工铣刀查询、选型、设计计算和三维建模于一体,同时又具备良好的可扩展性和可移植性.实践证明该系统极大地提高了现代木工铣刀的设计效率和精度.     

木质材料CNC数控加工刀具的选择与切削用量确定

根据木材数控加工的特点,铣削加工要素,材料性质等几方面介绍了木质材料CNC数控加工刀具技术参数、角度参数、结构形式、切削用量的选用原则和方法。