木材加工中心有关高功效加工若干重要问题的探讨

为了提高生产率，木材加工中心采用高速切削（HSC）技术，即提高主轴转速，切削速度和进给速度。现有机器主轴最高转速已提高到30000-40000r/min，同时刀具直径有变小的趋势，大直径刀具由于其不平衡度在高转速时离心力太大，会产生不良后果。     

主轴转速和刀具前角对木塑复合材料切削性能的影响

木塑复合材料(WPC)是一种具有良好力学性能且环保的材料。以试验为基础,研究铣削过程中主轴转速和铣削刀具前角对木塑复合材料切削力和表面粗糙度的影响。采用单齿硬质合金铣刀对木塑复合材料进行铣削加工试验,主轴转速(8 000,9 000,10 000和11 000 r/min)和刀具前角(2°,6°和10°)为变量,平均切削厚度为定值,采集切削过程中的切削力值和加工后的表面粗糙度值,对其影响进行分析。切削合力随着主轴转速的增加而降低,表面粗糙度随着主轴转速的增加而增大;切削合力与表面粗糙度均随着刀具前角的增加而减小。刀具前角6°、主轴转速为8 000～11 000 r/min时,切削分力F_x、F_y以及切削合力F_r均随着转速升高而降低,表面粗糙度随转速增加而增加;从单因素分析可知,在显著性水平0.05下,主轴转速对切削合力影响显著,对表面粗糙度影响并不显著,建立切削合力与主轴转速回归方程：F_r=95.983-0.005n。在实际生产中,可以通过提高转速和刀具前角,来保证加工质量和提高加工效率。     

沙柳削片机切削过程低频振动特性

【目的】针对改进沙柳削片机切削过程中冲击力大、振动剧烈等问题,对其振动情况进行测试,为后续研究不同工作部件的振动幅度和频率对削片质量的影响及高效合理使用沙柳削片机提供技术参考。【方法】在空载和负载条件下,对沙柳削片机主要工作部件,即切削机构和进给机构组建多点振动测试系统。【结果】随着刀辊转速增加,削片机主要工作部件振动加速度呈先减小后增大的趋势,在整个频带上振动加速度自功率谱稳定;随着喂入辊转速增加,切削机构上下方向的振动加速度急剧增加,切削机构前后左右方向的振动加速度以及进给机构上下左右方向的振动加速度均呈先增大后减小的趋势,当喂入辊转速达到80 r·min-1时,削片机主要工作部件均振动剧烈;喂入量对进给机构上下左右方向的振动及切削机构上下方向的振动影响较大,随着喂入量增加,削片机主要工作部件的整体最大振动加速度也增大,在157 Hz处,进给机构上下方向振动的自功率谱呈先增大后减小的趋势;随着沙柳含水率增加,削片机切削进给机构的最大振动加速度减小,且在整个低频段削片机主要工作部件的自功率谱总体呈减小趋势;随着沙柳根部直径增大,切削进给机构各方向的振动加速度均增大。【结论】空载条件下,进给机构和切削机构在各个方向的振动加速度均较小;负载条件下,受刀辊转速、喂入辊转速、喂入量、沙柳含水率、沙柳根部直径的影响,进给机构和切削机构在各个方向的振动加速度均大幅度增加。     

陶瓷刀具车削木质复合材料的切削性能

采用Ti C增韧氧化铝陶瓷木工刀具分别对纤维板和胶合板进行端面车削,利用Kistler测力仪测量其动态切削力,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对刀具前后刀面进行微观结构观察和磨损机理分析,以揭示陶瓷木工刀具的切削性能。试验结果表明:陶瓷木工刀具端面车削木质复合材料时,平行进给方向的切削分力FY和垂直进给方向的切削分力FZ随着主轴转速的增大而减小,随着进给量的增大而增加;车削胶合板产生的切削合力FR高于车削纤维板产生的切削合力FR;在相同切削条件下,陶瓷刀具车削胶合板产生的磨损明显比车削纤维板产生的磨损严重;陶瓷刀片的主要磨损形式是崩刃和后刀面磨损,磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损。     

灌木柠条削片质量影响因素的试验研究

沙生灌木--柠条是优良的固沙植物,其平茬枝条可用来制备生物质成型燃料.由于灌木柠条韧性高,难于切断,从而影响了柠条削片的质量,成为制约成型燃料制备的瓶颈.就影响柠条削片的切削转速、切削间隙和材料含水率三个因素做了相关试验,其结论是:①切削转速和含水率对灌木柠条的削片质量有高度显著的影响,而切削间隙对其基本没有影响;②三因素对柠条削片质量的影响顺序为:尺切削转速>R含水率>R切削间隙;③切削灌木柠条的合理参数为:切削转速≥957r/min、切削间隙为1mm,柠条采集后,应在室温下干燥一个月以上,使其含水率在16%左右为宜.     

木材切削参数的初步研究

不同国家的自然条件和技术条件不同,所得木材切削参数各异.因此,必须逐步建立起我国自己的一整套木材切削参数. 我所与东北林学院木机系协作,于一九七三年开始对木材切削参数进行研究,经过在有关工厂与工人一起进行实验,在锯切方面取得了初步成果. 木材切削参数的研究内容包括测定锯切、铣削、钻削、车削、刨削、旋切等不同木材切削方式的切削功率或切削力,以及它们与主运动速度、进给速度、刀具的角度参数和尺度参数、锯路高度、切削深度、木材     

大果紫檀红木铣削加工特性研究

用3种不同的刀具分别对大果紫檀红木进行铣削加工,研究在不同的切削深度(a_p)、不同转速(n)和不同进给速度(v_w)下铣削力的特点,并观察这3种不同加工参数下、不同刀具铣削后大果紫檀红木切屑的形貌。实验结果表明:大果紫檀红木在3种刀具的铣削过程中,随着切削深度、进给速度的增加,刀具在X、Y、Z方向的力不断增加;随着转速的增加,X、Y、Z方向的力不断减小。因此为了提高大果紫檀红木的加工效率,应在增大切削深度与进给速度的情况下,同时提高转速来降低铣削过程的铣削力。研究铣削后大果紫檀红木的切屑形貌,发现切屑形貌主要受切削深度的影响,同时还与刀具的齿数有关,但受刀具材质的影响较小。     

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力，寻找最优切削参数组合，基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析，对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响，并以上述4个因素为影响因素，峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明：峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大，随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3 000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时，可在一定程度上降低圆锯片所受切削力，并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。     

激光加工桦木切削效果分析

针对激光加工桦木，研究激光机技术参数对其切削效果的影响规律。以激光机光强、进给速度为影响因素，缝深、缝宽、炭化影响区宽度为切削效果，分析光强、进给速度对桦木切削效果的影响规律，并提出了变化率的概念，分析了两因素变化对切削效果的影响程度。结果表明：激光机单因素技术参数对某一切削效果的影响规律并不是单调函数，存在交互作用。在生产中可根据所需的切削效果选择合适的技术参数组合，如激光切割含水率11%的桦木，为获得切缝深度约2 000μm、切缝宽度约300μm、切缝单侧表面炭化影响区宽度约30～50μm的切削效果，及最大程度提高生产率，可采用较高的进给速度80 mm/s，并对应选择激光强度60%。     

曲线地板纵向开榫机主轴机构设计与研究

通过对曲线地板纵向开榫加工工艺的分析,提出了一种可以曲线进给的曲线地板纵向开榫加工的主轴机构。根据对加工工艺的分析结果对曲线地板纵向开榫机、主轴机构、纵向导轨支架总成进行总体布局和结构设计。为确保设计的可靠性对主轴机构的单元切削力、切削功率等主要参数进行设计计算,也对纵向导轨支架总成的重要部件长导轨架进行有限元分析,得出相应的结论,以此来验证该设计是否符合实际需求。提出的主轴结构可以解决曲线地板开榫加工时的重复定位的问题,加工工艺也得到了很大的改善,同时曲线地板开榫加工的效率和精度有很大的提高,该项研究为曲线地板纵向开榫加工提供了一种新型机构。     

车削制动蹄片机

绰尔林业局汽车队大搞技术革新,试制成功了一台车削制动蹄片机。这台车削机结构简单,大部份配件都是汽车、拖拉机和油锯上的旧件,适合于林业企业汽车队使用。车削制动蹄片机主要技术性能: 主轴转速:55转/分刀杆行程:160毫米最大吃刀量:5毫米走刀速度:0.10、0.20、0.30毫米(通过换丝杠) 最大车削直径:450毫米电动机功率:2880转/分,3KW     

基于离散小波变换与遗传BP神经网络的木工刀具磨损状态监测

[目的]为解决木质家具生产过程中木工刀具磨损造成的加工质量下降和生产成本升高的问题,需要对生产过程中的木工刀具磨损状态进行精确监测.[方法]提出了一种基于离散小波变换与遗传BP神经网络的木工刀具磨损状态监测方法.通过接入机床控制箱的功率传感器采集不同主轴转速、铣削深度和刀具磨损状态下的机床主轴功率信号,使用离散小波变换...     

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。     

涂层硬质合金刀具车削交趾黄檀的磨损特性

针对涂层木工刀具的磨损特性,通过涂层硬质合金刀具车削交趾黄檀试验,借助扫描电子显微镜及能谱仪对刀具的磨损表面进行观察分析,以研究在车削加工交趾黄檀工件时不同加工参数对涂层硬质合金刀具的磨损影响。根据试验结果可得:随着每层切削速度的增大,刀具的后刀面磨损量亦随之增加;然而随着切削路程的增大,不同的外层切削进给速度和成型切削进给速度对刀具后刀面磨损量的影响逐渐减小。在相同的加工参数条件下,随着切削路程的增加,刀具的涂层剥落先后顺序为Ti N-Al2O3-Ti C,直至涂层完全剥落,露出基体,最终涂层失效。在刀具涂层失效过程中,涂层常伴有片状脱落现象。在涂层完全失效后,刀具基体与工件主要产生氧化磨损和粘结磨损。因此,在车削加工木制工艺品时,选择合理角度结构的刀具,设定合理的加工参数,不仅可以提高加工效率,还可以提高刀具使用寿命。     

意大利推出新型加工中心

意大利Balestrini公司新开发的IDEA门架式五轴CNC加工中心最适于用以对木材、塑料及复合材料进行三维和多面加工。它具有二个分开、平行的工作台,可同时或交替进行作业,主轴最大加速度为5m/s2,轴向最大速度为60m/min。它采用的新型夹紧装置能快速更换刀具。该机能进行成型铣削、轮廓铣削等多种形式的铣削,还可进行钻削、锯切和榫切削。意大利推出新型加工中心     

大功率CO_2激光器切削木材

用1/4KW小功率激光器削切木材已有报告。这分报告是用数千瓦大功率CO_2激光器切削木材的试验。为了便于比较,采用小功率相同的试验材料。即redoak木质材料、胶合板、苯酚粘合剂和尿素粘合剂的刨花板(板厚从0.5时到1.5时),及含水率6%的干材和湿材。激光束放大部分直径为2吋,用透镜在切削点集光,集光的能量密度,当功率为5 KW时是4×10~6瓦/吋~2。为了清除切口处产生的烟尘,用孔径为0.023时的喷嘴,喷射氮气,喷射压力为600磅,     

木质复合材料加工刀具磨损研究进展

由于优质天然木材资源的日益缺乏,人造木质板材已被消费者广泛接受和使用。其中,木质复合材料具有天然植物纤维和高分子聚合物这两种不同材料所包含的双重性能,是目前最受青睐的高性能材料之一。木质复合材料通常采用熔融挤出或热压复合而直接成型为型材、板材或其他制品,但对于具有特殊型面、尺寸和装配要求的产品往往需要进行二次加工(如车削、铣削、钻削等)。然而,受木质复合材料各向异性和非均匀性等特性的影响,在加工过程中其切削性能不像金属类各向同性的材料表现出很强的规律性,刀具易产生黏着、剥落、氧化等问题,造成刀具严重磨损,大大降低了刀具寿命和工件加工质量。因此,国内外许多研究人员对木质复合材料加工刀具的磨损进行了研究,以寻求最佳的加工参数和刀具材料提高工件的加工工艺性和经济性。笔者对近几十年来木质复合材料加工过程中刀具磨损的问题进行了深入分析,就刀具的摩擦特性、磨损因素(切削参数、工件材料、刀具材料和几何参数、加工环境)、磨损在线监测等方面对刀具的磨损规律进行了总结,并探讨了未来的研究方向。     

门窗材双端刨铣自动换刀加工中心的结构设计

由于国内门窗窗型加工设备大多处于半自动化状态,更多依赖于国外进口设备,且存在着加工效率不高、精度低等缺陷,因此提出了门窗材双端刨铣自动换刀加工中心的设计。通过对门窗材双端端头铣型加工工艺分析,完成门窗材双端刨铣自动换刀加工中心结构总体布局,利用Solidworks软件对加工中心端头铣削结构进行实体建模,确定了加工中心端头铣削结构主机总体结构,并对齐头锯、端头粗铣铣削主轴的切削力和切削功率进行设计计算,得到主锯电机功率7.5 k W、铣削主轴铣削电机功率为7.5 k W,符合加工功率要求,并完成齐头锯组件、粗铣主轴组件、精铣主轴组件、榫头铣座送料结构、刀具位置调整机构、主机机架等结构的设计以及外购件的选型,最后运用ANSYS对粗铣铣削主轴进行静力学分析,得到主轴的应力、应变和变形云图,其最大应力值为10.305 MPa、最大应变值为0.051 527 mm/m、最大变形量为0.010 946 mm,且最大强度、刚度以及变形均在安全范围内,验证了铣削主轴满足设计要求。设计的自动换刀加工中心结构简单,能一次完成门窗材两边齐头、端头铣型工序,自动化程度高,效率高。     

锯齿磨损变钝程度对木质材料切削力影响的研究

采用锯齿磨损变钝程度不同的硬质合金切削刀具对三种木材(杉木、樟子松、水曲柳)和两种人造板(中密度纤维板、刨花板)进行闭式切削实验,研究锯齿磨损变钝程度对木质材料切削力的影响规律。实验结果表明,随着刀具磨损变钝程度的增加,主切削力和法向力都呈增大趋势,且法向力的增幅更明显。负间隙C对中纤板主切削力、法向力以及刨花板法向力的影响曲线类似,均为先缓慢上升,再急剧增加,然后又趋于平缓;刨花板主切削力随负间隙C的增加而不断增加。     

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。