激光切割蒙古栎合理技术参数组合优化

【目的】利用激光切割蒙古栎,为了获得更好的切割效果,研究从单次切割到多次切割激光切割机的技术参数对切割缝宽和缝深变化的影响规律,为生产加工技术人员根据切割效果需求快速确定合理的技术参数提供理论依据。【方法】以激光切割机的各项技术参数为影响因素,以缝深和缝宽为切割效果目标设计试验方案,采用纵向比较和横向比较观察数据变化规律和试验数据处理,分析同次切割中不同技术参数对切割效果的影响,以及同样参数下不同切割次数对切割效果的影响。【结果】1次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.1 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.3 mm。2次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽为0.2~0.3 mm;F=7 mm时,缝宽为0.1~0.2 mm;F=11 mm时,缝宽为0.3~0.4 mm。3次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.3 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.4 mm。同次切割中,镜头高从3增加到7 mm时,缝宽逐渐缩小,镜头高大于7 mm时,缝宽开始增加,且增加速率越来越快;镜头高相同时,随切割次数增加,缝宽增加量很小。同样条件下,切割次数越多,缝深绝对值越大,但每次切割缝深增量不同。在进给速度v≤100 mm·s~(-1)、光强≤40%时,随切割次数增加,缝深增量变小,即每次切割的缝深越来越小。在v≥100 mm·s~(-1)、光强≥60%时,随切割次数增加,缝深增量虽然变大,但增加速率变小。【结论】影响缝宽的最主要因素是镜头高F,同次切割中F约为7 mm时缝宽最小,约0.1 mm,镜头高过小或过大缝宽都增加,但镜头高过大时缝宽增加速率快;多次切割会使缝宽增加,但到一定程度后不再变化。多次切割随切割次数逐渐增加,缝深增加,在中低速时增加速率逐渐降低;第1次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强60%、镜头高7 mm,第2次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强40%、镜头高7 mm,第3次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强60%、镜头高4 mm。如果采用不调整镜头高、通过多次切割获得较大缝深时,应选择初始镜头高F=5~6 mm、光强50%~60%、进给速度50 mm·s~(-1)或者更小。如果为了获得更大缝深,采用多次切割逐渐降低镜头高方式比采用单次切割低速大光强效果更好、安全性更高。     

红松水导纳秒激光烧蚀机制及加工试验

【目的】分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对切缝宽度的影响,剖析木材切缝表面质量的影响因素,建立多元线性回归预测模型,为纳秒激光加工木材切缝宽度的预测提供理论依据。【方法】在介绍自行搭建水导纳秒激光试验台工作原理的基础上,分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,深入剖析水射流与纳秒激光耦合作用下木材表面烧蚀的动态演化规律。以红松为材料进行水导纳秒激光加工切割试验,加工后多次测量切缝宽度取平均值。采用单因素试验方法,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对红松表面切缝宽度的影响;通过扫描电镜对加工后的红松切缝表面进行微观形貌表征,剖析有无水导系统参与下红松切缝表面质量;利用IBM SPSS Statistics 23对有水导系统参与下的试验数据进行多元线性回归分析,建立激光功率、切割速度、水流速度与红松表面切缝宽度的多元线性回归预测模型。【结果】切缝宽度随激光功率增加而增大,随切割速度增加而减小;当切割速度为50 mm·s~(-1)、激光功率为6 W时,无水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.53 mm,有水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.31 mm。切缝表面微观形貌表征显示,无水导系统参与下红松管胞内壁留有残留物,平滑度低,表面粗糙;有水导系统参与下红松管胞内壁清晰,几乎没有残留物,表面平滑,表面质量良好。通过多元线性回归分析,获得激光功率、切割速度、水流速度与切割宽度的关系,所建立的多元线性回归预测模型具有较好预测精度。【结论】利用水导纳秒激光加工木材,应控制好工艺参数与切缝宽度的关系,当切割速度较大、激光功率较小时,可获得最小切缝宽度。有水导系统参与相比无水导系统,切缝表面质量更好。     

输入电流与切削进给速度对木材激光烧蚀效果的影响

针对浮雕家具表面的毛刺无法实现机械化砂光的问题,提出了采用纳秒脉冲激光烧蚀的解决方法。在本研究设计的激光加工试验平台上,以山杨木材为试材,研究不同输入电流、切削进给速度对木材激光烧蚀效果的影响,观察烧蚀后木材微观组织的变化,探讨纳秒脉冲激光试验参数对烧蚀深度的影响。试验结果表明,随着输入电流的增加,木材表面的炭化加剧,输入的电流为5m A时,获得最优的表面质量,同时在不同的进给速度下,烧蚀出现深度拐点。     

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。     

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。     

木结构构件钻削功率的影响因素

影响木构件钻削功率的因素较多,各因素对其影响程度有待比较。针对上述问题,基于刀具设计理论推导单位体积切削功公式,结合实际生产的需要,试验采用3种密度的木质材料、3种主轴转速、3种进给速度、3种刀具直径和2种结构的刀具,基于高精度功率分析仪测得不同组合下钻削加工的实时功率曲线,并将实时功率曲线与单位体积切削功结合后得到各影响因素对钻削功率的影响规律。结果表明,单位体积切削功与各影响因素之间关系趋势明显,可用于切削参数的选择。采用正交试验法,用单位体积切削功与实时功率曲线的最大值去评定各个影响因素的重要程度。分析结果表明,用切削时的最大功率值评定各个影响因素的重要程度依次为主轴转速刀具直径材料种类刀具结构进给速度,贡献率分别为37.92%,30.01%,20.03%,1.70%,0.13%;而用单位体积切削功评定时,依次为材料种类主轴转速刀具直径进给速度刀具结构,贡献率分别为54.16%,13.75%,12.15%,5.09%,4.57%。最后,讨论了钻削质量与功率的关系,基本试验现象是单位体积切削功越大,试样的灼烧缺陷越严重。在相同加工参数下,密度越大的材料灼烧缺陷越严重;刀具种类对功率的影响程度较小,但试样的切削质量受刀具结构影响较大。     

木质材料激光雕刻技术的研究

木质材料激光雕刻形式可分为切割雕刻、凹模雕刻和凸模雕刻三种,激光雕刻的材料去除原理与激光切割相同,多条未切透的切槽连在一起就形成成面积的材料去除。激光切槽的横截面呈“V”形,切割速度越低、激光电流越大,切槽宽度和深度也越大,其中切割速度和激光电流对切槽深度的影响程度比对切槽宽度大得多。     

实木地板榫槽铣削力的试验分析

【目的】以实验为基础,研究实木地板榫槽铣削加工中切削参数对切削力的影响,为不同切削工艺下加工参数的优化以及设置提供参考依据,达到提高加工质量、延长刀具寿命并用以指导生产的目的。【方法】以山毛榉材地板为试验材料,运用木材切削机理对切削速度、进给速度及切削宽度3个参数进行单因素试验,并采集切削过程中随着切削参数变化产生的切削力值,揭示在顺铣和逆铣方式下不同切削参数对实木地板榫槽铣削力的影响规律。【结果】在不同铣削方式下,随着切削速度的增大,XYZ方向的切削力总体呈降低趋势;随着进给速度和切削宽度的增大呈现升高的趋势,顺铣加工时XYZ 3个方向的铣削力变化相比逆铣加工的波动趋势小,稳定性要好。通过对铣削力回归模型进行方差分析,可知R2(Fdown)=0.9490,R2(Fup)=0.8516,均接近1,回归效果显著,验证了铣削力模型的合理性。【结论】通过对比相同切削参数在不同工艺条件下产生的切削力变化,可知顺铣加工稳定性高于逆铣加工。     

螺旋铣削浸渍纸层压木质地板的表面粗糙度

采用正交试验研究螺旋角、进给速度和铣削深度对浸渍纸层压木质地板(强化木地板)表面粗糙度的影响。结果表明:地板表面粗糙度随着螺旋角的增大呈减小趋势,随着进给速度和铣削深度的增大呈增大趋势;各因素对地板表面粗糙度影响的顺序为:螺旋角铣削深度进给速度。综合考虑实际生产效率和切削质量,建议浸渍纸层压木质地板螺旋铣削的铣削参数为:螺旋角70°、进给速度60 m/min、铣削深度0.4 mm。     

竹单板激光切割及其在镶嵌工艺中的应用

为了研究竹材的激光切割性能并得到较优工艺参数,以激光管功率为60 W的激光切割机对刨切竹单板进行激光切割试验,讨论竹材纤维方向及辅助气体压力对切割效果的影响,并采用控制变量法研究喷嘴高度、激光输出功率及切割速度对切口质量的影响。试验表明:垂直于纤维方向切割竹单板难度最大;辅助气体压力越大,越有助于形成较好的切口断面形态;当喷嘴高度为20 mm、切割速度为30 m/min、激光输出功率为48 W时,激光切割厚度为0.5 mm竹单板的切缝宽度适中且碳化层薄,切口质量较好。参考多种中国传统镶嵌式家具图案和样式,结合原料色泽和纹理,设计了3种不同特点的竹单板镶嵌图案,举例说明了竹单板镶嵌图形导入、基材挖槽、竹单板切割、胶压拼合等主要加工过程。     

木材水导纳秒激光加工设备设计与试验

传统木材激光加工技术容易使木材表面产生严重的烧蚀现象并带有残炭等残留物,造成木制品外观和表面质量较差,针对这一系列问题,提出木材水射流辅助激光加工技术,根据拟定的设备总体方案,设计木材水导纳秒激光加工设备,并对其进行加工试验。结果表明:设备设计较为合理,当厚度为2 mm、切割速度为50 mm/s、激光功率为6 W时,水曲柳表面切缝宽度仅为0.18 mm,切缝表面质量较好。     

论多刀轴成型铣削加工在木材加工中的地位和作用

以四面刨为主要代表的多刀轴成型铣削加工是木材加工中应用最为普遍的一种加工形式，主要用于木制品零部件的各种成型加工。经其加工的木制品零部件可获得精确的宽、厚尺寸，截面形状和表面光洁度。１　分类四面刨的分类通常以加工宽度值、刀轴数、进给速度以及切削功率的大小来划分，一般为轻、中、重型三种。衡量四面刨加工能力的主参数，是其加工工件的最大宽度尺寸，其次是进给速度、刀轴数目和切削功率值。１１　轻型四面刨轻型四面刨一般配有４根切削刀轴，其加工宽度为２０～１８０ｍｍ。刀轴的布置方式通常为两根水平刀轴，两根垂…     

表面微织构硬质合金对桦木摩擦特性的影响

微织构是一种改进材料摩擦性能的有效措施。选取桦木为研究对象,在不同载荷和木材含水率条件下,研究了有无织构的硬质合金试样对桦木表面摩擦系数的影响。结果表明,在深度20μm、直径50μm和中心孔间距为150μm的硬质合金表面微织构情况下,其表面的浸润性优于平面,亲水性较强,其表面与桦木间的摩擦系数低于平面与桦木产生的摩擦系数。在木材含水率为40%、载荷为10 N的情况下,平面和微织构的平均摩擦系数分别为0.121和0.043,随着作用载荷的提高,摩擦系数也逐渐提高。合理的微织构形式可以有效降低木材与硬质合金间的摩擦系数。将织构技术应用到木材切削中,可以为木工刀具减磨技术研究提供一条新途径。     

影响框锯锯切粗糙度的机理初探

推导出了框锯锯痕深度公式。该公式表明，齿距、锯料角、锯切速度以及进给速度等因素是影响框锯锯痕深度的主要因素。并分析了各因素对锯切粗糙度的影响机理。在结论中指出，框锯同样有每齿进给量与锯切表面粗糙度相互矛盾这一问题，解决的途径是减小锯料角的角度。     

纳秒水导激光加工木材工艺探讨

【目的】研究纳秒水导激光加工木材工艺,探讨加工过程中加工方向、加工速度、输出功率、加工深度和热劣化现象等对加工质量的影响,获得使纳秒水导激光加工木材达到最佳加工效果各影响因素之间的关系,并论证其加工工艺的可行性。【方法】在对现有激光加工技术的加工工艺和原理进行调查、分析和研究的基础上,设计并制造出木材纳秒水导激光加工试验台。介绍试验台的总体布局原则、试验方法及各部分的主要功能,详细阐述试验台主要组成部分——纳秒激光数控加工试验台、传动试验台的组成和功能,并分析研究纳秒水导激光加工木材的基本原理和微观现象;进行纳秒水导激光加工木材试验,试验过程中随时记录每条加工直线附近产生的现象,加工后多次测量每条直线加工深度并取平均值,绘制顺纹理方向加工速度与加工深度关系、垂直纹理方向加工速度与加工深度关系以及输出功率与加工深度关系曲线。【结果】当输出功率不变时,加工深度随着加工速度增加总体呈双曲线减少的变化规律;当加工速度不变时,加工深度随着输出功率增大而增大;当输出功率较高时,加工深度不会随着输出功率增大而增大,反而呈现出逐渐减小的趋势或保持不变;加工过程中会有炭化现象产生,炭化程度随着加工速度降低和加工深度增加而加重;当加工木材的材质不同时,加工效果存在一定差别,硬质木材的加工效果相对好于软质木材,炭化程度相对较低,加工深度相对较小,加工曲线大致相同,只是曲率存在一定差别。【结论】利用纳秒水导激光加工木材,应严格控制加工速度、输出功率和加工深度之间的关系。当加工深度较大时,应适当增大加工速度,否则加工点附近会有炭化现象产生。纳秒水导激光加工木材工艺具有一定的可行性。     

无卡轴旋切机电磁调速智能数控技术的应用研究

以电磁调速电动机作为丝杆驱动元件的无卡轴旋切机，采用智能数控技术之后，能够根据原木切削外径和单板切削厚度，自动实现变速进给要求。对其智能数控系统的工作原理、技术方法、主要技术参数和实际应用的可靠性措施等方面问题进行了分析研究。     

不同地区光皮桦木材纤维形态特征的研究

对不同地区光皮桦的木材纤维形态特征进行测定分析,结果表明:6个地区中以庆元地区的光皮桦纤维特征最具优势,光皮桦木纤维长度1 884.38μm,宽度32.65μm,双壁厚13.16μm,壁腔比0.41,腔径比0.59,长宽比59.55;且不同地区光皮桦的木纤维长度、宽度、双壁厚、长宽比均存在明显差异,只有壁腔比和腔径比两项指标在不同地区间差异不大。     

LQ-18型锯链切削性能试验台研制

评定锯链的切削性能包括切削阻力、锯切功率、锯切效率以及锯链运转的平稳性等指标。这些指标的测定依赖于可靠的锯链切削性能试验装置。本文在现有LQ—11型锯链切削试验台的基础上,分析总结经验．结合计算机技术、测试技术,设计出性能更加完善的LQ-18型锯链切削性能试验台。该试验台采用了进给速度及链轮轴无级调速的运动形式,能够同时测量三向切削力、驱动链轮轴转矩、转速及进给速度,并且由计算机组成的测试系统直接测量、显示计算测试数据,生成测试报告,提高测量精度及测试效率。该专用锯切试验台结构先进,测试范围宽,测定精度高,重复性好。     

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     

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。