木塑复合材料正交切削过程中的切削力研究

木塑复合材料是一种环境友好型的绿色复合材料,因其具有防腐防潮、硬度大、可循环利用等优点,深受国内外木材行业的认可,具有良好的发展前景。在对木塑复合材料进行切削加工的过程中,切削力是影响刀具寿命和加工质量的一个重要因素。为了进一步探究木塑复合材料在切削加工过程中切削力的变化特性,基于方差分析和分形理论,分别研究了木塑复合材料切削加工过程中的平均切削力和切削力信号分形维数,并用二者表征静态切削力和动态切削力,切削力信号分形维数越小,动态切削力越稳定。研究结果表明：静态切削力随切削深度的增加而增大,随刀具前角的增大而减小,随一定范围内木粉质量分数的增大而增大;动态切削力信号分形维数随切削深度的增加而减小,随刀具前角的增大而增大,随一定范围内木粉质量分数的增大而增大。因此,在实际生产过程中,较大的刀具前角、较小的切削深度和适当的木粉质量分数有助于降低能耗,提高切削的稳定性。     

刀具前角对木塑复合材料加工表面质量的影响

木塑复合材料(WPC)是一种可重复使用的新型环保材料，在其二次加工过程中，表面易出现凹坑、凸起和波纹，致使表面质量差。本文通过分析WPC加工过程中切削力、切削温度和表面粗糙度，研究了刀具前角和每齿进给量对WPC已加工表面质量的影响。结果表明，随着刀具前角的增大，切向切削力Fx和径向切削力Fy、切削温度逐渐减小，表面粗糙度值逐渐降低，提高了已加工工件表面质量。切向切削力Fx和径向切削力Fy随着每齿进给量的增大而增大，切削温度和表面粗糙度值随着每齿进给量的增大而降低。在高切削力和低切削温度情况下，已加工工件表面质量更优，但同时也出现了能耗高的问题，通过对切削参数的调整来改善以上的问题，对WPC的二次加工提供理论依据指导。     

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。     

11种针叶树材的切削厚度、刀具前角和木材含水率对切削阻力影响的研究

对11种针叶树材在0-90、90-0和90-90三个切削方向的高速直角自由切削的试验研究表明:1)切削厚度、刀具前角和木材含水率对主切削力影响的基本趋势,各树种基本一致,但定量考察有一定的差异;2)三因素影响的阻力比值R_t、R_a和R_w在不同树种中变异不大;3)三因素对切削阻力的影响存在一定的交互作用,在不同切削方向,情况有所不同。     

切削参数对木材切削力的影响

为了提供圆锯片合理设计与使用的依据,对水曲柳、杉木和樟子松3种木材进行闭式切削试验,研究锯齿前角、切削厚度、切削速度等参数对切削力的影响规律。结果表明:主切削力和法向切削力均随锯齿前角的增大而减小,随切削厚度的增加而增大,而受切削速度的影响较小。根据试验结果,提出不同密度木材切削参数设置的建议。     

铣刀前角和切削参数对中密度纤维板 表面粗糙度的影响

通过分析金刚石刀具前角和切削参数对中密度纤维板表面粗糙度的影响，结果表明：随着刀具前角的增大， 切削质量改善；而随着每齿进给量或铣削深度的增大，切削质量均变差；对加工表面粗糙度影响最大的是每齿进给 量，其次为铣削深度和刀具前角。在刀具前角12°，每齿进给量0.5 mm，铣削深度1 mm 的最优参数组合时，MDF 的平均表面粗糙度较低，为3.82 μm。     

切削速度和切削厚度对纤维板切削力和表面粗糙度的影响

研究了纤维板铣削过程中切削速度和平均切削厚度对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明:平行进给方向的切削分力Fx和垂直进给方向的切削分力Fy都会随着切削刃在工件中位置的变化而变化;切削分力Fx的最大值、切削分力Fy正值的最大值与负值的最小值的绝对值,以及表面粗糙度均随着平均切削厚度的增加而增大;高速铣削时的切削分力Fx的最大值、切削分力Fy正值的最大值和负值的最小值的绝对值,以及表面粗糙度均小于低速铣削时;当加工表面粗糙度要求相同时,高速铣削时的平均切削厚度可大于低速铣削时。因此,高速铣削不仅可以提高加工效率,还可以改善表面的加工质量。     

铣刀前角和切削参数对中密度纤维板表面粗糙度的影响

通过分析金刚石刀具前角和切削参数对中密度纤维板表面粗糙度的影响,结果表明:随着刀具前角的增大,切削质量改善;而随着每齿进给量或铣削深度的增大,切削质量均变差;对加工表面粗糙度影响最大的是每齿进给量,其次为铣削深度和刀具前角。在刀具前角12°,每齿进给量0.5 mm,铣削深度1 mm的最优参数组合时,MDF的平均表面粗糙度较低,为3.82μm。     

不同树种木材切削阻力变动模型

根据１１种针叶树材和１５种阔叶树材切削阻力的研究结果，推出不同树种木材主切削力变动模型，描述不同树种木材切削阻力在不同切削条件下变动的规律，并可对此种变动进行估计。模型由三部分组成：不同条件下切削阻力的平均水平；不同树种中切削厚度、刀具前角和木材含水率对切削阻力的影响；不同条件下木材密度与切削阻力的关系。     

15种叶树材中切削厚度,刀具前角和木材含水率对切削阻力的影响

１５种阔叶树材切削厚度、刀具前角和木材含水率对切削阻力的影响进行了研究。针叶树材不同树种中此三因素对切削阻力影响的规律，在阔叶树材中相似表现。在气干到充分吸湿阶段中，含水率对切削力影响的趋势在针叶材和阔叶材中有所不同。     

红松水曲柳木材密度与切削阻力关系的研究

本文继前一报告之后,对红松、水曲柳木材密度与切削阻力的关系做了进一步的研究。主要的结果是:(1)木材密度与切削阻力的关系因树种、切削方向、切削厚度、刀具前角和木材含水率之不同而有差异;(2)切削厚度、刀具前角和木材含水率对密度与切削阻力关系的影响有统一的趋势,而且此趋势可用简单的线性关系表述;(3)木材中密度以外的影响切削阻力因素的分布状况,从株内较大范围看,半径和树高方向不同部位间均未表现出显著差异。     

木材切削阻力测定中刀具锋利程度的控制

本文从木材试样内切削阻力的变异和不同条件下代表一定刀具锋利程度差异的切削祖力差异的变异两个方面,论证了在直角自由切削主切削测定中,通过对木材试样的试切削进行刀具锋利度控制的有效性,并为此种方法的合理运用提供了依据。     

切削方向对木材切削力的影响

以杉木、樟子松、水曲柳等三种木材为试验对象,采用闭式切削方式,研究切削方向对木材主切削力的影响.结果表明:不同切削方向时,木材主切削力大小具有明显的各向异性,主要趋势为端向主切削力最大,横向最小.相同切削方向时,水曲柳主切削力最大,杉木最小;木材不同截面的主切削力呈现规律性变化,但3种木材间的差异较大.     

纤维微米切削理论与微米木纤维形成机理研究

分析了木材在传统切削中由于尺寸效应存在所产生的缺陷,提出微米木纤维加工理论,在微米量级的水平下重新解释木材的切削加工过程与切削方式.并从端向、横向和纵向分别对切削过程进行分析,进而从微观理论上解释木纤维微米级切削时刀具刃口圆弧半径、切削厚度的确定以及刀尖圆弧半径和微米加工厚度的选择.     

15种阔叶树材中切削厚度、刀具前角和木材含水率对切削阻力的影响

１５种阔叶树材切削厚度、刀具前角和木材含水率对切削阻力的影响进行了研究。针叶树材不同树种中此三因素对切削阻力影响的规律，在阔叶树材中有相似表现。在气干到充分吸湿阶段中，含水率对切削阻力影响的趋势在针叶材和阔叶材中有所不同。     

极端重载条件下的高效切削刀具技术应用方法

极端重载切削作业中会因为不良因素而导致切削失效,实践中经常表现出两种失效形式,一是冲击破损失效状态,二是粘结破损失效状态.经深入分析,发现冲击破损的引发因素是因为刀具在工作中受到了极端机械的冲击力而发生断裂破损现象,进而导致切削失效;粘结破损的引发因素是切屑刀具表面与切屑新鲜表面受到超高压的作用下发生冷焊现象,造成刀面...     

木材切削表面粗糙度研究进展及测定方法探讨

木材切削表面粗糙度的影响因素很多且组成复杂,较难进行准确的测定评价。从木材切削表面粗糙度的影响因素、不同测试方法及现行测定评价标准三个方面,对木材切削表面粗糙度相关研究进行综述,基于现状提出了完善木材切削表面粗糙度测定评价方法的建议。     

基于三维显微系统的木材切削表面粗糙度分析

以榆木、杨木和松木为试验材料,采用不同的测试模式、木材切面、放大倍数和切削加工方式对切削表面粗糙度进行测定评价,比较分析上述因素的影响。结果表明:测定模式对于粗糙度值有一定影响;同一树种、同一切面时,磨削表面粗糙度明显低于锯切和旋切,表面粗糙度值为锯切>旋切>磨削;榆木磨削加工中,显微构造明显部位的三切面粗糙度值为径切面>弦切面>横切面;放大倍数与木材显微构造有关,对表面粗糙度值有影响。基于试验结果提出,木材切削表面粗糙度测定评价宜采用先选定被测试件的评价部位,再确定满足精度等级的测试模式的两步法进行。     

11种针叶树木材密度与切削阻力关系的研究

对我国11种针叶树木材密度与切削阻力关系研究的主要结果是:1)11个树种内,木材密度与切削阻力关系的相关性,90-90方向切削普遍明显高于0-90和90-0方向,其回归系数有随树种平均密度增大而增大的趋势;2)种间密度与切削阻力关系的相关性性较种内者高,其回归系数与各种内关系的回归系数的平均值接近;3)切削厚度、刀具前角和木材含水率对种间密度阻力关系的影响表现统一的趋势,即各树种的平均切削阻力越大,密度与切削阻力关系的回归系数越大;4)试验中发现了若干表现密度与切削阻力关系分散性的某些特点的现象。