木材切削与刀具

木材切削的基本概念：借助于道具，按预定的表面，切开工件上木材之间的联系，从而获得符合要求尺寸，形状和表面粗糙度的制品，这样的工艺过程，称之为木材切削 木材切削的方式：：锯切，铣削，磨削，钻削，刨削，榫槽切削，车削。 主运动概念：从工件上切除切屑，从而形成新表面所需要的最基本运动 主运动速度的计算公式：V=πDn/（6×104）m/s D——刀具（工件）或锯轮直径（mm） n——刀具（工件）或锯轮转速（mm） 进给运动：使切屑连续或逐步从工件上切下所需的运动，称为进给运动。进给运动可以用不同的进给量来表示 每分钟进给量U：即进给速度单位时间内工件或刀具沿进给方向上的进给量（m/min） 每转进给量Un：刀具或工件每转一周两者沿进给方向上的相对位移（mm/r）。 每齿进给量Uz：刀具每转一个刀齿，刀具与工件沿进给方向上的相对位移（mm/z） 进给速度与每转或每齿进给量之间的关系：U=Unn/1000=Uzzn/1000（m/min） z——铣刀齿数，圆锯片齿数，带锯锯切时为锯轮每转切削齿数 n——刀具（工件）或锯轮转速（r/min） 待加工表面：即将切去切屑的表面 加工表面：刀刃正在切削的表面 已加工表面：已经切去切屑而形成的表面 前刀面：对被切木材层直接作用，使切屑沿其排出的刀具表面 后刀面：面向已加工表面并与其相互作用的刀具表面 侧刀面：前刀面和后刀面的两个侧表面 刀具标注的角度参数 前角γ：前刀面和基面之间的夹角。表示前刀面相对基面的倾斜程度，它主要影响切削的变形。 后角α：后刀面与切削平面之间的夹角。表示后刀面相对切削平面的倾斜程度，它主要影响刀具后刀面与工件间的摩擦。 楔角β：前刀面与后刀面的夹角。它反映了刀具切削部分的锋利程度。 切削角δ：前刀面与切削平面之间的夹角。 γ+β+α= 900 δ=β+α=900-γ 纵向切削：刀刃与木材纤维方向垂直，切削速度方向与木材纤维方向平行的切削。 端向切削：刀刃和切削速度方向均与木材纤维方向垂直的切削。 横向切削：刀刃与木材纤维方向平行，切削速度方向垂直于木材纤维方向的切削。 流线型切削产生的机理：木材在纵向切削时，通常会在刀具刃口发生超前劈裂，超前劈裂随着刀具刃口的前进而前进，就产生了连续带状切削。 超前劈裂的原因：刀具刃口前进时，木材纤维在刀具刃口的斜前方接近与纤维垂直的方向上产生剪切滑移，同时沿刃口的切削线上还受到横向拉伸力的作用。 压缩型切削产生的机理：随着刀刃的前移，犹豫切削角比较大，被切下的木材受到前刀面剧烈的推压作用，并不发生超前劈裂，但切削从方向上向内发生剪切滑移，并且每一个滑移的部分被分别压缩成卷曲型，这样切屑整体看是一个连续带状的，其实是由一段一段的切屑构成的。 剪切型切削产生的机理：刀具刃口一开始切入木材，刀具前刀面的木材被慢慢地压缩，因受到平行于纤维方向上的剪切力的作用而引起剪切滑移，随着刃口的前移，由压缩引起的剪切滑移，将在靠近刃口的地方保持一定的间隔而断续发生。 刀具温度升高的结果：①刃口温度上升会加快刀具的磨损②刀体不均匀的温度分布，会使刀具丧失其原有的稳定性。前者是由于刀具材料在高温是硬度降低，或发生热劣化；或者与刀具自身的热膨胀系数和热应力有关。 木材切削表面缺陷产生的原因：①切削加工机械，刀具等切削原因，不可避免产生的缺陷②由于切削加工机械，刀具等调整不良，切屑参数调整不当及刀具切削刃磨损而产生的缺陷③被切削材料的组织构造的不规整或材质不均匀等产生的缺陷。 切削分为变形力，分离力和摩擦力 变形力：在切削过程中，由于切削及刃口附近木材的变形，作用在刀具在有变形阻力克服变形阻力的力。 分离力：切削从工件上分离的过程中，需要消耗切削力，对刀具具有的分离阻力，克服分离阻力力。 摩擦力：前刀面与切削之间，后刀面与加工表面之间存在摩擦阻力，克服这个摩擦阻力的力。 木材密度与切削阻力之间的关系和木材含水率与切削阻力之间的关系图：P28 后角与切削阻力的关系：P30 夹锯现象：锯子在锯切时，如果锯路的名义宽度与锯身的厚度相等，会因为锯路壁上木材的弹性恢复，锯路壁将产生较大的压力，使锯身摩擦发热，甚至被木材咬住不能工作，就叫夹锯。 防止夹锯的措施：主要是加大锯路使锯路宽度大于锯身厚度。①将锯身制成梯形断面使齿缘厚度大于锯身的厚度②将齿刃压扁，使齿刃宽度大于锯身的厚度，此法叫压料③将齿刃轮流向左右拔弯以增大锯路的宽度，此法叫拔料。 三种辊压锯身的方法： 辊弯势法：最大辊压力在锯背，从而锯背金属获得最大塑性变形。锯条张紧后，锯齿部分增大的预张紧应力仍不足以补偿锯齿部分的应力下降。 辊圆势法：在锯身中部施加滚压力，相应这部分材料的塑性变形大于锯身两侧。因为锯条张紧后锯齿和锯背部分的辊压应力大于锯身中部。 辊弯势和圆势法：锯身中部和背部同时重压。这两部分锯身的变形亦相应大。当锯条张紧后产生的锯齿部分的预张紧力补偿了锯条工作后锯齿部分应力的下降。从而保证了锯齿的稳定性工作，同时锯片应力也不致过大。 降低锯片噪声的措施：①改变基体和锯齿的结构，比如开A消音槽B降低齿槽的深度或采用不等深度齿槽的锯片C锯齿交错配置等②改变锯片的参数：A修正锯片的适张度，合理的适张度会减小锯片的震动B在满足使用要求的前提下，缩小锯片直径，降低锯切高度C在满足使用要求的前提下，降低锯片的转速，减小齿尖的线速度。 三种铣削分类： 圆柱铣削：切削刃平行于铣刀旋转轴线或与其成一定的角度，切削刃工作时形成圆柱表面。 圆锥（角度）铣削：切削刃与铣刀轴线成一定的角度，切削刃工作时形成圆锥表面。 端面铣削：切削刃与铣刀旋转轴线垂直，切削刃工作时形成平面。 根据铣削时刀具具有几面切削刃参加切削，可以把切削分为:①开式铣削（一面切削刃参加切削）②半开式铣削（两面切削刃参加切削）③闭式铣削（三面切削刃参加切削）。 中波纹高度：

R:铣刀半径 w:铣刀切削的角速度 t：刀齿转过wt角所需的时间 Uz：每齿进给量（此处等波纹长度） C：波擦汗给你所对应的弦长 铣刀的分类： 按装夹方式分 套装铣刀 柄铣刀 按结构形式分 整体铣刀 装配铣刀 组合铣刀 按铣刀齿背形式分 铲齿铣刀 尖齿铣刀 非铲齿铣刀 按加工用途分 平面铣刀 开榫铣刀 成型铣刀 按铣刀外形分 圆柱铣刀 圆榫铣刀 圆盘铣刀和柄铣刀 铲齿量（齿背曲线下降量）它是指齿背曲线在一个刀齿中心角（ε=2π/Z）,距离外圆周的下降量。 选用铣刀的依据： 被切削材料的性质：木材：它是一种自然生长的，由木纤维按一定方式排列组合的天然高分子材料，木材最大的一个性质就是各向异性，因此实木切削加工时存在纵，横，端向和过度切削的区分。 木质复合材料：它是通过木材单体，如刨花，单板或纤维等，通过胶黏剂在一定的温度和压力下复合而成的复合材料，其性质由木材单体，排列方式和胶黏剂的性质决定。切削加工性质也因为其结构和添加剂的比例与性质而不同。 钻头的三大部分： 尾部（包括钻柄，钻舌）：钻头的尾部除供装夹外，还用来传递钻孔时所需按钮。 颈部(钻颈)：位于钻头的工作部分与尾部之间，磨钻头时颈部供砂轮退刀使用。 工作部分：包括切削部分和导向部分，切削部分担当主要的切削工作，钻孔时导向部分起引导钻头的作用，同时还有钻头的备磨部分。 根据钻削进给方向与木材纤维方向夹角的不同，可以把钻削分为横向钻削和纵向钻削。 钻头的结构要求：①切削部分必须要有合理的角度和尺寸②钻削时切削能自由的分离并能方便及时由的排屑③便于多次重复刃磨，重磨后切削部分的主要尺寸和角度不变④最大的生产率和加工质量。 盘式磨削可分为：立式，卧式和可移动式三种。 砂纸（布）由磨粒，基体和粘结剂三种成分组成。 磨具组织分为紧密，中等和疏松三种。 影响磨削表面质量的因素： ⑴ 磨削速度：①随磨削速度的增加，磨削表面不平度的高度减小②单位时间内参加切削的 磨粒数量多，所以磨削表面上的刻痕多，则相邻刻痕之间的残留面积减小，表面粗糙度下降③磨削速度的提高应控制在一定的范围内，以避免由于磨削速度提高引起磨削温度的急剧上升而使木材工件烧焦。 ⑵ 进给速度：工件的进给速度越大，加工表面的不平高度加大，加工磨粒刻痕数减少，残 留面积加大，表面粗糙度加大。 ⑶ 磨具粒度：这是影响磨削粗糙度的主要因素，磨料粒度越大，磨削表面粗糙越小。 ⑷ 磨削压力:磨削压力加大，磨削深度增加，磨削表面质量下降。 ⑸ 木材工件的性质：性质不同即磨削质量不同。同一树种，当含水率增加时，加工表面不 平度加大。当顺纹磨削时，刻痕明显，横纹磨削时，由于纤维被割断，故起毛严重。 ⑹ 磨具横向振动：可以获得较高的磨削表面光洁度，而且单位时间内的磨削用量也提高。 因此宽带砂光机中，砂带可以采用横向振动。由于砂带的横向振动是往复的，所以磨粒运动方向经常被改变，从而造成单位时间内参加磨削而不在同一轨迹上的磨粒增加，相邻刻痕间的残留面积减小，加大表面光洁度，其次，由于横向振动使磨粒在不同方向上受力，易使变钝磨粒脱落，即提高砂带的自身能力，磨具也不易堵塞，从而提高了单位时间的磨削用量，表面光洁度也好。 ⑺ 磨削用量的合理分配 改变后角的方法： 在旋切过程中，刀架带着旋刀一起只做水平直线进给运动，这种刀架称为第一类刀架 改变刀架的结构，使旋刀在旋切过程中不仅有水平的进给运动，同时还能自动地绕着通过卡轴轴心线的水平面与旋刀前面的延伸面相交的直线做转动，以改变旋刀的后角，这种刀架称为第二类刀架 压尺分为：圆棱压尺，斜棱压尺和辊柱压尺。 木工刀具的特点：大多数木工刀具是在不连续切削状体下工作的，而且木材是构造不均匀的各向异性材料 ，这就使的木工刀具的切削速度多高于金属切削刀具，具承受的冲击也大于金属切削刀具。 木工刀具磨损三个阶段：1.经研磨就出现微小缺陷的初期磨损阶段2.持续磨损阶段；3.磨损增大引起切削热增加的急速磨损 刀具耐磨损技术：1.提高刀具耐机械擦伤磨损的能力；2.提高刀具抗腐蚀磨损的能力 刃磨砂轮 一般碳素工具钢和合金工具刀具刃磨，多选用磨料为棕刚玉(GZ） 高速钢刀具刃磨还可选用白刚玉砂轮(GB）或铬钢玉砂轮（GG) 硬质合金刀具刃磨要用绿色碳化硅（TL）或人造金刚石（JR）砂轮 选择和使用砂轮时应遵循原则：1.使用前，检查砂轮有无缝隙，检查砂轮同轴度和振动度。2.保持砂轮表面清洁3.高速钢材料的刀具宜采用软的刚玉砂轮刀磨4.使用金刚石砂轮刃磨硬质合金刀具时，不能与碳钢刀体接触，否则砂轮会被阻塞。钢质部件可以使用陶瓷或者金刚砂为磨料的砂轮进行磨削5.金刚砂砂轮转速一般为：28~32m/s,刚玉砂轮转速一般为15~22m/s