第一章木材切削基本理论

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
简单切刀的构造
三、简单切刀的构造
切刀的角度参数: α――后角,是切刀后面与
加工表面所成的夹角。 β-―刃角,或称锐利角,是
切刀前面与切刀后面的夹 角。 γ――前角,是切刀前面与 Y轴的夹角。 δ――切削角,是切刀前面 与加工表面的夹角。
三、简单切刀的构造
当前刃与切刀的侧面垂直时,称此刃 为直磨刃,反之称为斜磨刃。
第三节 锯齿的结构
一、齿刃和锯口宽度
锯齿的齿刃在结构上分为前刃和侧刃,每 个齿刃可以看成一个简单切刀。
一个锯齿可以看成是由多个简单切刀组ห้องสมุดไป่ตู้ 的。
锯齿的各齿刃在不同条件下进行工作,亦 即齿刃的工作可以分解成不同的简单切刀 进行不同类型的基本切削。
根据锯木类型,
纵截:前刃-截断切削
侧刃-横向切削
四、基本切削
概念: 用简单切刀进行的切削称为基本切削。 基本切削的过程:简单切刀沿X-X轴向运动,进
入木质表面切下一部分木材的过程。 基本切削的产物-刨片。 刨片有三个主要尺寸:厚度e,长度l,宽度b。 切削运动:切刀在加工木材的表面上沿X-X轴运
动,发生刨片的剥落,这种运动称为切削运动,
K——切削阻力系数,或称单位切削阻力 (N/mm2)。
K决定于木纤维方向,木材种类,切刀形状等各 种因素。
考虑这些因素时,K值可写成下面的形式:
K KcKgKoKeKB
式中:Kc ——与切削类型有关的基本切削阻
力系数,或称基本单位切削阻力。
Kg——是考虑不同树种影响切削阻力值的 系数。松木是标准试验用材,故松木的
横截:前刃-横向切削
侧刃-截断切削
锯口宽度: 当利用薄锯板工作时,在锯齿 前刃的后面,后角大于零。但 在锯齿侧面,侧刃后角等于0。 此时锯齿的侧面与锯口壁发生 摩擦,这种现象称为夹锯现象。 为了减少摩擦,必须使锯口宽
度大于锯板厚度,
可用三种方法增加锯口宽度。
第一种方法是将锯板做成梯形 断面(图b)。
第一节 锯木
一、锯木的定义、类 型和锯
锯木的定义:锯木是 顺木纹或横木纹把木 材锯开的过程。
锯口:为了把木材锯 开,或把一部分木材锯 掉,要在其上锯出一个 窄的缝隙,叫锯口。
锯口描述:
锯口有三个边。其中 两个边ab和cd是彼此 平行的,称为锯口壁。 第三个边bc,称为锯口 底。锯口壁的平面,称 为锯截平面。
切削运动的速度称为切削速度,用v表示,它是切刀运动速度和纵向送料速度的和。
木材切削的运动方式:[5] a-切削运动与送料运动交
错进行;
b-切削运动与送料运动同 时进行;
c-旋转切刀; d-转盘;
五、木材切削的类型
1.有屑切削 无屑切削 2.开式切削 半开式切削 闭式切削
五、木材切削的类型
锯木过程是锯在锯口 壁之间进行运动,不断 地把木材切成小刨片 (锯屑),并从锯口中 将其抛出的过程。
锯木类型:
锯木有三种类型:
锯截平面或锯口与木纤维方向平行,称为纵 截,或称纵向锯木 。
锯截平面或锯口与木纤维方向垂直,称为横 截,或称横向锯木 。
锯截平面或锯口与木纤维方向互成一定角 度,称为斜截,或称斜向锯木 。
这两个面组成前切削刃OO’。
侧面(或称侧爬棱)AOB和 A’O’B’与前面的交线是侧切削 刃AO和A’O’。
齿间凹处称为齿仓。 h0称为 齿高。t称为齿距。
齿仓的作用是临时储存锯屑。 [2]
锯齿形状和大小根据锯木条件和 切削特点来选择。
三、简单切刀的构造[3]
前面、后面、前刃; 侧面、侧刃; 加工表面;[4]
刨片沿MO分离时的木材强度决定于木材的物理技术性能,特别 是木材纹理的方向。
法向压力N1与切刀角度、刨片 的横截面积、木材材性、木纹 方向等因素与关。
木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性 变形而引起的。利用钝切刀工作产生的压力要大 于锐利的切刀工作产生的压力。此外N2随着后角 的减少而增大。因此为了减小切削阻力,应增大 后角。
所消耗的切削功为 :
A P1 L0 (N m)
或:
P1
A L0
等式两边同除以刨片的断面积be:
P1 A eb ebL0
P1 A eb ebL0
上式左边是一物理量,是刨片单位横截面积上所 承受的平均切削力,称为切削比压,单位是 N/mm2。
上式的右边是另一个物理量,即切削单位体积的 刨片所消耗的切削功,称为切削比功,单位是 J/mm3。
90
后角为: 90
2
2
由上式可看出,无论切削角或后角都取决于锯齿的刃角。
为了增大锯齿的强度,根据经验,双向对称锯齿的前刃刃角应取为 50-60度。
对于单向、非对称齿,其前刃切削角为95-105度,刃角40-45度。
锯齿的侧切削刃刃角,无论是双向、对称齿,还是单向、非对称齿都 是45-60度,而硬木可取70度。
图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为P0,送料力 是木材在送料方向上对切刀的压缩阻力,一般认 为它就是送料阻力,即 PH P0
根据实验数据,锋利的切刀可取: PH (0.4 0.6)P1
磨钝的切刀可取: PH (0.6 1.0)P1
三、切削功、切削比功和切削比压
设L0为一次切削中所切下来的刨片长度,即 切刀一次切削所经过的路程。则一次切削
摩擦力F1和F2的大小,决定于压力N1和N2以及摩 擦系数和加工表面的状态等。
在一般情况下,切削力P1是N1,N2,Pn的函数。

P1 f (N1, N2 , Pn )
对切削力P1有影响的因素中,N1起主要作用。
N1决定于刨片的横截面积,故计算切削阻力的公
式可写成
P1 Kbe
式中:be——刨片宽度乘以刨片厚度;
由于侧切削刃的后角为0度,所以侧切削刃的切 削角等于其刃角。后侧切削刃的刃角是 ,它与 前刃倾斜角 0 有关, 0表示前刃在木纤维方向上的 倾斜程度。愈小, 0则愈大,则锯齿在锯口底的切 削条件将愈坏(如图d)。
横截锯的锯齿角度数据见表1-6。在刀具制造过 程中要充分考虑各切削刃的角度参数。
横截时前切削刃是一个斜的刃,称为斜磨刃,它进行横向切 削,刨下刨片。它的工作条件很不好。为了改善这种状况, 采用了具有混合锯齿的横截锯。这种横截锯的锯齿有两种: 一种是专门进行截断切削的切齿。另外是每隔数个切齿,中 间加一个刨齿,它起刨的作用。
一、切削力和切削阻力 切削过程受力分析
在上述外力中,法向压力N1是最大的,N1与X-X轴的方向决定于 切刀切削角的大小。切削角愈小,则在X-X轴上的分力愈大。因此为了 减小切削阻力,应采用不大的刃角和后角。
刨片沿MO分离是由于法向压力的作用结果而产生的,因此它的 大小与刨片的横截面积和木材的坚实性(材性)有关。
森工机械与装备
第一章 木材切削基本理论
第一章 木材切削基本理论
研究木材切削基本理论的意义:
任何一种采伐机械的生产效率和工作可靠 性以及耐久性,都与切削器(刀具)的结构 和参数有着密切的关系。
为了合理地选择切削器的结构和主要参数, 则必须首先研究和掌握木材切削的一般规 律和原理。这是本章讲授木材切削基本理 论的主要目的。
四、切削功率
由公式:
P1
A
eb ebL0
K P1 eb
可知: K A ebL0
设一秒钟内刀下的刨片体积为O(m3/s),则每秒所 消耗的切削功为 :
As KO
即切削功率为
N KO 1000
根据切削力P也可求得切削功率:
N Pv 1000
由此可得切削力的另一表达式 :
P KO (N) v
对于具有单面齿的框锯,锯口宽度大于锯板厚度 0.4-0.75mm;对于直径为1000mm以内的圆锯为 0.4-0.7mm;超过1000mm的圆锯为0.9-1.2mm。
锯截干材或硬材应取小一些;锯截湿材或软材应 取大一些。
若锯板的刚度很小,甚至有侧向摆动,则锯口宽 度应增大。
压料的锯齿锯板厚度较拨料齿应小20%。拨料量 与压料量的推荐值见表1-5。
结构特点:
刨齿前切削刃是直磨刃,前切削刃的切削角小于 90度,保证锋利。刨齿不拨料,其高度略低于切 齿0.5-1mm。目的是为了先让切齿接触木材,将 木纤维切断,进行截断切削,形成锯口壁,后让 刨齿进行横向切削,将锯口底的木片刨下来。
由于横向锯木时,在锯口壁的木纤维是被截断的, 因此锯口壁平面的摩擦阻力很大,锯齿必须拨料。
切削方式不同,KB的变化趋势相反 木材的湿度对木材的机械物理性能有很大的影响。随着木
材含水率的增大,其极限强度降低。 在锯木时(闭式切削)结果相反。这是由于,锯木属于闭
式切削,当湿度增高时,锯口中的木纤维和锯屑膨胀,使 切刀与木纤维间的摩擦阻力增加,使切削阻力增加。
二、送料力和送料阻力
木材切削时,切刀后面对加工表面有一个 压力,这引起木纤维的弹性压缩,因此当 切刀在加工表面法向移动时,它遇到压缩 阻力,即送料阻力。送料阻力垂直于加工 表面和切削运动方向。
Kg =1,而其它树种的值见表1-2。
K0——是考虑切刀锐利程度的系数。 切刀锐利程度根据切刀在磨锐后的工作小时数来
确定。对于刚刚磨好、开始工作的切刀来说,其 K0 =1,以后时间的K0见表1-3。
K够0充值分的和测精定确还,比故较有粗待放今,后其进选一择步条研件究和、根试据验尚和不 确定。
切削力:施加于切刀或被加工木材上的,给予切 削运动的外力称为切削力。
为了改变刨片厚度, 木料有相对运动VH, VH可分解为:
纵向送料运动Vo— X-X轴方向的运动; 法向送料运动Va— Y-Y轴方向的运动;
为了加宽加工表面的 宽度,还需Z-Z轴方 向的运动—侧向送料 运动。
纵向送料能增加或减少刨片的长度,法向送料可增加刨片的 厚度,侧向送料运动增加加工表面的宽度。
作用到切刀上的切
削力随切刀进入木材内
的深度成正比例地增加。 当进入木质深度为L0时, 其最大值为Pmax。然后, 当刨片剥离的瞬时,降 为0。
切削阻力合力的组成: 假设切削过程中,切削
阻力的合力为Pp,设该 力直下的分述水力外平 为 力P分 合0力 成。为的Pp:P是1切,由刀垂 前刀切刀在后面后刀O点面的面前,摩法 的 面即擦向 法 摩切力压 向 擦刀力压力F2前。力NF11切,此N,2削切外切,, 刃处有切断木纤维时所 遇到的切削阻力Pn。
二、横截锯的锯齿
横截锯的锯齿(图c和d),其侧切削刃进行截断切削, 形成锯口壁。侧切削刀在横向锯木中受到的切削阻力最大。 为了减少侧切削刃所受到的阻力,提高锯齿的强度,并且 使侧切削刃早一些切断木纤维,应使横截锯的锯齿前刃切 削角大于90度,侧切削刃的刃角小于90度。
对于双向、对称齿,其前刃切削角为:
3.基本切削的类型: 截断切削、纵向切削、横向切削
第二节 基本切削参数
一、切削力和切削阻力
刨片形成过程: 切刀在切入木质中时,
沿X-X平面剥下刨片,刨 片厚度为e。切刀用其前 面OA给木材以压力。随 着切刀切入深度的增加, 作用到刨片上的压力也不 断增长。当这个压力超过 纤维强度时,引起刨片顺 OM平面剥离,切刀再继 续进入下一个深度,再剥 离下一个刨片。
Ke——是考虑刨片厚度的系数,可根据经 验公式求得:
对于截断切削:
1
Ke e 3
对于纵向切削和横向切削: 1 Ke e 2
上式中的刨片厚度e的单位是mm。例如当 e=0.5mm时,截断切削的Ke 约为1.25,而 其它两种切削的Ke约为1.4。
KB——是考虑木材湿度的系数,它的选取范围列在表1-4 中。
锯木所使用的工具是锯,它由锯板和锯齿 组成。
按锯木类型的不同,锯有两种: 横截锯,是用于横向锯木的锯; 纵截锯,是用于纵向锯木的锯; 锯按其形状和运动方式分类: 圆锯、刀锯、框锯、带锯、链锯。
[1]
二、锯齿的组成
锯齿是一个窄的复杂切刀。
锯齿有前面(或称前爬 棱)AOO’A’、后面(或称后爬 棱)BOO’B’。
第二种方法是将锯齿前切削刃 的长度做成大于锯板厚度(图 c)。这种方法一般应用在纵截 锯上,称为压料。
第三种方法是锯齿依次向左右 偏斜(图d),这种方法称拨 料,一般在齿高的1/3处进行拨 料,它可应用于纵截锯或横截 锯上。
C--压料 D—拨料 B—梯形断面
锯口宽度的选择与木材的湿度和硬度有关,而木 材的湿度和硬度又与季节(温度)和树种有关, 此外锯口宽度也与锯的类型有关。
相关文档
最新文档