[木工刀具设计] 刨削原理与刨刀切削力的计算 看全部

1 刨削原理分析

在木材的切削过程中,通常将刨削看成是主运动在进给线上分运动的方向与进给运动方向相反的逆铣过程[12],如图9所示。在切削过程中,刨刀高速旋转,同时压板挤压木料,通过上、下送料辊使物料与刨刀充分接触,完成刨削。

刨削过程中,刀具绕中心进行回转,受力分析时可将其看成刨刃做圆周运动,由于转速很高,可以近似看做是一个高速切削的圆周进行切削,任取一点A进行受力分析,如图10所示,对木材的作用力有主铣削力Fx和垂直铣削分力Fy,而进给力Fv可以分解成沿切线方向的进给分力Fv2和沿法线方向的进给分力Fv1,Fv2的方向与刃具回转方向相反,其大小等于Fx与Fy在切线方向上的分力,Vf是进料速度,其方向为进料方向。

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[size=0.8em]图9 刨刀逆铣示意图
[size=0.8em]Fig.9 Schematic diagram of plane cutter reverse milling

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[size=0.8em]图10 刨切切削力分析
[size=0.8em]Fig.10 Planing cutting force analysis

4.2 刨刀切削力的计算

木材切削力的大小与切屑厚度、树种、含水率、切削速度、刀具锐利程度、切削角、后角等存在一定函数关系,计算过程中多采用文献[9]中的切削力公式并结合一些实际数据而得到的经验公式。

以东北地区种植的小径松木为例,刨刀转速n为6 000 r/min,切削角δ=30°,木材含水率为15%时,木材含水率修正系数aω=1.0,取工时为3 h的刀具锐利系数aq=1.15、ah=1.60,切削圆直径D=135 mm,纵向取A∥=0.020、B∥=0.007、C∥=0.55、H∥=0.066,刨削厚度为5 mm。求解参数如下:

1)单位切削力

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(8)

2) 切削速度

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(9)

3) 主铣削力

Fx=Ke

(10)

将上述参数带入式(9)求得V=42.39 m/min,带入式(8)求得单位切削力为K=4.307 MPa,带入式(10)求得主铣削力为Fx=21.535 N/mm。

由于刨切前已经有一道锯切工序,因而这部分所下尺寸并不大。其作用一是将锯切工序残留下来的各种缺陷刨削干净,作用二是通过精刨将其表面质量提高到所需要的程度[13]。

资料摘自:小径木梯形板锯刨机结构设计与研究
马 岩,王 刚,宋文龙*,杨春梅,曲 文,蒋 婷,缪 骞