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切削参数对竹材切削力影响的研究

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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2008-8-22 11:54:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    切削参数对竹材切削力影响的研究

    杨永福,习宝田,李黎
    (北京林业大学北京市木材科学与工程重点实验室,北京100083)

    摘要:研究了竹材切削不同刀具前角、切削量与切削速度对切削力的影响。刀具前角对主切削力的影响较为显著,随刀具前角的增大,所需主切削力明显减小。主切削力与切削量成正相关关系。切削速度对切削力的影响不大。
    关键词:竹材;切削力;切削参数
    中图分类号:S795.08文献标识码:A文章编号:1001-036X(2005)03-0013-03

    Study on the effects of cutting parameters
    fo rbamboo on cutting forces

    YANG Yong-fu, XI Bao-tian, LI Li
    (Beijing Forestry University, Key Laboratory for Wood Science and Engineering,
    Beijing 100083, China)

    Abstract: The effects of cutting parameters, the tool rake angle, cutting thickness and speed, for bamboo oncutting forces are studied on this paper. Rake angle of the tool has a significant effect on the parallel tool force.The parallel tool force decreases with the increase of the rake angle of the tool. It is positively correlative withthe cutting thickness. The effect of cutting speed on cutting force is not significant.
    Key Words: bamboo; cutting force; cutting parameter

    竹材切削加工在竹材工业化加工利用中占有重要位置。合理的切削加工工艺必须建立在对材料切削性能深刻认识的基础上。在研究竹材物理特性对切削力影响的基础上,本文进一步研究了竹材切削参数对切削力的影响。这是竹材加工性能研究的部分内容。
    1.刀具前角对竹材切削力的影响
    实验条件:竹材密度p =0.855g/cm3,含水率MC。4%(北京,1月份,相对空气湿度30% -70%),切削量d=0.25mm,切削速度v=6.33m/s,刀具后角a=100,径面纵向切削。

    1.1不同刀具前角时的实时切削力
    采用不同刀具前角在上述条件下切削,用OAms的采集速度对切削力进行实时采集,所得切削力曲线如图1所示。
    图1不同刀具前角实时切削力曲线

                                   
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    由图1可知,刀具前角较小时,刀具楔角较大,主切削力不够稳定,但由于耳,一耳ztgY较小(如图2),即主切削力对法向切削力的影响较小,法向切削力比较稳定。而当刀具前角较大时,视角较小,主切削力对法向力的影响较大,法向切削力不够稳定。
    图2道具前角对法向力的影响

                                   
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    1.2不同刀具前角平均切削力
    不同刀具前角时切削8次的平均切削力如表1所示。
    表1不同刀具前角时的平均切削力

                                   
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    刀具前角y 30’时,其对切削力的影响较大,y >30‘时,法向力基本为0,主切削力随刀具前角的增大而减小,但变化幅度较小。
    对表1数据进行数学回归(如图3)后,刀具前角对切削力的影响可用下式表示:

                                   
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    图3平均切削力回归曲线

                                   
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    2切削量对切削力的影响
    实验条件:竹材密度P=0.855g/cm',含水率MC-4%(北京,1月份,相对空气湿度30%-70%),刀具前角Y=450,后角a= 100,切削速度v二6.33m/s,径面纵向切削。

    2.1不同切削f时的平均切削力
    在上述切削条件下选不同切削量进行切削力测试,得到实时切削力曲线。每种切削量取8条曲线计算切削力平均值如表2。
    表2不同切削f时的平均切削力


                                   
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    切削量对主切削力Fz的影响较为明显,随切削量的增加,主切削力明显增加。切削量较小时,主切削力随切削量的增加幅度较大;切削量较大时,主切削力随切削量的增大幅度降低。根据对屑片形态的观察,当切削量d>0.25mm时,随着切削量的增大,出现超前劈裂,d)0.5mm时,出现明显的超前劈裂。

    2.2切削t与切削力的数学关系
    对表2平均切削力进行对数回归,得图4所示回归曲线。
        回归方程为:

                                   
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    图4切削量与切削力的数学关系


                                   
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    3切削速度对切削力的影响
    实验条件:竹材密度p =0.855g/cm',含水率Mc4(北京,1月份,相对空气湿度30%-70%),切削量d = 0.25mm,刀具前角y =450,后角a二100,径面纵向切削。
    不同切削速度对应的平均切削力及回归曲线如图5。
    图5切削速度对切削力的影响

                                   
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    由图5可知,随切削速度的增加,主切削力略有减小,但其影响不大。其关系为:


                                   
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    4结论
    刀具前角对法向力的影响较小,对主切削力影响较大,主切削力F:随刀具前角Y的增大(楔角p减小)而减小,二者的关系为:FZ=-6.892Ln( y)+30.861 N, (R2“0.8892)
    主切削力Fz随切削量d的增大而增大,当切削量较小(d0.25mm)时,主切削力增幅明显,当切削量较大时(d>0.375mm)时,切削过程中出现超前劈裂,主切削力增幅较小,二者的关系为:FZ=0.9031n(d)+6.042 N, (R2=0.9776)
    法向切削力Fy随切削量d的增大而减小,当切削量较小(d0.25mm)时,法向力减幅明显,当切削量较大时(d>0.375mm)时,切削过程中出现超前劈裂,法向力减幅较小,二者的关系为:FY=-0.8251n(d)+0.311 N, (R2=0.8643)
    切削速度对切削力的影响不大,随切削速度的增大,主切削力略有减小,二者关系为:FZ=-0.0195V+5.0974 N, (R2=0.8411)

    [考文献]
    [1]张齐生.中国竹材工业化利用【M].北京:中国林业出版社,      1999.
    [2]周芳纯竹材培育学[fml.北京:中国林业出版社,1998.
    [3]赵仁杰.竹材人造板工艺学[fMl.北京:中国林业出版社,2002.
    [4]南京林产工业学院.木材切削原理与刀具[[M].北京:中国林业出版社,1983.
    [5]杨永福,习宝田竹材物理特性对切削力的影响闭.北京:木材加工机械,2005 (2).
    [6] Peter Koch, Utilization of the Soumem Pines [M]. U.S. Govern-ment Printing Office, 1972.
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