木材切削基本理论课件.pptx

木材切削基本理论 第一节第一节 锯木锯木一、锯木的定义、类型一、锯木的定义、类型和锯和锯锯木的定义：锯木是顺锯木的定义：锯木是顺木纹或横木纹把木材锯木纹或横木纹把木材锯开的过程开的过程锯口：为了把木材锯开锯口：为了把木材锯开,或把一部分木材锯掉或把一部分木材锯掉,要在其上锯出一个窄的要在其上锯出一个窄的缝隙缝隙,叫锯口 锯口描述：锯口描述：锯口有三个边其中两锯口有三个边其中两个边个边abab和和cdcd是彼此平行是彼此平行的的, ,称为锯口壁第三称为锯口壁第三个边个边bc,bc,称为锯口底称为锯口底锯口壁的平面锯口壁的平面, ,称为称为锯锯截平面截平面锯木过程是锯在锯口壁锯木过程是锯在锯口壁之间进行运动之间进行运动, ,不断地不断地把木材切成小刨片（锯把木材切成小刨片（锯屑）屑）, ,并从锯口中将并从锯口中将其其抛出的抛出的过过程 锯木类型：锯木类型：锯锯木有三种木有三种类类型型:锯截平面或锯口与木纤维方向平行锯截平面或锯口与木纤维方向平行,称为纵截称为纵截,或称纵向锯木或称纵向锯木 锯截平面或锯口与木纤维方向垂直锯截平面或锯口与木纤维方向垂直,称为横截称为横截,或称横向锯木或称横向锯木 。

锯截平面或锯口与木纤维方向互成一定角度锯截平面或锯口与木纤维方向互成一定角度,称为斜截称为斜截,或称或称斜向锯木斜向锯木 锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成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：按锯木类型的不同，锯有两种：横截锯横截锯,是用于横向锯木的锯；是用于横向锯木的锯；纵截锯纵截锯,是用于纵向锯木的锯；是用于纵向锯木的锯；锯按其形状和运动方式分类：锯按其形状和运动方式分类：圆锯、刀锯、框锯、带锯、链锯圆锯、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是一个窄的复杂切刀锯齿有前面锯齿有前面(或称前爬棱或称前爬棱)AOOA、后面、后面(或称后爬棱或称后爬棱)BOOB这两个面组成前切削刃这两个面组成前切削刃OO侧面侧面(或称侧爬棱或称侧爬棱)AOB和和AOB与前面的交线是侧切削刃与前面的交线是侧切削刃AO和和AO齿间凹处称为齿仓齿间凹处称为齿仓 h0称为齿称为齿高t称为齿距称为齿距齿仓的作用是临时储存锯屑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、简单切刀的构造三、简单切刀的构造3前面、后面、前刃；前面、后面、前刃；侧面、侧刃；侧面、侧刃；加工表面；加工表面；4简单切刀的构造三、简单切刀的构造三、简单切刀的构造切刀的角度参数：切刀的角度参数：后角后角,是切刀后面与是切刀后面与加工表面所成的夹角。

加工表面所成的夹角刃角刃角,或称锐利角或称锐利角,是切是切刀前面与切刀后面的夹角刀前面与切刀后面的夹角前角前角,是切刀前面与是切刀前面与Y轴的夹角轴的夹角切削角切削角,是切刀前面是切刀前面与加工表面的夹角与加工表面的夹角三、简单切刀的构造三、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，当前刃与切刀的侧面垂直时，称此刃为直磨刃，反之称为斜磨刃反之称为斜磨刃四、基本切削四、基本切削概念：概念：用简单切刀进行的切削称为基本切削用简单切刀进行的切削称为基本切削基本切削的过程：简单切刀沿基本切削的过程：简单切刀沿X-X轴向运动，进入轴向运动，进入木质表面切下一部分木材的过程木质表面切下一部分木材的过程基本切削的产物基本切削的产物-刨片刨片有三个主要尺寸：厚度刨片有三个主要尺寸：厚度e，长度，长度l，宽度，宽度b切削运动：切刀在加工木材的表面上沿切削运动：切刀在加工木材的表面上沿X-X轴运动，轴运动，发生刨片的剥落，这种运动称为切削运动，发生刨片的剥落，这种运动称为切削运动，切削力：施加于切刀或被加工木材上的，给予切切削力：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削运动的外力称为切削力。

为了改变刨片厚度，为了改变刨片厚度，木料有相对运动木料有相对运动VH， VH可分解为：可分解为：纵向送料运动纵向送料运动VoX-X轴方向的运动；轴方向的运动；法向送料运动法向送料运动Va Y-Y轴方向的运动；轴方向的运动；为了加宽加工表面的为了加宽加工表面的宽度，还需宽度，还需Z-Z轴方向轴方向的运动的运动侧向送料运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 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：木材切削的运动方式：5a-切削运动与送料运动交错切削运动与送料运动交错进行；进行；b-切削运动与送料运动同切削运动与送料运动同时进行；时进行；c-旋转切刀；旋转切刀；d-转盘；转盘；五、木材切削的类型五、木材切削的类型1.有屑切削有屑切削 无屑切削无屑切削2.开式切削开式切削 半开式切削半开式切削 闭式切削闭式切削五、木材切削的类型3.基本切削的类型： 截断切削、纵向切削、横向切削第二节第二节 基本切削参数基本切削参数一、切削力和切削阻力一、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 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：切削阻力合力的组成：假设切削过程中，切削假设切削过程中，切削阻力的合力为阻力的合力为Pp，设该，设该力的水平分力为力的水平分力为P1，垂，垂直分力为直分力为P0 Pp是由下是由下述外力合成的：切刀前述外力合成的：切刀前面的法向压力面的法向压力N1，切刀，切刀后面的法向压力后面的法向压力N2，切，切刀前面摩擦力刀前面摩擦力F1，切刀，切刀后面摩擦力后面摩擦力F2此外，在在O点，即切刀前切削刃点，即切刀前切削刃处有切断木纤维时所遇处有切断木纤维时所遇到的切削阻力到的切削阻力Pn 一、切削力和切削阻力一、切削力和切削阻力切削过程受力分析法向压力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 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 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 木材作用于切刀后面的压力木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性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于锐利的切刀工作产生的压力此外N2随着后角随着后角的减少而增大因此为了减小切削阻力，应增大的减少而增大因此为了减小切削阻力，应增大后角摩擦力摩擦力F1和和F2的大小，决定于压力的大小，决定于压力N1和和N2以及摩擦以及摩擦系数和加工表面的状态等系数和加工表面的状态等 在一般情况下，切削力在一般情况下，切削力P1是是N1,N2,Pn的函数即即对切削力对切削力P1有影响的因素中，有影响的因素中，N1起主要作用起主要作用 N1决定于刨片的横截面积，故计算切削阻力的公式决定于刨片的横截面积，故计算切削阻力的公式可写成可写成 式中：式中：be刨片宽度乘以刨片厚度；刨片宽度乘以刨片厚度； K切削阻力系数，或称单位切削阻力切削阻力系数，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，考虑这些因素时，K值可写成下面的形式：值可写成下面的形式： 式中：式中： 与切削类型有关的基本切削阻力系数，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Kg =1，而其它树种的值见表1-2K0是考虑切刀锐利程度的系数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切刀锐利程度根据切刀在磨锐后的工作小时数工作小时数来来确定对于刚刚磨好、开始工作的切刀来说，其确定对于刚刚磨好、开始工作的切刀来说，其K0 =1，以后时间的，以后时间的K0见表见表1-3K0值的测定还比较粗放，其选择条件和根据尚不值的测定还比较粗放，其选择条件和根据尚不够充分和精确，故有待今后进一步研究、试验和够充分和精确，故有待今后进一步研究、试验和确定Ke是考虑刨片厚度的系数，可根据经验公式求得：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：对于截断切削：对于纵向切削和横向切削：对于纵向切削和横向切削：上式中的刨片厚度上式中的刨片厚度e的单位是的单位是mm。

例如当例如当e=0.5mm时，截时，截断切削的断切削的Ke 约为约为1.25，而其它两种切削的，而其它两种切削的Ke约为约为1.4KB是考虑木材湿度的系数，它的选取范围列在表1-4中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 切削方式不同，KB的变化趋势相反二、送料力和送料阻力二、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切削运动方向图中切削阻力的合力图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为的垂直分力为P0，送料力是，送料力是木材在送料方向上对切刀的压缩阻力，一般认为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，即它就是送料阻力，即根据实验数据，锋利的切刀可取：根据实验数据，锋利的切刀可取：磨钝的切刀可取：磨钝的切刀可取：三、切削功、切削比功和切削比压三、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。

则一次切削所消耗的切削功为 ：或：等式两边同除以刨片的断面积be： 上式左边是一物理量，是刨片单位横截面积上所承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，单位是片所消耗的切削功，称为切削比功，单位是J/mm3 四、切削功率四、切削功率 由公式：可知：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 ：即切削功率为 根据切削力根据切削力P也可求得切削功率：也可求得切削功率：由此可得切削力的另一表达式由此可得切削力的另一表达式 ：第三节第三节 锯齿的结构锯齿的结构一、齿刃和锯口宽度一、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简单切刀一个锯齿可以看成是由多个简单切刀组成的一个锯齿可以看成是由多个简单切刀组成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。