木材切削原理与刀具之旋切及旋刀.ppt
2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,1,第九章、旋切及旋刀,主要内容：1、单板旋切原理(了解)2、旋切过程中主要角度参数及变化（难点掌握）3、旋刀及压尺的典型结构与安装（重点掌握）修改时间,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,2,第一节、旋切原理,一、概述：旋切主要是用来生产单板的，而单板是厚度均匀的薄片木材，是胶合板的主要原材料。目前，生产单板的主要方法有：旋切、刨切、锯切三种。旋切主要用来生产厚度较薄或中等厚度的单板。生产率高但生产过程中由于单板反向弯曲而存在单板背面裂隙。刨切单板主要生产厚度较薄的单板，但生产率低。多用于饰面用的薄单板或微薄木。锯切单板单板几乎不变形，生产质量高，但效率低，出材率也低。多用于复合地板、集成材的表板,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,3,一、概述：（旋切单板）,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,4,一、概述：（锯切单板）,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,5,一、概述：（刨切单板）,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,6,二、旋切曲线（旋切运动学）,旋切时，主运动是木段的回转运动，进给运动是旋刀的等速直线运动。为了获得连续的带状等厚单板，要求在旋切时木段的旋转运动和旋刀的直线运动必须保持严格的运动学关系，保证单板厚度等于每转进给量。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,7,旋切机,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,8,运动关系：,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,9,旋切曲线,极坐标方程：（刀具由A点运动到A点）t(木段回转的角速度 2n/60;n木段的回角速度 r/min；t时间)水平方向：xVf*t(Vf旋刀的进给速度 mm/sVfSn/60 S单板的厚度mm),2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,10,旋切曲线：,X=Vf*tS*n/60*/S*n/60*/2n/60 S/2*a*根据三角形得：R2a22+h2式中：R木段的瞬时半径（mm）a极次法距或渐开线的基圆半径（mm）aS/2 极角，是由ox方向算起逆时针的角度。h装刀高度(mm),2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,11,旋切曲线：,R2a22+h2当装刀高度h0时：R2a22 即：Ra 旋切曲线是阿基米德螺旋线当装刀高度h0时：旋切曲线是圆的广义渐开线。当装刀高度ha时：旋切曲线是圆的渐开线。说明：当h0时，Ra，RSa(2-1)a 2(常数),2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,12,第二节、旋切过程中的主要角度参数及其变化：,一、旋切过程中的主要角度参数：（一）楔角楔角俗称研磨角，它是旋刀前面与后面间的夹角，以表示。楔角的大小，主要是根据旋刀的材料、单板的厚度、树种、含水率及其温度等参数来确定。在胶合板生产中，为了能旋切出优质单板，在保证旋刀强度足够的前提下，应尽可能地减小角的数值，通常=1823。当其它条件相同时，旋切硬质木材和厚单板时，值应取较大值。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,13,国内旋切常用树种的旋刀值,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,14,（二）切削角,切削角是通过旋刀刃口相接触的木段表面的切线AT与旋刀前面之间的夹角，以表示。切削角对加工质量的影响很大，单板旋切下来以后，由弯曲状变成伸直平板状，而且是反向弯曲，切削角越大，弯曲的程度就愈大，单板背面出现裂缝的可能性了就越大，因此，减小切削角就能减小背面裂缝的出现。旋切过程中，木段的直径逐渐减小，而单板切下瞬间的曲率则越来越大，即切下单板出现裂缝的可能性相应增加，所以，切削角应随木段直径的减小而减小。=+，由于旋刀的楔角在研磨后为一定值，而且较小，若再减小将会明显地降低刃口的强度，因此，在旋切过程中要想减小切削角，只有靠减小后角来实现。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,15,（三）后角,为了保证旋切质量，后角的大小要适当。后角过大时，若楔角不变，则切削角也大，单板出现拉裂和裂缝的可能性就大；同时，由于后刀面与木段的接触面积减小而引起刀架振动，刀刃就易于切入分开线以下的木材中，造成单板厚度不均匀（如成波浪状变化），故以后角小一些为宜。又由于接触面积与木段直径有关，木段直径越小，接触面积越小，因此，为了保证必要的接触面积，后角应随木段直径的减小而减小。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,16,后角小，虽然可以减小单板出现裂缝的可能性，但是，如果过小，则旋切刀后面与木段的接触面积过大，对木段的压力增大，这样，不仅会造成过大的摩擦损失，而且且使木段弯曲，木段直径越小，弯曲越严重，从而也会造成单板厚度不均匀，甚至使木段了生局部劈裂（单板可能成瓦楞板）。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,17,木段径级与后角的关系:,在旋切过程中，为了保证旋切质量，后角的大小要恰当；为了保证正常的旋切条件，还要求后角必须随木段直径的减小而减小。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,18,（四）补充角和旋切角K,补充角是切线AT和铅垂线AV之间的夹角，以表示。旋切角是过卡轴中心的水平面与旋刀后面之间的夹角，以K表示。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,19,.旋切过程旋刀角度的自然变化,由于旋切曲线不是圆弧曲线，所以旋刀的工作后角（即运动后角）和其静止状态的后角即装刀后角并不相等。旋切过程随着木段直径的减小，旋刀的工作后角是否变化，如何变化，主要视装刀高度和刀架类型而定。1、当装刀高度h=0时：,式中：G工作后角；z-装刀后角：B-补充角。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,20,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,装刀高度h=0时的旋刀工作后角与补充角的关系,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,21,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,由此式可见，随着木段直径R的减小，补充角B增大，工作后角G减小。工艺上也是这样要求的。虽然如此，但这种情况下，工作后角的改变有限，例如：当 R=300mm,s=1.5mm,Z=5时，a=s/2=1.5/2=0.2387,G=5-arcsin(0.2387/300)=4.955,由图可见，补充角可表示为如下公式：,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,22,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,而当 R=60mm时，G=5-arcsin(0.2387/60)=4.487 工作后角的减小幅度只有10%。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,23,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,2、当转刀高度h0时：h0时的旋刀工作后角与补充角的关系,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,24,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,在其他条件相同装刀高度h0时，补充角由两部分组成。旋刀的工作后角可表示为如下公式：G=z-B=Z-(arcsin a/R+arcsin h/R）设 h=1.5mm，则G由R=300mm时的4.669到R=60mm时,G=1.679，减幅达64%。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,25,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,3、当h=-a时，Z=G,补充角为0，工作后角始终不变（这是一个临界情况）。h=-a时的旋刀的角度,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,26,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,4、当-ah0时，G=Z-arcsin(a/R),情况和h=0时一样。当-ah0时的旋刀角度,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,27,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,由以上几种情况的分析来看，装刀高度不同，旋刀工作后角随木段直径的变化情况不同。实际操作时只能控制装刀高度，可控程度有限。为此，现代旋切机都设计有辅助滑道，通过调整辅助滑道的倾斜角，可控制工作后角也随木段直径减小而减小，从而可在更大程度上控制旋刀工作后角的变化,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,28,带水平主滑道和倾斜辅助滑道的旋切机刀架,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,29,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,说明：旋刀刀尖可绕A点转动；AB=L不变；B可绕点O转动，初始装刀后角靠B点绕O点转动调节；B点平行于辅助滑道运动；A点平行于主滑道运动；旋刀与AB刚性联结，夹角不变；当B点移至B1点时，A点移至A1点，装刀后角变小。变化强度与有关。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,30,4.旋切过程旋刀角度的自然变化,在AB=L,和装刀高度h及旋刀楔角都一定的情况下，装刀后角从木段R变到R1时的变化量可表示为：z=z-,旋刀工作后角的计算仍如前述。有些工艺手册上有带辅助滑道刀架（第二类刀架）璇玑的工作后角随木段直径变化的图表可供选择。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,31,5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率,在旋刀上方安装压尺的目的，一是为了防止木段的超前开裂，二是为了挤压出单板中一部分水分，有利于缩短单板干燥时间并节约能源。设单板的名义厚度为S,经过压榨后的单板厚度为S0(刀门宽度)，单板压榨率为：,压榨率为单板旋切的重要工艺参数，它与树种、蒸煮温度有关，如椴木的压榨率10-15%，水曲柳的15-20%。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,32,5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率,除刀门宽度S0外，压尺的另一个重要安装参数为刀门高度,其中：,式中：装刀时的切削角（=装+）；压尺前面与旋刀前面之夹角，不同机床有不同规定，例如上海造纸机械厂生产的旋板机次角70度。,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,33,5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,34,装刀高度的测量：,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,35,二、旋刀和压尺的结构,（一）、旋刀：1、材料：一般为两种材料，刀体采用15#低碳钢或同等材料的钢板，刀刃材料采用合金工具钢9SiGr、6CrW2Si或同等性能以上的材料。刃口处理硬度HRC5762。2、刃口直线度：1.0mm/2300mm；宽度上不大于0.08mm。3、常用规格：L10502750mm B 150180mm S=15（16）17mm 1823（出厂20 2）,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,36,4、旋刀结构：,常用旋刀的结构,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,37,4、旋刀结构：,特殊旋刀的结构,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,38,5、旋刀外形：,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,39,（二）压尺：,1、压尺的作用：提高单板质量，减小木段的超越裂缝。使单板在未切下来之前，预先得到外表面压缩，内表面预先伸展，减小单板切下来反方向弯曲产生的背部裂隙。可以预先压出一部分水分，缩短单板干燥时间。2、压榨率：它是反映旋切时单板的压紧程度。(S-S0)/S 100%S-单板的名义厚度 mm S0-单板的实际厚度 mm,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,40,有辊柱压尺和固定压尺之分。辊柱压尺摩擦力小但接触面积大，压紧力也大，适于软材和厚单板的旋切，常用的辊柱直径为1640mm。固定压尺又分为斜棱压尺和圆棱压尺。圆棱压尺常用的材料：碳素工具钢T8A或合金工具钢6CrW2Si、9SiCr等，刃口区域的硬度为HRC2848圆棱压尺的尺寸：长度同旋刀，宽度为5080mm，厚度为：1215mm。楔角4550，圆棱半径r0.10.2mm,3、压尺的种类：,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,41,4、压尺的结构：,压尺的断面形状,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,42,圆棱压尺的结构图,2023/10/29,木材切削原理与刀具课件,43,本章结束，谢谢大家！,
