向劈裂就被切刀切掉,可以获得较高的几何精度和表面粗糙度。
(5)影响木材切削性能的因素很多,不同树种材料的物理力学性质不同,树种、密度、含水率、木材纹理、纤维方向、年轮、温度、力学强度等,都可能会产生不同的切削动力消耗,或发生毛刺等加工缺陷。例如文献[3]通过铣削方式研究木材早材和晚材间过渡区域和材料密度对切削力的影响;文献[4]通过不同木材的微观结构、木材密度研究对刀具磨损的影响,分析表明木材石英含量和木材密度与刀具磨损没有明显的线性关系,指出不能单独用石英含量和大小以及密度来解释切削刃磨损率情况。
2.3 木质人造材料的加工特点
木质人造材料种类繁多,又涉及诸多影响因素,为对其进行系统研究带来一定难度。目前还没有这方面的系统深入研究报道。由于这些材料多以木材为主要原料,切削成不同形状、大小的构成单元,再添加胶粘剂等制作而成,因此,木材的非均质性和异向性对这些材料的切削性能仍然有很大影响。国内外对其研究主要归结为两点:
(1)环境等其他条件对材料性能的影响。文献[5,6]研究了不同相对湿度(65%RH和85%RH)环境下中密度纤维板、定向刨花板和刨花板这三种材料的静力强度、硬度、疲劳寿命和蠕变的不同,结果显示,MDF的静力强度最大,刨花板最小,并且65%RH下三种材料的静力强度都比85%RH下的大。另外,由于MDF的纤维比刨花尺寸小,即其材质均匀性更好,所以较高的相对湿度对OSB和刨花板的弹性模量和疲劳寿命造成地不利影响比对MDF的影响更明显;
(2)材料性能对切削力、刀具磨损和加工质量的影响。例如,文献[7]对MDF切削力进行了试验,研究MDF切削力的影响因素并提出切削力计算的经验公式;人造板的含水率、密度与切削性能有很大关系,文献[8]通过一系列切削试验,测量切削力和表面粗糙度,研究刀具的磨损。
用销孔钻对MDF的钻削试验研究表明:影响钻削的因素主要有进给量,转速和切削速度等。轴向方向切削力最大,随着切削速度的增加,切削力增大,当切削速度达到60m/min时,切削力开始减小。MDF钻削切屑为细小粉末,其出口和入口质量随着钻孔数的增加而变差,但孔径变化很小,在钻孔17400个后,孔径仍未超出加工偏差。
3 木质材料加工钻头和铣刀的结构特点
3.1 木质材料加工刀具基本结构特点
(1)如前所述,木质材料的切削方向不同时需要不同结构的刀具。例如,木材的钻削分为横向钻削和纵向钻削。横向钻削要采用锋角180°(钻头两条切削刃之间的夹角)、具有沉割刀的钻头,其中沉割刀用于在主刃参与切削前先切断木材纤维以保证孔壁的质量。而纵向钻削时采用锥形(即锋角小于180°)钻头。
(2)刀具楔角(前刀面与后刀面的夹角)小:木材强度比金属小得多,因此,其切削过程中,由于切削力的作用,木材首先发生变形,然后分离并排除切屑,切削的分离力所占的比例大,刀具的锐利程度对分离力的影响很大。所以小楔角利于木材分离。
3.2 钻头
木材加工行业钻头的用量很大,主要用于加工各种盲孔、通孔和挖掉缺陷(节子)等。一般用45钢做刀体,硬质合金做刀刃,铜银钎焊而成。按照合金刀片焊接的形式可分为镶片式和整体式,镶片式只有刀头为硬质合金,整体式刀头和螺旋槽是一整体硬质合金棒,焊接和刃磨技术要求较高。
金属加工用的通孔钻如整体硬质合金直柄麻花钻,锋角一般大于80°,以保证钻头的强度。而木工钻头的锋利性更重要。镶片式硬质合金销孔钻用于横向钻削,一般刃部直径3~16mm,有双刃,三尖,钻头的中心尖要比二划刃约高1mm,划刃比主刃高0.5~1.0mm,其标准总长为57mm。整体式硬质合金通孔型钻头可用于纵向钻削,锋角一般为60°~80°,60°钻削效果最佳,切削力小,毛边少。木工钻头在普通排钻
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