【硕士论文】木质材料高速加工刀具研究.pdf

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1、广东工业大学硕士学位论文木质材料高速加工刀具研究姓名：曾丽霞申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：王成勇20070501播要摘要木质材料是区别于金属材料的一类特殊材料，它是由多种复杂有机物质组成的复合体，其中绝大部分是高分子化合物的混合物，除了含有纤维素、半纤维素和木素之外，还含有水分和各种浸提物，包括石英砂、生物碱及有机弱酸等，甚至添加胶合材料、固化剂和缓凝剂。因此，木质材料切削过程的变形和受力问题十分复杂，与金属切削过程存在很大差别，木工刀具的结构设计、材料选用、加工制造和使用必须有很强的针对性。木质材料利于高速加工，但

2、加工时必须是非液体冷却切削，且木屑带不走热量，因此木工刀具刀刃必须锋利，刀体结构易于散热及排屑。另外，木质材料的含水率和密度对其机械物理性能影响很大，木质材料切削过程实质上是木工刀具与非均质性和异向性材料发生机械的、热的和化学腐蚀作用的过程。目前，木工刀具的使用仍没有形成完善的技术规范，其加工性能的测试方法也未统一。本文以家具加工中最为典型的两种加工形式一一钻孔及封边作为出发点，选用木工通孔钻和封边刀作为研究对象，以中密度纤维板、渐变结构刨花板、贴面刨花板和实木做为加工材料，研究了木工通孔钻和可换刀片式封边刀的切削性能，对钻削木质材料的刀

3、具结构和切削参数进行了优选，最后对超级通孔型整体合金钻头进行了性能评价。研究结果表明：(1)通孔钻钻削人造板时轴向力呈“凹弧状”；钻削实木时，轴向力在一水平线上有较明显的波动，板材密度是影响切削力大小的重要因素。(2)木质材料钻削时发生“回弹”，出现负扭矩。(3)切削速度和进给量对钻削轴向力和扭矩有显著影响。中密度纤维板材质最均匀，在同一加工条件下的轴向力波动最小，贴面刨花板在四种板材中非均质性最显著。(4)正交实验得出，进给量和刀具结构是影响木质材料钻削特性的主要因素。五刃型通孔钻钻削四种板材时的轴向力均最小；钻削人造板时，标准型通孔钻

4、产生的扭矩最小。(5)封边刀刀齿的切入和切出、实木材料非均质性、强度低和纤维易分离性等原因是影响铣削时切削力和切削振动的主要因素。(6)超级通孔型整体合金钻头技术要求、焊接强度和耐用度均符合行业标准《木工销孔钻》，用出口毛刺的面积对钻孔加工质量进行评价。关键词：木质材料；通孔钻；封边刀；刀具性能；切削力；切削振动￡耋三些奎兰三耋璧圭兰堡丝塞AbstractWood-basedmaterialisaspecialkindofmaterialthatisdifferentfromthemetal．It’sacombinationofmanyk

5、indsofcomplexorganicmaterials，mostofwhichismixtureofHighMolecularCompound．Besidesfiber，Hemicelluloseandlignin，therearestillmanyothercomponentssuchaswater,extracts，SilicaSand，AlkaloidandHydrochloricacidetc．，evenitconsistsofsomebindingmaterialadditive，Stabilizerandretarders

6、．Duetothecomplexcomponentsofwood·basedmaterial，deformationandforceanalysisduringcuttingprocesswhichisdifferentfrommetalcuttingismuchmorecomplicated，soithastobepertinentforthestructuraldesign，materialchoice，manufacturingandtheuseofwood-workingtools．Wood-basedmaterialisfavo

7、rableforhigh-speedmachining，but，liquid-coolingmethodduringthemachiningprocesscannotbetaken，andthewoodchipscannotcarryawaytheheat，asaresult，thetooledgemustbesharpandthetoolstructuremustbefavorabletoheat·dissipatingandchipremoval．Inaddition，watercontentanddensitydogreatimpa

8、ct0nthemechanicalandphysicalpropertyofmaterial．Themachiningprocessessenceofwood-basedmaterialist