竹材切削加工性能研究

论文题目: 竹材切削加工性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 杨永福

导师: 习宝田

关键词: 竹材,物理性能,切削参数,切削力,切削质量

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 中国是竹材资源大国之一,竹材加工利用已成为中国林业产业四大朝阳产业之一。竹材切削加工在竹材加工利用中占有重要地位。切削加工直接关系到动力消耗、加工成本、竹材利用率和制成品的质量。 本文综合运用了信号分析、高速摄像、显微测量等技术手段,在生物材料切削理论的基础上,针对竹材构造及物理力学性能,以产量与开发利用量最大的毛竹(Phyllostachys pubesens Mazel ex H.de Leh)为对象,从理论与实验两方面研究了竹材物理性能、切削参数在不同切削方向对切削力的影响及对切削质量的影响。目的在于探明竹材物理性能、切削参数对切削力与切削质量的影响规律,得出相关关系数学模型,以期达到节约能源、降低成本、提高制成品质量的目的。本研究获得以下几点主要结论: 1.得出了竹材密度、含水率对切削力影响的规律,得出了相关关系数学模型。切削力与竹材密度呈正相关关系;在竹材纤维饱和点含水率之前,切削力随着含水率的增加而增加,在纤维饱点之后,随着含水率的增加,切削力略有下降。端面、径向与横向切削切削力明显不同。 2.首次提出了竹材切削过程表面剥落现象及机理。纵向切削时,竹材表面出现坑状剥落。横向切削时,竹材表面出现沟状剥落。随切削过程的进行,竹材出现微小裂纹的扩展方向和部位不同,沟状剥落形成三种不同的形态,本文对其进行了命名。 3.根据竹材明显的各向异性的特点,本文对纵向切削与横向切削质量进行了对比研究。由于纵向切削产生的坑状剥落对表面的破坏程度远小于横向切削产生的沟状剥落对表面的破坏,横向切削表面质量与形成的屑片质量较差。 4.得出了竹材密度、含水率对竹材切削质量的影响规律,得出了相关关系数学模型。由于制成品的不同,本文所述切削质量包括切削表面质量及屑片质量两个方面的内容。分别以竹材密度及含水率为变量,从定性和定量两个角度研究了其对切削表面及屑片质量的影响。研究发现,随着竹材密度的增加,切削质量提高。随着含水率的增加,表面剥落现象消失,但含水率过高,切削表面出现拉毛现象。随含水率的增加,屑片形态和质量均有所提高。 5.得出了切削厚度与刀具前角这两个切削参数对切削质量影响的规律,得出二者关系的数学模型。研究发现,切削厚度较大时,超前劈裂与表面剥落更易发生,使得切削表面质量下降。小前角刮削与大前角铲削均可提高切削表面质量,但小前角切削时,屑片的弯曲变形较大,质量较差。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

目录

第一章 引言

1.1 研究的目的及意义

1.1.1 中国竹资源及利用概况

1.1.2 竹材切削加工在竹材加工中的地位

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的主要内容

第二章 与切削性能相关的竹材构造及物理力学性质

2.1 竹材构造

2.1.1 竹材的宏观构造

2.1.2 竹材的微观构造

2.2 竹材密度

2.3 竹材的含水率、干缩性及膨胀性

2.4 竹材力学性质

第三章 测试系统及方法

3.1 切削力测试系统及其标定

3.1.1 切削力测试系统

3.1.2 系统标定

3.2 切削质量测量方法

3.2.1 切削表面质量测量及评价方法

3.2.2 屑片质量测定及评价方法

3.3 试材及试件

3.4 切削力的定义

3.5 研究方法

第四章 竹材物理性质对切削力的影响

4.1 不同切削面及切削方向的切削力

4.1.1 测试条件

4.1.2 端面(径向、弦向)切削

4.1.3 纵向(径面、弦面)切削

4.1.4 横向(径面、弦面)切削

4.1.5 各切削面平均切削力的比较

4.2 竹材密度对切削力的影响

4.2.1 密度分级及测试条件

4.2.2 不同密度条件下的切削力

4.2.3 密度对切削力影响的数学关系

4.3 竹材含水率对切削力的影响

4.3.1 含水率分级及测试条件

4.3.2 不同含水率条件下的切削力曲线

4.3.3 含水率与切削力的关系

4.4 本章小结

第五章 切削参数对竹材切削力的影响

5.1 切削厚度对切削力的影响

5.1.1 测试条件

5.1.2 不同切削厚度时的切削力曲线

5.1.3 切削力与切削厚度的关系

5.2 刀具角度对切削力的影响

5.2.1 测试条件

5.2.2 不同刀具前角时的切削力曲线

5.2.3 刀具前角与切削力的关系

5.3 切削速度对切削力的影响

5.3.1 测试条件

5.3.2 不同切削速度时的切削力曲线

5.3.3 切削速度对切削力的影响

5.4 本章小结

第六章 竹材切削屑片形态分析

6.1 研究方法

6.2 不同切削面及切削方向竹材屑片形态的对比

6.3 不同密度竹材屑片形态的对比

6.4 不同含水率竹材屑片形态的差异

6.5 不同切削厚度竹材屑片形态的差异

6.6 不同刀具前角竹材屑片形态的差异

6.7 本章小结

第七章 竹材物理性质对切削质量的影响

7.1 研究方法

7.2 竹材切削过程中切削表面的破坏现象及产生机理

7.2.1 纵向切削坑状剥落机理

7.2.2 横向切削沟状剥落机理

7.3 竹材密度对切削质量的影响

7.3.1 密度对切削表面质量的影响

7.3.2 密度对屑片质量的影响

7.4 竹材含水率对切削质量的影响

7.4.1 含水率对切削表面质量的影响

7.4.2 含水率对屑片质量的影响

7.5 径向不同部位切削质量的区别

7.5.1 径向不同部位表面切削质量的区别

7.5.2 径向不同部位屑片质量的区别

7.6 横向切削质量

7.6.1 横向切削表面质量

7.6.2 横向切削屑片质量

7.7 本章小结

第八章 切削参数对竹材切削质量的影响

8.1 研究方法

8.2 切削厚度对切削质量的影响

8.2.1 切削厚度与表面质量的关系

8.2.2 切削厚度与屑片质量的关系

8.3 刀具前角对切削质量的影响

8.3.1 刀具前角对切削表面质量的影响

8.3.2 刀具前角对屑片质量的影响

8.4 本章小结

第九章 结论及展望

9.1 本文的创新点及主要结论

9.2 研究展望

参考文献

个人简介

导师简介

在读博士期间发表的论文、教材

致谢

发布时间: 2007-01-10

参考文献

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