沙柳材切削加工性能研究

论文摘要

沙柳材的切削力是评价沙柳材切削性能的基础，是木材在刀具的作用下发生弹性和塑性变形的结果，是设计沙柳材加工机械的必要依据，在沙柳材加工过程中具有极其重要的作用。切削阻力是确定切削机械所需输入动力、刀具和夹具设计以及机械零部件设计的主要依据，是确定最佳切削条件的基础。本论文的研究是在木材切削理论的基础上，研究沙柳材的物理性能、切削参数对切削力与切削质量的影响规律，得出相关数学模型，探讨刀具前角、切削量和含水率等对沙柳材端向切削力的影响规律，为降低沙柳材切削加工动力消耗、提高木片质量寻求技术支持，为研制新型沙生灌木削片机及割灌机提供科学依据，为编制国家标准“藤灌木材物理力学性能试验方法”提供理论依据。 沙柳材的物理力学性质的研究是参照国标《木材物理力学性能试验方法》制作小试件，在木材力学万能试验机上进行测试。沙柳材切削力的研究是综合运用了信号分析、高速摄像、显微测量、正交试验等技术手段，在木材切削力实验装置上对沙柳材进行端向和端纵向切削加工性能测试，采用方差分析、数学回归等方法进行数据处理，分析结果，获得以下几点主要结论： 1．沙柳材的各项物理力学试验结果表明，顺纹抗压强度约为横纹抗压强度的5.8倍，约为顺纹抗拉强度的1.1；抗弯强度与顺纹抗压强度之比值约为1.6；顺纹剪切应力较小。顺纹抗拉强度与横纹抗压强度之比值约为6.5；变异系数均小于木材的平均变异系数。 2．沙柳材物理性质对切削力影响的研究表明，①沙柳材不同截面切削力有明显区别，端向、纵向与横向三个方向主切削力比约为4.5∶1.6∶1。②过渡切削主切削力与切削量呈对数曲线上升，法向切削力与切削量呈对数曲线下降，木片厚度与切削量呈线性关系。③在纤维含水率10.7％以前主切削力随含水率增加略有增大，之后逐渐减小，沙柳材削片其在含水率40％～80％为宜。 3．切削参数对切削力影响的研究表明，①刀具前角对切削力的影响显著，切削力与切削前角成对数关系。②切削量对主切削力的影响较为明显，随切削量的增加，主切削力明显增加。切削量较小时，主切削力随切削量的增加幅度较大；切削量较大时，主切削力随切削量的增大幅度降低，法向切削力随切削量的增大而减小。 4．沙柳材屑片形态研究表明，①切入角、切削量、刀具前角及沙柳含水率诸因素对沙柳削片厚度影响的顺序为：切削量→切入角→刀具前角→含水率。方差分析表明，切入

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.1.1 沙生灌木开发利用是沙产业的重要组成部分
• 1.1.2 内蒙古自治区沙生灌木资源概况
• 1.1.3 内蒙古自治区沙柳资源的研究与利用状况
• 1.1.4 沙柳材人造板生产中存在的问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 木质材料切削加工性能研究现状
• 1.2.2 沙生灌木削片机的研究现状
• 1.2.3 沙生灌木割灌机的研究现状
• 1.3 本论文的主要内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究目的与内容
• 2 沙柳材的构造、化学成分及物理力学性质
• 2.1 试材及方法
• 2.2 沙柳木材显微构造及其化学成分
• 2.2.1 沙柳材的宏观构造
• 2.2.2 沙柳材的微观构造
• 2.2.3 沙柳材的化学成分
• 2.3 沙柳材的物理力学性质
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 试验仪器设备
• 2.3.3 试验方法
• 2.3.3.1 沙柳材的含水率
• 2.3.3.2 沙柳材的干缩性及膨胀性
• 2.3.3.3 密度
• 2.3.3.4 顺纹抗压强度
• 2.3.3.5 横纹抗压强度
• 2.3.3.6 抗弯强度
• 2.3.3.7 顺纹抗剪强度
• 2.3.3.8 顺纹抗拉强度
• 2.3.3.9 硬度
• 2.3.4 结果与分析
• 2.3.4.1 沙柳材的含水率
• 2.3.4.2 沙柳材的干缩性及膨胀性
• 2.3.4.3 密度
• 2.3.4.4 顺纹抗压强度
• 2.3.4.5 横纹抗压强度
• 2.3.4.6 抗弯强度
• 2.3.4.7 顺纹抗剪强度
• 2.3.4.8 顺纹抗拉强度
• 2.3.4.9 硬度
• 2.4 本章小结
• 3 沙柳材物理性质对切削力的影响
• 3.1 测试系统、试材及方法
• 3.1.1 切削力测试系统
• 3.1.2 切削力测试系统标定
• 3.1.3 试验试材及方法
• 3.1.4 切削力以及切削机理
• 3.1.5 研究方法
• 3.2 不同切削面的切削力
• 3.2.1 实验试件
• 3.2.2 刀具及设备固定参数
• 3.2.3 端向切削
• 3.2.4 纵向切削
• 3.2.5 横向切削
• 3.2.6 端向、纵向、横向的平均切削力的比较
• 3.2.7 45°过渡切削
• 3.3 沙柳材含水率对切削力的影响
• 3.3.1 试验材料
• 3.3.2 刀具及设备固定参数
• 3.3.3 不同含水率条件下的切削力曲线
• 3.3.4 含水率与切削力的关系
• 3.4 本章小结
• 4 切削参数对沙柳材切削力的影响
• 4.1 刀具前角对沙柳切削力的影响
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 刀具及设备固定参数
• 4.1.3 不同刀具前角时的切削力曲线
• 4.1.4 刀具前角与切削力的关系
• 4.2 切削量对切削力的影响
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 刀具及设备固定参数
• 4.2.3 不同切削量时的切削力曲线
• 4.2.4 切削力与切削量的关系
• 4.3 本章小结
• 5 沙柳材切削屑片形态以及切削质量分析
• 5.1 研究方法
• 5.2 不同切削方向沙柳材屑片形态及切削质量的对比
• 5.3 不同含水率沙柳材屑片形态的差异
• 5.4 不同刀具前角屑片形态差异
• 5.5 不同切削量屑片形态差异
• 5.6 原条无支承切削
• 5.7 本章小结
• 6 沙柳材削片研究
• 6.1 实验试材与方法
• 6.1.1 实验试材
• 6.1.2 实验内容
• 6.1.3 实验设计
• 6.1.4 试件制作
• 6.1.5 分析方法
• 6.2 试验结果与分析
• 6.2.1 削片形成过程观察及削片厚度宏观分析
• 6.2.2 实验结果分析
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 创新
• 7.3 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