木材切削的基本理論
1.1.1.1 主運動
從工件上切除切屑,從而形成新表面所需要的最基本運動,稱之為主運動。與進給運動相比,主運動一般速度高,消耗功率大。主運動速度用V表示,通常主運動由刀具完成。主運動可以是直線運動,如刨削,也可以是回轉運動,如銑削。主運動為回轉運動時,主運動速度的計算公式為:
V=
式中:D——刀具(工件)或鋸輪直徑(mm),
n——刀具(工件)或鋸輪轉速(r/min)。
有些刀具,如成型銑刀和鉆頭,由于刀刃上各點的速度因回轉半徑不同而異,因此在確定主運動速度時,應計算最大速度。這是考慮到速度大的刃口部分,發熱磨損也大。
1.1.1.2 進給運動
使切削連續或逐步從工件上切下所需的運動,稱之為進給運動。進給運動可以用不同的進給量來表示:
每分鐘進給量,即進給速度U——單位時間內工件或刀具沿進給方向上的進給量(m/min)
每轉進給量Un——刀具或工件每轉一周兩者沿進給方向上的相對位移(mm/r)
每雙行程進給量Ustr——刀具或工件相對往返一次兩者沿進給方向上的相對位移(mm/str)。
每齒進給量Uz——刀具每轉一個刀齒,刀具與工件沿進給方向上的相對位移(mm/z)
進給速度與每轉或每齒進給量之間的關系為:
U=Un*n/1000=Uz*z*n/1000(m/min)
式中:z——銑刀齒數;圓鋸片齒數;帶鋸鋸切時為鋸輪每轉切削齒數。
n——刀具(工件)或鋸輪轉速(r/min)
主運動和進給運動可以交替進行,如刨削,也可以同時進行,如銑削。若同時進行,則產生的相對運動稱之為切削運動。切削運動速度V’的大小為主運動速度V和進給運動速度U的向量和。即:
V’
如圖1-1所示。絕大多數木材切削過程的主運動速度比進給速度大許多,所以通常可以用主運動速度的大小、方向代表切削運動速度的大小和方向。
由于刀、鋸等刀具表面大部分是以直線或圓作為母線形成的,因此構成切削運動的基本運動單元式直線運動和回轉運動。任何切削加工方式,不管它多復雜,從切削運動觀點來看,都是由基本運動單元按照不同的數量和方式組合而成德。常見的運動和運動組合有:
一個直線運動,如刨削、刮削;
兩個直線運動,如帶鋸鋸切、排鋸鋸切;
一個回轉運動和一個直線運動,如銑削、鉆削、圓鋸鋸切;
兩個回轉運動,如仿型銑削。
1.1.2 刀具和工件的各組成部分
為了研究刀具幾何參數,認識其幾何特征,需要對刀具和工件的各有關部分給予定義。工件一般分為三個表面,如圖1-1所示。
(1) 待加工表面:即將切去切屑的表面。
(2) 加工表面:刀刃正在切削表面。
(3) 已加工表面:已經切去切屑而形成的表面。
這三個表面,在切削過程中隨刀具相對工件的運動而變化。有些加工過程的已加工表面和加工表面重合。
木材切削刀具的種類雖多,但它們總是由兩部分組成:一是外形近似一榤形體的切削部分;一是外形結構差異很大的支持部分。栔形切刀由以下主要部分組成:
前刀面——對被切木材層直接起作用,使切屑沿其排出的刀具表面。
后刀面——面向自己加工表面并與其相互作用的刀具表面。
前、后刀面均可以是平面,也可以使曲面。
切削刃——前刀面與后刀面相交的部分,靠它完成切削工作。