木材切削的基本理论
1.1.1.1 主运动
从工件上切除切屑,从而形成新表面所需要的最基本运动,称之为主运动。与进给运动相比,主运动一般速度高,消耗功率大。主运动速度用V表示,通常主运动由刀具完成。主运动可以是直线运动,如刨削,也可以是回转运动,如铣削。主运动为回转运动时,主运动速度的计算公式为:
V=
式中:D——刀具(工件)或锯轮直径(mm),
n——刀具(工件)或锯轮转速(r/min)。
有些刀具,如成型铣刀和钻头,由于刀刃上各点的速度因回转半径不同而异,因此在确定主运动速度时,应计算最大速度。这是考虑到速度大的刃口部分,发热磨损也大。
1.1.1.2 进给运动
使切削连续或逐步从工件上切下所需的运动,称之为进给运动。进给运动可以用不同的进给量来表示:
每分钟进给量,即进给速度U——单位时间内工件或刀具沿进给方向上的进给量(m/min)
每转进给量Un——刀具或工件每转一周两者沿进给方向上的相对位移(mm/r)
每双行程进给量Ustr——刀具或工件相对往返一次两者沿进给方向上的相对位移(mm/str)。
每齿进给量Uz——刀具每转一个刀齿,刀具与工件沿进给方向上的相对位移(mm/z)
进给速度与每转或每齿进给量之间的关系为:
U=Un*n/1000=Uz*z*n/1000(m/min)
式中:z——铣刀齿数;圆锯片齿数;带锯锯切时为锯轮每转切削齿数。
n——刀具(工件)或锯轮转速(r/min)
主运动和进给运动可以交替进行,如刨削,也可以同时进行,如铣削。若同时进行,则产生的相对运动称之为切削运动。切削运动速度V’的大小为主运动速度V和进给运动速度U的向量和。即:
V’
如图1-1所示。绝大多数木材切削过程的主运动速度比进给速度大许多,所以通常可以用主运动速度的大小、方向代表切削运动速度的大小和方向。
由于刀、锯等刀具表面大部分是以直线或圆作为母线形成的,因此构成切削运动的基本运动单元式直线运动和回转运动。任何切削加工方式,不管它多复杂,从切削运动观点来看,都是由基本运动单元按照不同的数量和方式组合而成德。常见的运动和运动组合有:
一个直线运动,如刨削、刮削;
两个直线运动,如带锯锯切、排锯锯切;
一个回转运动和一个直线运动,如铣削、钻削、圆锯锯切;
两个回转运动,如仿型铣削。
1.1.2 刀具和工件的各组成部分
为了研究刀具几何参数,认识其几何特征,需要对刀具和工件的各有关部分给予定义。工件一般分为三个表面,如图1-1所示。
(1) 待加工表面:即将切去切屑的表面。
(2) 加工表面:刀刃正在切削表面。
(3) 已加工表面:已经切去切屑而形成的表面。
这三个表面,在切削过程中随刀具相对工件的运动而变化。有些加工过程的已加工表面和加工表面重合。
木材切削刀具的种类虽多,但它们总是由两部分组成:一是外形近似一榤形体的切削部分;一是外形结构差异很大的支持部分。栔形切刀由以下主要部分组成:
前刀面——对被切木材层直接起作用,使切屑沿其排出的刀具表面。
后刀面——面向自己加工表面并与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——前刀面与后刀面相交的部分,靠它完成切削工作。