第9章、木材切削原理與刀具之旋切及旋刀

第九章、旋切及旋刀主要內(nèi)容：

1、單板旋切原理(了解)2、旋切過程中主要角度參數(shù)及變化（難點掌握）

3、旋刀及壓尺的典型結(jié)構(gòu)與安裝（重點掌握）修改時間－2006.10.2411/22/20231《木材切削原理與刀具》課件第一節(jié)、旋切原理一、概述：旋切主要是用來生產(chǎn)單板的，而單板是厚度均勻的薄片木材，是膠合板的主要原材料。目前，生產(chǎn)單板的主要方法有：旋切、刨切、鋸切三種。旋切主要用來生產(chǎn)厚度較薄或中等厚度的單板。生產(chǎn)率高但生產(chǎn)過程中由于單板反向彎曲而存在單板背面裂隙。刨切單板主要生產(chǎn)厚度較薄的單板，但生產(chǎn)率低。多用于飾面用的薄單板或微薄木。鋸切單板單板幾乎不變形，生產(chǎn)質(zhì)量高，但效率低，出材率也低。多用于復合地板、集成材的表板11/22/20232《木材切削原理與刀具》課件一、概述：（旋切單板）11/22/20233《木材切削原理與刀具》課件一、概述：（鋸切單板）11/22/20234《木材切削原理與刀具》課件一、概述：（刨切單板）11/22/20235《木材切削原理與刀具》課件二、旋切曲線（旋切運動學）旋切時，主運動是木段的回轉(zhuǎn)運動，進給運動是旋刀的等速直線運動。為了獲得連續(xù)的帶狀等厚單板，要求在旋切時木段的旋轉(zhuǎn)運動和旋刀的直線運動必須保持嚴格的運動學關(guān)系，保證單板厚度等于每轉(zhuǎn)進給量。11/22/20236《木材切削原理與刀具》課件旋切機11/22/20237《木材切削原理與刀具》課件運動關(guān)系：11/22/20238《木材切削原理與刀具》課件旋切曲線極坐標方程：（刀具由A點運動到A’點）

Ф＝ωt

(ω－木段回轉(zhuǎn)的角速度ω＝2πn/60;n－木段的回角速度r/min；t－時間)

水平方向：x＝Vf*t(Vf——旋刀的進給速度mm/sVf＝S×n/60S——單板的厚度mm)

11/22/20239《木材切削原理與刀具》課件旋切曲線：

X=Vf*t＝S*n/60*Ф/ω＝S*n/60*Ф/2πn/60

＝S/2π*Ф

＝a*Ф根據(jù)三角形得：R2＝a2Ф2+h2式中：

R——木段的瞬時半徑（mm）

a——極次法距或漸開線的基圓半徑（mm）a＝S/2π

Ф——極角，是由ox方向算起逆時針的角度。

h——裝刀高度(mm)11/22/202310《木材切削原理與刀具》課件旋切曲線：R2＝a2Ф2+h2當裝刀高度h＝0時：

R2＝a2Ф2

即：R＝aФ

旋切曲線是阿基米德螺旋線當裝刀高度h<0或h>0時：旋切曲線是圓的廣義漸開線。當裝刀高度h＝?a時：旋切曲線是圓的漸開線。說明：當h＝0時，R＝aФ，?R＝S＝a(Ф2-Ф1)

＝a2π(常數(shù))11/22/202311《木材切削原理與刀具》課件第二節(jié)、旋切過程中的主要角度參數(shù)及其變化：一、旋切過程中的主要角度參數(shù)：（一）楔角β楔角俗稱研磨角，它是旋刀前面與后面間的夾角，以β表示。楔角的大小，主要是根據(jù)旋刀的材料、單板的厚度、樹種、含水率及其溫度等參數(shù)來確定。在膠合板生產(chǎn)中，為了能旋切出優(yōu)質(zhì)單板，在保證旋刀強度足夠的前提下，應盡可能地減小β角的數(shù)值，通常β=18°～23°。當其它條件相同時，旋切硬質(zhì)木材和厚單板時，β值應取較大值。11/22/202312《木材切削原理與刀具》課件國內(nèi)旋切常用樹種的旋刀β值樹種松木椴木水曲柳楊木樺木β值（°）18~2118~1920~2217~1819~2011/22/202313《木材切削原理與刀具》課件（二）切削角δ

切削角是通過旋刀刃口相接觸的木段表面的切線AT與旋刀前面之間的夾角，以δ表示。切削角對加工質(zhì)量的影響很大，單板旋切下來以后，由彎曲狀變成伸直平板狀，而且是反向彎曲，切削角越大，彎曲的程度就愈大，單板背面出現(xiàn)裂縫的可能性了就越大，因此，減小切削角就能減小背面裂縫的出現(xiàn)。旋切過程中，木段的直徑逐漸減小，而單板切下瞬間的曲率則越來越大，即切下單板出現(xiàn)裂縫的可能性相應增加，所以，切削角應隨木段直徑的減小而減小?！夕?∠β+∠а，由于旋刀的楔角β在研磨后為一定值，而且較小，若再減小將會明顯地降低刃口的強度，因此，在旋切過程中要想減小切削角，只有靠減小后角來實現(xiàn)。11/22/202314《木材切削原理與刀具》課件（三）后角α為了保證旋切質(zhì)量，后角的大小要適當。后角過大時，若楔角不變，則切削角也大，單板出現(xiàn)拉裂和裂縫的可能性就大；同時，由于后刀面與木段的接觸面積減小而引起刀架振動，刀刃就易于切入分開線以下的木材中，造成單板厚度不均勻（如成波浪狀變化），故以后角小一些為宜。又由于接觸面積與木段直徑有關(guān)，木段直徑越小，接觸面積越小，因此，為了保證必要的接觸面積，后角應隨木段直徑的減小而減小。TV11/22/202315《木材切削原理與刀具》課件后角小，雖然可以減小單板出現(xiàn)裂縫的可能性，但是，如果過小，則旋切刀后面與木段的接觸面積過大，對木段的壓力增大，這樣，不僅會造成過大的摩擦損失，而且且使木段彎曲，木段直徑越小，彎曲越嚴重，從而也會造成單板厚度不均勻，甚至使木段了生局部劈裂（單板可能成瓦楞板）。TV11/22/202316《木材切削原理與刀具》課件木段徑級與后角的關(guān)系:在旋切過程中，為了保證旋切質(zhì)量，后角的大小要恰當；為了保證正常的旋切條件，還要求后角必須隨木段直徑的減小而減小。

木段徑級（mm）260-300320-420400-600620-800后角（°）

0.5-11-22-33-411/22/202317《木材切削原理與刀具》課件（四）補充角ε和旋切角K

補充角ε是切線AT和鉛垂線AV之間的夾角，以ε表示。旋切角是過卡軸中心的水平面與旋刀后面之間的夾角，以K表示。TV11/22/202318《木材切削原理與刀具》課件

.旋切過程旋刀角度的自然變化由于旋切曲線不是圓弧曲線，所以旋刀的工作后角（即運動后角）和其靜止狀態(tài)的后角即裝刀后角并不相等。旋切過程隨著木段直徑的減小，旋刀的工作后角是否變化，如何變化，主要視裝刀高度和刀架類型而定。

1、當裝刀高度h=0時：式中：αG—工作后角；αz--裝刀后角：αB--補充角。11/22/202319《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化裝刀高度h=0時的旋刀工作后角與補充角的關(guān)系11/22/202320《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化

由此式可見，隨著木段直徑R的減小，補充角αB增大，工作后角αG減小。工藝上也是這樣要求的。雖然如此，但這種情況下，工作后角的改變有限，例如：

當

R=300mm,s=1.5mm,αZ=5°時，

a=s/2π=1.5/2π=0.2387,αG=5°-arcsin(0.2387/300)=4.955°由圖可見，補充角可表示為如下公式：11/22/202321《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化而當R=60mm時，

αG=5°-arcsin(0.2387/60)=4.487°

工作后角的減小幅度只有10%。11/22/202322《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化2、當轉(zhuǎn)刀高度h

0時：

h

0時的旋刀工作后角與補充角的關(guān)系11/22/202323《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化

在其他條件相同裝刀高度h

0時，補充角由兩部分組成。旋刀的工作后角可表示為如下公式：

αG=αz-αB=αZ-(arcsina/R+arcsinh/R）

設h=1.5mm，

則αG由R=300mm時的4.669°到R=60mm時,αG=1.679°，減幅達64%。11/22/202324《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化3、當h=-a時，αZ=αG,補充角為0，工作后角始終不變（這是一個臨界情況）。

h=-a時的旋刀的角度11/22/202325《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化4、當-a∠h∠0時，

αG=αZ-arcsin(a/R),情況和h=0時一樣。當-a∠h∠0時的旋刀角度11/22/202326《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化

由以上幾種情況的分析來看，裝刀高度不同，旋刀工作后角隨木段直徑的變化情況不同。實際操作時只能控制裝刀高度，可控程度有限。為此，現(xiàn)代旋切機都設計有輔助滑道，通過調(diào)整輔助滑道的傾斜角，可控制工作后角也隨木段直徑減小而減小，從而可在更大程度上控制旋刀工作后角的變化11/22/202327《木材切削原理與刀具》課件

帶水平主滑道和傾斜輔助滑道的旋切機刀架11/22/202328《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化

說明：①旋刀刀尖可繞A點轉(zhuǎn)動；②AB=L不變；③B可繞點O轉(zhuǎn)動，初始裝刀后角靠B點繞O點轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)；④B點平行于輔助滑道運動；A點平行于主滑道運動；⑤旋刀與AB剛性聯(lián)結(jié)，夾角不變；⑥當B點移至B1點時，A點移至A1點，裝刀后角變小。變化強度與μ有關(guān)。11/22/202329《木材切削原理與刀具》課件4.旋切過程旋刀角度的自然變化

在AB=L,ε,μ,和裝刀高度h及旋刀楔角β都一定的情況下，裝刀后角從木段R變到R1時的變化量可表示為：

Δαz=Δδz-β旋刀工作后角的計算仍如前述。有些工藝手冊上有帶輔助滑道刀架（第二類刀架）璇璣的工作后角隨木段直徑變化的圖表可供選擇。11/22/202330《木材切削原理與刀具》課件5.旋刀與壓尺的安裝和單板的壓榨率在旋刀上方安裝壓尺的目的，一是為了防止木段的超前開裂，二是為了擠壓出單板中一部分水分，有利于縮短單板干燥時間并節(jié)約能源。設單板的名義厚度為S,經(jīng)過壓榨后的單板厚度為S0(刀門寬度)，單板壓榨率為：壓榨率為單板旋切的重要工藝參數(shù)，它與樹種、蒸煮溫度有關(guān)，如椴木的壓榨率10-15%，水曲柳的15-20%。11/22/202331《木材切削原理與刀具》課件5.旋刀與壓尺的安裝和單板的壓榨率

除刀門寬度S0外，壓尺的另一個重要安裝參數(shù)為刀門高度,其中：式中：δ—裝刀時的切削角（δ=α裝+β）；

σ—壓尺前面與旋刀前面之夾角，不同機床有不同規(guī)定，例如上海造紙機械廠生產(chǎn)的旋板機次角70度。11/22/202332《木材切削原理與刀具》課件5.旋刀與壓尺的安裝和單板的壓榨率樹種單板厚度壓榨率壓尺安裝參數(shù)(mm)S(mm)Δ%刀門寬度S0

刀門高度h0

楊樹椴木1.0050.950.301.20101.020.301.50151.270.352.00181.650.402.50221.950.5011/22/202333《木材切削原理與刀具》課件裝刀高度的測量：11/22/202334《木材切削原理與刀具》課件二、旋刀和壓尺的結(jié)構(gòu)（一）、旋刀：1、材料：一般為兩種材料，刀體采用15#低碳鋼或同等材料的鋼板，刀刃材料采用合金工具鋼9SiGr、6CrW2Si或同等性能以上的材料。刃口處理硬度HRC57－62。2、刃口直線度：

1.0mm/<2300mm；2.0mm/>2300mm；寬度上不大于0.08mm。3、常用規(guī)格：

L＝1050～2750mmB＝150～180mmS=15（16）17mm

β＝18－23°

（出廠20±2o）11/22/202335《木材切削原理與刀具》課件4、旋刀結(jié)構(gòu)：常用旋刀的結(jié)構(gòu)11/22/202336《木材切削原理與刀具》課件4、旋刀結(jié)構(gòu)：特殊旋刀的結(jié)構(gòu)11/22/202337《木材切削原理與刀具》課件5、旋刀外形：11/22/202338《木材切削原理與刀具》課件（二）壓尺：1、壓尺的作用