木材切削原理与刀具之旋切及旋刀.ppt

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1、第五章旋旋切切及及旋旋刀刀第九章、旋切及旋刀第九章、旋切及旋刀主要内容：主要内容：1、单板旋切原理 (了解)2、旋切过程中主要角度参数及变化（难点掌握）3、旋刀及压尺的典型结构与安装（重点掌握）修改时间4/13/20231木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀第一节、旋切原理第一节、旋切原理一、概述：一、概述：旋切主要是用来生产单板的，而单板是厚度均匀的薄片木材，是胶合板的主要原材料。目前，生产单板的主要方法有：旋切、刨切、锯切三种。旋切主要用来生产厚度较薄或中等厚度的单板。生产率高但生产过程中由于单板反向弯曲而存在单板背面裂隙。刨切单板主要生产厚度较薄的单板，但生产率低。多用于饰面

2、用的薄单板或微薄木。锯切单板单板几乎不变形，生产质量高，但效率低，出材率也低。多用于复合地板、集成材的表板4/13/20232木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀一、概述：一、概述：（旋切单板）（旋切单板）4/13/20233木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀一、概述：一、概述：（锯切单板）（锯切单板）4/13/20234木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀一、概述：一、概述：（刨切单板）（刨切单板）4/13/20235木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀二、旋切曲线（旋切运动学）二、旋切曲线（旋切运动学）旋切时，主运动是木段的回转运动，进给运

3、动是旋刀的等速直线运动。为了获得连续的带状等厚单板，要求在旋切时木段的旋转运动和旋刀的直线运动必须保持严格的运动学关系，保证单板厚度等于每转进给量。4/13/20236木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀旋切机旋切机4/13/20237木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀运动关系：运动关系：4/13/20238木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀旋切曲线旋切曲线极坐标方程：（刀具由A点运动到A点）tt (木段回转的角速度 2n/60;n木段的回角速度 r/min；t时间)水平方向：xVf*t(Vf旋刀的进给速度 mm/sVfSn/60 S单板的厚度mm)4/

4、13/20239木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀旋切曲线：旋切曲线：X=V X=Vf f*t*tS*n/60*/S*n/60*/S*n/60S*n/60*/2n/602n/60 S/2*S/2*a*a*根据三角形得根据三角形得：R R2 2a a2 22 2+h+h2 2式中：R木段的瞬时半径（mm）a极次法距或渐开线的基圆半径（mm）aS/2 极角，是由ox方向算起逆时针的角度。h装刀高度(mm)4/13/202310木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀旋切曲线：旋切曲线：R R2 2a a2 22 2+h+h2 2当装刀高度当装刀高度h h0 0时：时：R R2

5、 2a a2 22 2 即：即：R Raa 旋切曲线是阿基米德螺旋线旋切曲线是阿基米德螺旋线当装刀高度当装刀高度h0h0h0时：旋切曲线是圆的广义渐开线。时：旋切曲线是圆的广义渐开线。当装刀高度当装刀高度h h a a时：旋切曲线是圆的渐开线。时：旋切曲线是圆的渐开线。说明：当说明：当h h0 0时，时，R Raa，R RS Sa(a(2 2-1 1)a 2(a 2(常数常数)4/13/202311木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀第二节、旋切过程中的主要角度参数及其变化：第二节、旋切过程中的主要角度参数及其变化：一、旋切过程中的主要角度参数：一、旋切过程中的主要角度参数：（一）

6、楔角一）楔角楔楔角角俗俗称称研研磨磨角角，它它是是旋旋刀刀前前面面与与后后面面间间的的夹夹角角，以以表示。表示。楔楔角角的的大大小小，主主要要是是根根据据旋旋刀刀的的材材料料、单单板板的的厚厚度度、树种、含水率及其温度等参数来确定。树种、含水率及其温度等参数来确定。在在胶胶合合板板生生产产中中，为为了了能能旋旋切切出出优优质质单单板板，在在保保证证旋旋刀刀强强度度足足够够的的前前提提下下，应应尽尽可可能能地地减减小小角角的的数数值值，通通常常=18=182323。当当其其它它条条件件相相同同时时，旋旋切切硬硬质质木木材材和和厚厚单板时，单板时，值应取较大值。值应取较大值。4/13/202312

7、木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀国内旋切常用树种的旋刀国内旋切常用树种的旋刀值值树种松木椴木水曲柳杨木桦木值（）1821 181920221718 19204/13/202313木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀（二）切削角（二）切削角 u切切削削角角是是通通过过旋旋刀刀刃刃口口相相接接触触的的木木段段表表面面的的切切线线ATAT与与旋刀前面之间的夹角，以旋刀前面之间的夹角，以表示。表示。u切切削削角角对对加加工工质质量量的的影影响响很很大大，单单板板旋旋切切下下来来以以后后，由由弯弯曲曲状状变变成成伸伸直直平平板板状状，而而且且是是反反向向弯弯曲曲，切切削削角角

8、越越大大，弯弯曲曲的的程程度度就就愈愈大大，单单板板背背面面出出现现裂裂缝缝的的可可能能性性了了就越大，因此，减小切削角就能减小背面裂缝的出现。就越大，因此，减小切削角就能减小背面裂缝的出现。u旋旋切切过过程程中中，木木段段的的直直径径逐逐渐渐减减小小，而而单单板板切切下下瞬瞬间间的的曲曲率率则则越越来来越越大大，即即切切下下单单板板出出现现裂裂缝缝的的可可能能性性相相应应增加，所以，切削角应随木段直径的减小而减小。增加，所以，切削角应随木段直径的减小而减小。u=+=+，由于旋刀的楔角由于旋刀的楔角在研磨后为一定在研磨后为一定值，而且较小，若再减小将会明显地降低刃口的强度，值，而且较小，若再减

9、小将会明显地降低刃口的强度，因此，在旋切过程中要想减小切削角，只有靠减小后角因此，在旋切过程中要想减小切削角，只有靠减小后角来实现。来实现。4/13/202314木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀（三）后角（三）后角为为了了保保证证旋旋切切质质量量，后后角角的的大大小小要要适适当当。后后角角过过大大时时，若若楔楔角角不不变变，则则切切削削角角也也大大，单单板板出出现现拉拉裂裂和和裂裂缝缝的的可可能能性性就就大大；同同时时，由由于于后后刀刀面面与与木木段段的的接接触触面面积积减减小小而而引引起起刀刀架架振振动动，刀刀刃刃就就易易于于切切入入分分开开线线以以下下的的木木材材中中，造造

10、成成单单板板厚厚度度不不均均匀匀（如如成成波波浪浪状状变变化化），故故以以后后角角小小一一些些为为宜宜。又又由由于于接接触触面面积积与与木木段段直直径径有有关关，木木段段直直径径越越小小，接接触触面面积积越越小小，因因此此，为为了了保保证证必必要要的的接接触触面面积积，后后角角应应随随木木段段直直径径的的减减小小而减小。而减小。TV4/13/202315木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀q后角小，虽然可以减小单板出现裂缝的可能性，但是，后角小，虽然可以减小单板出现裂缝的可能性，但是，如果过小，则旋切刀后面与木段的接触面积过大，对如果过小，则旋切刀后面与木段的接触面积过大，对木段的

11、压力增大，这样，不仅会造成过大的摩擦损失，木段的压力增大，这样，不仅会造成过大的摩擦损失，而且且使木段弯曲，木段直径越小，弯曲越严重，从而且且使木段弯曲，木段直径越小，弯曲越严重，从而也会造成单板厚度不均匀，甚至使木段了生局部劈而也会造成单板厚度不均匀，甚至使木段了生局部劈裂（单板可能成瓦楞板）。裂（单板可能成瓦楞板）。TV4/13/202316木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀木段径级与后角的关系木段径级与后角的关系:在旋切过程中，为了保证旋切质量，后角的大小要恰当；为了保证正常的旋切条件，还要求后角必须随木段直径的减小而减小。木段径级（mm）260-300320-420 40

12、0-600620-800后角（）0.5-11-22-33-44/13/202317木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀（四）补充角（四）补充角和旋切角和旋切角K K 补充角补充角是切线是切线ATAT和铅垂线和铅垂线AVAV之间的夹角，以之间的夹角，以表示表示 。旋切角是过卡轴中心的水平面与旋刀后面之旋切角是过卡轴中心的水平面与旋刀后面之间的夹角，以间的夹角，以K K表示表示 。TV4/13/202318木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀.旋切过程旋刀角度的自然变化 由由于于旋旋切切曲曲线线不不是是圆圆弧弧曲曲线线，所所以以旋旋刀刀的的工工作作后后角角（即即运运动动后后

13、角角）和和其其静静止止状状态态的的后后角角即即装装刀刀后后角角并并不不相相等等。旋旋切切过过程程随随着着木木段段直直径径的的减减小小，旋旋刀刀的的工工作作后后角角是是否否变变化化，如如何何变变化化，主主要视装刀高度和刀架类型而定。要视装刀高度和刀架类型而定。1 1、当装刀高度、当装刀高度h=0h=0时：时：式中：式中：G G工作后角；工作后角；z z-装刀后角：装刀后角：B-B-补充角。补充角。4/13/202319木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化装刀高度装刀高度h=0h=0时的旋刀工作后角与补充角的关系时的旋刀工作后角与补充角的关系4/13/20

14、2320木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 由此式可见，随着木段直径由此式可见，随着木段直径R R的减小，补充角的减小，补充角B B增大，工作后角增大，工作后角G G减小。工艺上也是这样要求的。虽减小。工艺上也是这样要求的。虽然如此，但这种情况下，工作后角的改变有限，例如：然如此，但这种情况下，工作后角的改变有限，例如：当当 R=300mm,s=1.5mm,R=300mm,s=1.5mm,Z Z=5=5时，时，a=s/2=1.5/2=0.2387,a=s/2=1.5/2=0.2387,G G=5-arcsin(0.2387/300)=4.955=5-

15、arcsin(0.2387/300)=4.955w由图可见，补充角可表示为如下公式：由图可见，补充角可表示为如下公式：4/13/202321木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 而当而当 R=60mm R=60mm时，时，G G=5-arcsin(0.2387/60)=4.487=5-arcsin(0.2387/60)=4.487 工作后角的减小幅度只有工作后角的减小幅度只有10%10%。4/13/202322木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化2 2、当转刀高度、当转刀高度h h 0 0时：时：h h 0 0

16、时的旋刀工作后角与补充角的关系时的旋刀工作后角与补充角的关系4/13/202323木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 在在其其他他条条件件相相同同装装刀刀高高度度h h 0 0时时，补补充充角角由由两两部部分组成。旋刀的工作后角可表示为如下公式：分组成。旋刀的工作后角可表示为如下公式：G G=z z-B B=Z Z-(arcsin a/R+arcsin h/R-(arcsin a/R+arcsin h/R）设设 h=1.5mm h=1.5mm，则则G G由由R=300mmR=300mm时时的的4.6694.669到到R=60mmR=60mm时时,G

17、G=1.679=1.679，减幅达，减幅达64%64%。4/13/202324木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化3 3、当当h=-ah=-a时时，Z Z=G G,补补充充角角为为0 0，工工作作后后角角始始终终不变（这是一个临界情况）。不变（这是一个临界情况）。h=-a h=-a时的旋刀的角度时的旋刀的角度4/13/202325木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化4 4、当、当-ah0-ah0时，时，G G=Z Z-arcsin(a/R),-arcsin(a/R),情况和情况和h=0h=0时一样。时一样。当当

18、-ah0-ah0时的旋刀角度时的旋刀角度4/13/202326木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 由由以以上上几几种种情情况况的的分分析析来来看看，装装刀刀高高度度不不同同，旋旋刀刀工工作作后后角角随随木木段段直直径径的的变变化化情情况况不不同同。实实际际操操作作时时只只能能控控制制装装刀刀高高度度，可可控控程程度度有有限限。为为此此，现现代代旋旋切切机机都都设设计计有有辅辅助助滑滑道道，通通过过调调整整辅辅助助滑滑道道的的倾倾斜斜角角，可可控控制制工工作作后后角角也也随随木木段段直直径径减减小小而而减减小小，从而可在更大程度上控制旋刀工作后角的变化

19、从而可在更大程度上控制旋刀工作后角的变化4/13/202327木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀 带水平主滑道和倾斜辅助滑道的旋切机刀架带水平主滑道和倾斜辅助滑道的旋切机刀架4/13/202328木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 说明：说明：旋刀刀尖可绕旋刀刀尖可绕A A点转动；点转动；AB=L AB=L不变；不变；B B可可绕绕点点OO转转动动，初初始始装装刀刀后后角角靠靠B B点点绕绕OO点点转转动动调节；调节；B B点平行于辅助滑道运动；点平行于辅助滑道运动；A A点平行于主滑道运动；点平行于主滑道运动；旋刀与旋刀与ABAB刚性

20、联结，夹角不变；刚性联结，夹角不变；当当B B点移至点移至B B1 1点时，点时，A A点移至点移至A A1 1点，装刀后角变小。点，装刀后角变小。变化强度与变化强度与有关。有关。4/13/202329木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4.旋切过程旋刀角度的自然变化 在在AB=L,AB=L,和和装装刀刀高高度度h h及及旋旋刀刀楔楔角角都都一一定定的的情情况况下下，装刀后角从木段装刀后角从木段R R变到变到R R1 1时的变化量可表示为：时的变化量可表示为：z z=z z-旋旋刀刀工工作作后后角角的的计计算算仍仍如如前前述述。有有些些工工艺艺手手册册上上有有带带辅辅助助滑滑道道刀

21、刀架架（第第二二类类刀刀架架）璇璇玑玑的的工工作作后后角随木段直径变化的图表可供选择。角随木段直径变化的图表可供选择。4/13/202330木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率 在在旋旋刀刀上上方方安安装装压压尺尺的的目目的的，一一是是为为了了防防止止木木段段的的超超前前开开裂裂，二二是是为为了了挤挤压压出出单单板板中中一一部部分分水水分，有利于缩短单板干燥时间并节约能源。分，有利于缩短单板干燥时间并节约能源。设设单单板板的的名名义义厚厚度度为为S,S,经经过过压压榨榨后后的的单单板板厚厚度度为为S S0 0(刀门宽度刀门宽度)，单板压榨率为：，单

22、板压榨率为：压榨率为单板旋切的重要工艺参数，它与树种、压榨率为单板旋切的重要工艺参数，它与树种、蒸煮温度有关，如椴木的压榨率蒸煮温度有关，如椴木的压榨率10-15%10-15%，水曲柳的，水曲柳的15-20%15-20%。4/13/202331木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率 除除刀刀门门宽宽度度S S0 0外外，压压尺尺的的另另一一个个重重要要安安装装参参数数为为刀刀门高度门高度,其中：其中：式中：式中：装刀时的切削角（装刀时的切削角（=装装+）；）；压压尺尺前前面面与与旋旋刀刀前前面面之之夹夹角角，不不同同机机床床有有不不同规定，例如上海造

23、纸机械厂生产的旋板机次角同规定，例如上海造纸机械厂生产的旋板机次角7070度。度。4/13/202332木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀5.旋刀与压尺的安装和单板的压榨率树树种种单板厚度单板厚度压榨率压榨率压尺安装参数压尺安装参数(mm)(mm)S(mm)S(mm)%刀门宽度刀门宽度S S0 0 刀门高度刀门高度h h0 0 杨树杨树椴木椴木1.001.005 50.950.950.300.301.201.2010101.021.020.300.301.501.5015151.271.270.350.352.002.0018181.651.650.400.402.502.502

24、2221.951.950.500.504/13/202333木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀装刀高度的测量：装刀高度的测量：4/13/202334木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀二、旋刀和压尺的结构二、旋刀和压尺的结构（一）、旋刀：（一）、旋刀：1 1、材料：、材料：一般为两种材料，刀体采用一般为两种材料，刀体采用15#15#低碳钢或同等材料的低碳钢或同等材料的钢板，刀刃材料采用合金工具钢钢板，刀刃材料采用合金工具钢9SiGr9SiGr、6CrW2Si6CrW2Si或同等或同等性能以上的材料。刃口处理硬度性能以上的材料。刃口处理硬度HRC57HRC576262。

25、2、刃口直线度：、刃口直线度：1.0mm/2300mm；宽度上不大于0.08mm。3、常用规格：、常用规格：L10502750mm B 150180mm S=15（16）17mm 1823 （出厂20 2）4/13/202335木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4 4、旋刀结构：、旋刀结构：常用旋刀的结构常用旋刀的结构4/13/202336木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4 4、旋刀结构：、旋刀结构：特殊旋刀的结构特殊旋刀的结构4/13/202337木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀5 5、旋刀外形：、旋刀外形：4/13/202338木材切削原理与刀

26、具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀（二）压尺：（二）压尺：1 1、压尺的作用、压尺的作用：提高单板质量，减小木段的超越裂缝。提高单板质量，减小木段的超越裂缝。使单板在未切下来之前，预先得到外表面压缩，内使单板在未切下来之前，预先得到外表面压缩，内表面预先伸展，减小单板切下来反方向弯曲产生的背表面预先伸展，减小单板切下来反方向弯曲产生的背部裂隙。部裂隙。可以预先压出一部分水分，缩短单板干燥时间。可以预先压出一部分水分，缩短单板干燥时间。2 2、压榨率：、压榨率：它是反映旋切时单板的压紧程度。它是反映旋切时单板的压紧程度。(S-S(S-S0 0)/S )/S 100%100%S-单板的名义厚度单板的

27、名义厚度 mm S0-单板的实际厚度单板的实际厚度 mm4/13/202339木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀 有有辊柱压尺辊柱压尺和和固定压尺固定压尺之分。之分。u辊柱压尺摩擦力小但接触面积大，压紧力也大，适于软辊柱压尺摩擦力小但接触面积大，压紧力也大，适于软材和厚单板的旋切，常用的辊柱直径为材和厚单板的旋切，常用的辊柱直径为161640mm40mm。u固定压尺又分为固定压尺又分为斜棱压尺斜棱压尺和和圆棱压尺圆棱压尺。u圆棱压尺常用的材料：碳素工具钢圆棱压尺常用的材料：碳素工具钢T8AT8A或合金工具钢或合金工具钢6CrW2Si6CrW2Si、9SiCr9SiCr等，刃口区域

28、的硬度为等，刃口区域的硬度为HRC28HRC2848u圆棱压尺的尺寸：长度同旋刀，宽度为圆棱压尺的尺寸：长度同旋刀，宽度为505080mm80mm，厚度，厚度为：为：121215mm15mm。楔角。楔角4545 50，圆棱半径，圆棱半径r r0.10.10.2mm3 3、压尺的种类：、压尺的种类：4/13/202340木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀4 4、压尺的结构：、压尺的结构：压尺的断面形状压尺的断面形状4/13/202341木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀圆棱压尺的结构图圆棱压尺的结构图4/13/202342木材切削原理与刀具课件第五章旋旋切切及及旋旋刀刀本章结束，谢谢大家！本章结束，谢谢大家！4/13/202343木材切削原理与刀具课件