锯切加工不仅是木材加工的首道工序,而且在木材加工中所占比例最大。正因为如此,业内有关人士非常重视木材锯切理论的研究以及技术的开发,取得了丰硕的成果。笔者在此,做一概述,以飨读者。
1 提高锯齿耐用度和寿命方面的研究
围绕提高锯齿的耐用度和使用寿命展开研究,不断有新型刀具材料和锯齿增强技术问世,如聚晶金刚石刀具(PCD),加工人造板时,其耐用度为同条件下的硬质合金刀具的100-300倍。司太立合金合金锯齿;此外,还有锯齿涂层技术:另外又有通过齿形的改变提高以锯齿的耐用度的研究。
2 减小锯路损失方面的研究
2.1在带锯方面,陆续开发了高张紧力锯条、控制锯口偏斜技术、空气静压导向装置等技术;对带锯条的稳定性进行了分析。
2.2在圆锯片方面运用有限元方法计算圆锯片的固有频率,寻找出影响锯身稳定性的相关因素,以期减少锯路宽度;超薄圆锯片锯片的开发成功减小了锯路损失。
2.3在锯齿设计理论方面,以澳大利亚的Krilov教授的成果最为显着。1985年,他在Holz杂志上公布了他的研究成果。他根据自己提出的设计理论,开发出与传统完全不同的带锯锯齿。如图1所示,横刃由两段直线组成,齿顶呈楔形。原来锯齿的锯料量是S
l′,改进锯齿锯料量是S2′。由于S l′>S2′,这说明改进锯齿的锯料量小于改进前的。另外,由于∠ab'c>∠abc,所以锯齿耐用度高。据研究报介绍,该锯齿可以使制材产量增加32%以上,锯齿的耐用度提高了22%。
图1 Krilov开发的锯齿
2.4 细木工框锯的开发 框锯自问世以来一直用于圆木的剖分,是最早的制材锯机。细木工框锯的锯路在0.8mm~1.2mm,,是锯路最小的锯机。虽然可以同时锯多个锯口,但进给速度低。
3 提高锯切表面质量的研究
主要围绕如何实现锯刨合一加工工艺以节省木材和工时。在这方面,涌现了许多的优秀成果。主要有如下几方面:
.3.1普通圆锯锯刨合一技术的研究
普通刨削圆锯片是早期开发的锯刨合一技术。图2所示的只是其中的一种,这类锯子的共同特点是锯齿不拨料,锯齿锯料角(内凹角)一般为8′~25′;不能锯切湿材,只能锯切干燥木材,而且锯路高度不能太大。
3.2 硬质合金复合刨削锯片的开发
硬质合金锯片被开发出来,使锯材表面质量大为提高。不但可以锯切干燥木材,而且可以锯切湿材,但仍有锯痕。于是又开发出了硬质合金复合刨削锯片。该锯片在纵锯木材时,兼有锯切和刨削或锯切和磨削的作用。图3所示的仅是锯刨合一锯片中的一种,锯片是组合齿,每组有5~6只纵锯齿,并在加深的齿室内沿锯片径向另外单做出刨削齿;有的刨削齿设置在锯身中部半径方向上,有的设置在低于齿根处。锯磨合一的锯片的磨削是靠设置在锯身上的磨料完成的。
图2 普通刨削圆锯片 图3 复合刨削锯片
3.3 刨锯(Quickplane)的开发
1986年美国Gomex公司研制成刨锯(Quickplane),镶有特种高速钢刀尖,加工表面接近刨光。直径170-250mm,标准锯路宽度4mm,小直径的锯路宽度3.2mm,在100米/分的进给速度下能加工表面粗糙度很小的锯切表面。
3.4 弧线侧刃锯齿硬质合金锯片的研究
德国专家乌伟 海泽尔(Uwe Heisel)教授于1997年陆续发表了研究报告,公布了研究成果。所谓弧线侧刃锯齿,如图4所示,锯齿侧刃不是一条直线,而是一段圆弧线。Uwe
Heisel所研究的硬质合金圆锯片由于齿侧刃是圆弧线,所以加工表面上仍有波纹,详见图4(b)。加工表面波纹深度Sh=UZ2/4D=Uz2/8R。式中Uz是每齿进给量,R是侧刃圆弧半径。很显然,当侧刃圆弧半径增大时,波纹深度Sh就减少。研究报告说,当R=1200mm,Uz=0.25mm时,锯切表面没有明显锯痕。弧线侧刃锯齿最大的优点是明显地改善了锯切表面质量:工件边棱没有崩茬以及锯切表面粗糙度明显好于传统的直线侧刃锯齿。但该种锯齿有三个不足之处。报告说,第1是切削阻力大于传统直线侧刃锯齿;第2是锯片振动大;第3是锯料量大于传统直线锯齿,所以锯路损失大。
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