微量零锯料角锯齿木材锯切特性与机理研究

Wood cutting, which is done with a horizontal and two side of the serrated saw blade, is the closed one. Sawing surface is formed by the side processing of the serrated saw blade.In the previous research, people were only focused on the cutting edge, but ignored the the influence of the angle and length parameters on the sawing quality, sawing forces and the temperature gradient of the serrated saw blade.Therefore, the project stated the concept of the miccro side clearance angle tool basing on the theory analysis and cutting test research of the wood sawing, measuring and recording the body temperature of the saw blade by the contactless temperature detection in the real-time. It also analyzed the micro characteristics of the sawing surface and the wearing of the saw blades gradient through the electronic microscope, exploring the sawing mechanism of the micro side clearance angle tool, revealing the internal relations of the parameters of angle side, feed per tooth, sawing forces, temperature gradient and the surface quality of the micro side clearance angle tool. At last, the project set up a corresponding mathematical model, put forward some calculation formula of the micro side clearance angle tool, and found the reasonable parameters of the length of the mirco side clearance angle tool. The results can be used to improve the sawing surface quality , reduce the cutting losses and energy consumption and extend the life span of the tool service.It will be rich the wood sawing theory and have good economic benefits.

木材锯切通常是由锯齿的一条横刃和两条侧刃进行的闭式切削，锯齿侧刃加工形成锯切表面，以往研究只集中在对横刃切削的研究，而忽视了侧刃对锯切加工的影响，特别是锯齿侧刃角度和长度参数对锯切质量、锯切力和锯片温度梯度场的影响。为此，本项目通过木材切削理论分析和锯齿切削试验研究，提出了微量零锯料角锯齿锯切概念，利用非接触温度探测方法对锯片温度场进行在线实时测量和记录；采用电子显微镜分析方法对锯切表面微观特征和锯齿磨损变钝程度进行分析，探索微量零锯料角锯齿切削机理，揭示微量零锯料角侧刃参数、每齿进给量、锯切力、温度梯度和锯切表面质量之间的内在关系，并建立相应的数学模型，提出微量零锯料角锯齿锯切力计算公式，确定合理的微量零锯料角锯齿零锯料角段长度参数。本研究成果将会丰富木材锯切理论，应用到木材锯切加工中，可提高木材锯切加工表面质量、减少木材锯切损耗、降低锯切加工能耗、延长刀具使用寿命，具有较大社会经济效益

锯切是木材加工中最主要的加工方式，在木材锯切理论研究中，学者们以往多着重研究主刃对锯切加工的影响，缺少研究侧刃角度和长度等参数对木材锯切质量、锯切力和锯切温升产生的的影响；圆锯片的适张也通常采用机械辊压适张方法，这种适张方法难以满足超薄圆锯片对适张应力分布的要求。本项目首次提出了微量零锯料角锯齿木材锯切的理论和锯片基体激光精确适张方法，建立了微量零锯料角锯齿木材锯切力学分析模型和激光精确适张和球面多点加压适张在锯片基体内生成的应力分析力学模型，揭示出锯齿侧刃参数对木材锯切表面粗糙度的影响规律，通过研究发现：在切向方向产生的切削力包括主刃产生的切削力和侧刃产生的切削力。其中，以主刃产生的切削力为主，主刃产生的切削力占总切削力的80-95%左右，侧刃产生的切削力占总切削力的5-20%。锯料角对切削力和侧刃力均有影响，且在不同的切削厚度、切削速度、木材含水率以及切削方向上，随着锯料角的增加，切削力和侧刃产生的切削力均呈减小趋势。具有微量零锯料段锯齿的圆锯片，在零锯料角段大于0.5mm的情况下，侧刃的零锯料角段已起到刨削木材的作用，与零锯料角锯齿相比同样可起到改善木材锯切表面质量的作用，且在保持其他切削参数不变的情况下，进给速度越大，每齿进给量越大的情况下，微量零锯料角锯齿产生的表面粗糙度越低，越有优势。本研究合理解释了微量零锯料角段对于形成平整切削表面时所起的重要作用，解决了锯片基体辊压适张时适张应力难以精确控制，应力分布不合理等难题，结合锯片基体热处理与整平工艺，成功研制出具有微量零锯料角的超薄硬质合金木工圆锯片，实现了木材以锯代刨。不仅省去了刨削工序，提高了木材加工效率，而且还节省了刨削产生的能耗和木材损耗。此外，由于超薄木工圆锯片的锯口宽度仅为普通圆锯片的1/2-1/3，另可减少锯路损失30%以上。目前已广泛应用于国内木地板表板剖分以及木门窗、家具和百叶窗等木材加工备料工段，取得显著的经济和社会效益。