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1、1.1木材切削力的計算木材切削時，刀具一定要借助外力作用才能完成該過程。因此，切削力是木材切削過程中的主要物理現(xiàn)象之一，是切削層木材、切屑和切削平面以下的木材在刀具的作用下，發(fā)生彈、塑變形的結(jié)果。在實(shí)際切削過程中，刀具刃口不是絕對鋒利的一條邊，而是一個具有一定半徑的圓弧。即使剛剛?cè)心サ牡毒?，其刃口圓弧半徑也有5~10μm。因此，刀具對木材的作用力，除了前刀面對切削層木材和切屑的作用外，還要考慮因刃口變圓而導(dǎo)致的后刀面對切削平面以下木材的作用。木材切削過程的極其復(fù)雜性，以及眾多的因素影響著木材的切削性能。想要建立一個把所有因素都
2、考慮周全的精確的切削力計算公式是不切合實(shí)際的[23]。計算木材切削力的公式一般包括切削力理論計算公式和切削力經(jīng)驗(yàn)計算公式。理論計算公式是以端向切削為例子分析切削力的計算公式，但是由于在切削力理論公式的建立中，簡化了一些條件，另外對一些與切削有關(guān)的木材性質(zhì)尚了解不夠全面，所以應(yīng)用公式的精確性和范圍還是受到限制。在實(shí)際應(yīng)用中，我們通常用的是切削力的經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)驗(yàn)計算公式是以適當(dāng)?shù)睦碚摷僭O(shè)為前提，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推出的切削力的經(jīng)驗(yàn)計算公式。1.1.1切削力的經(jīng)驗(yàn)公式1.1.1.1切削力和單位切削力單位切削力是指單位切削面積A上的切
3、削力，用p表示。（N/mm2）（1）式中——切削力，N；——切削面積，mm2；——切削厚度，mm；——切削寬度，mm。已知單位切削力時，則切削力為：（N）（2）單位寬度切削力是指單位切削寬度b上的切削力，用表示。（N/mm）（3）1.1.1.2單位切削力和切削厚度的關(guān)系木材切削力實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)切削厚度mm時，單位寬度切削力與切削厚度成正比，其關(guān)系可用直線AB的線性方程表示。如圖3-9。（4）式中——直線AB的縱截距，N/mm；——直線AB的斜率，N/mm2,；——切削厚度，mm。當(dāng)切削厚度mm時，單位寬度切削力與切削厚度為曲
4、線關(guān)系，如圖3-9。通常曲線關(guān)系為：（5）式中——常數(shù)；——切削厚度，mm；——常數(shù)。圖3-9單位切削寬度上切削厚度切削力的影響關(guān)系實(shí)際上，以直線BD取代曲線，近似的表明切削厚度mm時的單位寬度切削力與切削厚度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)切削厚度等于零時，單位寬度切削力為0.2（N/mm）。也就是直線BD的縱截距為0.2。因此，直線BD的方程為：（6）可見，單位切削力和單位切削厚度的關(guān)系為：（1）當(dāng)切削厚度mm時，其關(guān)系為：（7）（2）當(dāng)切削厚度mm時,其關(guān)系為：（8）因?yàn)榍邢骱穸鹊扔诹銜r，刀具后刀面對木材有部分切削力，其單位切削
5、力為：（9）1.1.1.1單位切削力和刀具磨損變鈍的關(guān)系在實(shí)際切削過程中，刀具磨損變鈍對切削力的影響局限在后刀面的切削力上。刀具磨損變鈍對單位切削力的影響用刀具刃口鈍化系數(shù)修正。根據(jù)試驗(yàn)研究，值與刃口圓弧半徑成正比。鋒利刀具刃口圓弧半徑μm，對應(yīng)的鈍化系數(shù)=1。此時后刀面的單位寬度切削力為：（10）當(dāng)?shù)毒吣p變鈍后，值變大，其值在1~1.7范圍內(nèi)變化，后刀面的切削力也相應(yīng)變化，即：（11）將式（3-23）代入式（3-21）和（3-22）后，就能得出考慮刀具磨損變鈍在內(nèi)的單位切削力計算公式，即：（1）當(dāng)切削厚度mm時，其關(guān)系為：
6、（12）（2）當(dāng)切削厚度mm時,其關(guān)系為：（13）1.1.1.2其他因素與單位切削力的關(guān)系切削角、切削速度、切削方向相對纖維方向和樹種等因素也影響著單位切削力。單位切削力公式中的兩個變量和，在綜合了對樺木，松木，等材種的不同切削方向的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，可按下法決定。主要切削方向的單位切削力為:（14）（15）式中——系數(shù)，部分樹種系數(shù)值可查表3-2；、、——系數(shù)，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，其大小與樹種、切削方向相對纖維方向、切削速度和切削角等因素有關(guān)。部分?jǐn)?shù)據(jù)可查表3-3；——刀具切削角，°；——切削速度，m/s。當(dāng)鋸切速度m/s、刨削、
7、銑削速度m/s時，切削速度以90-代入式（3-28）。反之，代入切削速度的實(shí)際大小。表3-2系數(shù)值[23]樹種/(N/mm)端向縱向橫向松木4.811.460.98樺木5.401.861.37麻櫟6.282.061.69表3-3系數(shù)A、B和C值[23]樹種A（N/mm2）B（N/mm2）C（N/mm2）端向縱向橫向端向縱向橫向#端向縱向橫向松木0.5490.1960.0290.2000.0690.059~0.06919.6205.3960.647樺木0.7460.2450.0440.2350.0780.069~0.09822.
8、5636.8670.834麻櫟0.8040.2750.0590.2650.0880.083~0.11825.1447.4560.918注：#表示當(dāng)<55o,B取小值；>55o,B取大值。1.1.1.1單位切削力與上述所有因素的經(jīng)驗(yàn)計算公式所有因素與主要切削方向單位切削力的關(guān)系
