木材切削与刀具多级递推式实验教学改革

针对木材切削与刀具实验教学中存在的痛点问题进行改革,构建“演示实验—基础实验—综合实验—创新实验”多级递推式实验教学体系。实验课程采用教学素材库平台展示、突出理论知识转化实践认知、多门专业课程交叉融合、科学研究导向等创新措施,有助于学生对理论知识的掌握,锻炼学生的实践技能和综合能力。

负倒棱刀具的直角切削热—力耦合建模与分析

根据切削过程中材料的塑性流动状态和刀—屑的摩擦特性,将不等分剪切区理论与Oxley的滑移线模型相结合,提出负倒棱刀具直角切削热—力耦合模型。该模型主要包括主剪切区和倒棱变形区,基于Johnson-Cook材料本构模型建立了流动应力、剪切角、摩擦角和切削温度的控制方程,主切削力Fc和进给力F_f分别计算为主剪切区和倒棱变形区上沿切削速度方向和垂直于切削速度方向上分量之和。对比验证提出的预测模型实验和有限元仿真结果,发现其相对误差在15%以内,并分析了负倒棱参数对切削力的影响,该研究结果可以为负倒棱刀具结构参数优化和切削性能影响分析提供参考。

木塑复合材料正交切削过程中的切削力研究

木塑复合材料是一种环境友好型的绿色复合材料,因其具有防腐防潮、硬度大、可循环利用等优点,深受国内外木材行业的认可,具有良好的发展前景。在对木塑复合材料进行切削加工的过程中,切削力是影响刀具寿命和加工质量的一个重要因素。为了进一步探究木塑复合材料在切削加工过程中切削力的变化特性,基于方差分析和分形理论,分别研究了木塑复合材料切削加工过程中的平均切削力和切削力信号分形维数,并用二者表征静态切削力和动态切削力,切削力信号分形维数越小,动态切削力越稳定。研究结果表明:静态切削力随切削深度的增加而增大,随刀具前角的增大而减小,随一定范围内木粉质量分数的增大而增大;动态切削力信号分形维数随切削深度的增加而减小,随刀具前角的增大而增大,随一定范围内木粉质量分数的增大而增大。因此,在实际生产过程中,较大的刀具前角、较小的切削深度和适当的木粉质量分数有助于降低能耗,提高切削的稳定性。

全断面盾构掘进机切削刀具的计算力学模型求解

以土力学及塑性力学理论为基础,深入分析了盾构刀具的切削机理,基于朗肯理论提出一种细化的刀具载荷的计算方法。通过建立切削刀不同部位与土相互作用的力学模型,推导出切削刀切削土体过程中切削阻力的表达式,并通过实例计算对切削刀所受的切削载荷进行了量化研究,为切削型刀具的地质适应性设计提供了一定的理论依据。

木工刀具磨损机理及抗磨技术

分析了木工刀具的磨损机理,指出机械擦伤磨损是碳钢刀具的主要磨损机理;腐蚀磨损是硬质合金刀具的主要磨损机理。介绍了国内外刀具抗磨技术的研究现状及在木工刀具中的应用情况。

微米长薄片木纤维切削加工功率的理论计算方法与效益分析

对传统纤维加工的功耗进行分析,将细胞学、超精加工理论、纤维学等一系列现代分析手段运用到木纤维的形成过程中,提出微米长薄片木纤维切削的概念,从而将微米长薄片木纤维的研究上升到微观结构,并通过对纤维形状的产生和切削力变化的分析,解释传统木纤维加工消耗的能源高、产生纤维质量差的本质原因。示例对微米长薄片木纤维的加工功率进行计算,将其与传统加工方法的功率进行对比,得出结论:以微米级机械法加工木纤维耗能远远低于热磨法,且可以加工出质量较高的微米级长丝木纤维。

基于分形理论和神经网络的刀具磨损监测

提出了一种基于分形理论和神经网络的刀具磨损监测方法,从切削力动态分量中提取分形维数D、从切削力静态分量中提取切削力比R这两个特征量作为监测刀具磨损状态指标,并将这两个特征量及切削速度作为神经网络的输入。试验结果表明,该方法能有效识别刀具的磨损状态。

车削刀具磨损声发射信号的云特征分析

针对刀具磨损状态监测和磨损量预测研究中特征提取这一关键技术,该文提出了基于云理论的信号特征提取方法。首先,采用小波包分析对声发射信号进行信号分解和重构,滤除噪声对提取特征参数的影响;其次根据重构信号的统计分布特性,利用逆向云算法提取信号敏感频带的期望值、熵及超熵云特征参数,定量分析刀具在不同切削条件下3种云特征参数随磨损量增大所呈现的变化规律;最后,通过散点图分析3种特征参数表征刀具磨损声发射信号的有效性。结果表明:刀具磨损声发射信号具有明显的云特性,3种云特征参数与刀具磨损状态具有明显的对应关系,可作为刀具磨损状态监测、磨损量预测的特征参数;云理论在刀具磨损监测领域的应用,扩大了知识的表示范围。

基于灰色-马尔可夫理论的纳米复合陶瓷刀具磨损量预测

应用灰色系统理论和马尔可夫链预测理论建立了纳米复合陶瓷刀具磨损量的灰色-马尔可夫链预测模型,研究了刀具磨损量和刀具寿命的预测方法。AWT纳米复合陶瓷刀具的磨损量及刀具寿命预测结果表明,预测值与实测值误差较小。

切削速度和刀具磨损对锯齿形切屑形成的影响

锯齿形切屑是金属切削过程中常见的切屑。在加工淬硬不锈钢的过程中,在较低的切削速度下就可以形成锯齿形切屑。锯齿形切屑的形成对机床稳定性、刀具寿命和已加工表面质量有着重要影响。文中用金属陶瓷刀具铣削马氏体不锈钢3Cr13Cu,研究切削速度和刀具磨损对锯齿形切屑形成的影响。结果表明,锯齿间距随切削速度和后刀面平均磨损宽度(VB)的增加而减少,即切屑上锯齿的形成频率随切削速度和后刀面平均磨损宽度的增加而增加。用M A Davies的绝热剪切理论解释后刀面磨损对锯齿形切屑的形成影响,表明用金属陶瓷刀具铣削马氏体不锈钢3Cr13Cu过程中绝热剪切参与了锯齿形切屑的形成。

润滑冷却介质对刀具与木材表面之间摩擦系数的影响

在柚木、樟子松、杉木木材表面,分别喷或刷涂液体石蜡,石墨粉末、聚四氟乙烯(PTFE)粉末及两者混合物,切削油、水性切削液、纳米级亲金属切削油等润滑冷却介质,评估介质对刀具与木材表面之间摩擦系数的影响。结果表明:石墨粉末、PTFE粉末及两者混合物、切削油等介质可减小刀具与木材表面之间的摩擦系数,其中石墨与PTFE粉末混合物的润滑作用相对明显。

三维木材切削虚拟仿真与木工刀具参数优化研究

利用ANSYS的Solid95单元构建木材切削三维模型并对切削过程进行有限元分析,通过分析可获得不同刀具前角所对应的最大有效应力并推断最优前角的角度值。取不同前角试制木工刀具,将其安装到小木块加工机上进行试验,结果表明,优化结果与试验结果基本一致。利用该方法可对木材切削过程进行分析及对刀具进行优化设计。

现代数控刀具刃口精准化设计的探讨

作为现代数控刀具设计的一个关键技术,刀具刃切削学的重要性得到越来越广泛的认同。文章简要介绍和回顾了该项技术领域的研究开发成果和现状,并通过刃切削技术对切削加工的影响进行分析比较,提出了现代复杂数控刀具刃切削学的刃口强化带变尺度设计理论和设计流程。

切削颤振研究的历史、现状及其发展动向

本文回顾了切削颤振研究的历史,概括了切削颤振研究的现状,介绍了近年来发展起来的切削颤振的非线性分析理论,分析了切削颤振研究中存在的问题及其发展动向。

现代木工刀具材料与展望

介绍了构成木工刀具材料的各种物质的化学成分及其物理力学性能、刀具材料新品种、新牌号，以及刀具材料与被切工件在物理、力学和化学性质匹配方面的重要性，并对未来木工刀具材料的发展提出预测和展望。

减少木材加工企业粉尘污染的切削技术

木粉尘是我国木材加工企业环境污染及产生职业病的主要原因,为控制木粉尘产生量和散发量,笔者从切削及刀具技术角度探讨了降低空气中粉尘浓度的途径;指出粉尘是木材切削加工的产物,其产生量与散发量直接与木材切削方式、切削条件和刀具的结构密切相关;提出研究无屑、少屑和顺畅排屑等方面木材切削和刀具技术的重要性。综述了激光、高压水喷射等特种木材切削技术的研究及应用现状;介绍了金刚石木工铣刀及超薄硬质合金圆锯片等先进刀具技术;探讨并分析了影响木粉尘产生量的切削因素。指出我国大多数木材加工企业工作车间或作业场所的空气中,粉尘浓度严重超标,因此,研究和开发具有环保特点的绿色切削技术和木工刀具制造技术具有重要意义。

表面涂层木工刀具的研究进展

介绍几种表面涂层木工刀具的加工方法和使用状况,分析表面涂层刀具的切削特点和磨损形态,概述了国内外研究进展。研究成果表明,涂层处理可以延长刀具使用寿命,减少刃磨和换刀时间,提高生产效率和表面加工质量。

切屑厚度和刀刃磨损量对木材加工表面温度影响的研究

为了掌握在木材切削中工件加工表面的温度,用高灵敏度红外线辐射温度计,查明了切屑厚度(t)和刀刃磨损量(L_f)对切削而产生的加工表面温度(θ)的影响。结果表明,切屑厚度愈小,刀刃磨损量愈大,则加工表面的温度愈高。θ和t之间,无论L_f的大小如何,它们之间成立如下关系,即θ=Bt^(-m)(式中B和m为与L_f有关的常数),而且存在着尺寸效应。考虑到存在尺寸效应的主要原因在于刀刃的圆角,实验测出了同样具有尺寸效应的单位切削力以及与加工表面的特性密切相关的垂直分力,并求得了它们与加工表面温度之间的关系。

木工机械与刀具实验课教学改革研究

木工机械与刀具实验是培养木材科学与工程专业学生实践技能和综合能力的重要手段,改革其实验教学过程对提高教学效果具有重要意义。文章对河北农业大学木工机械与刀具实验课教学模式和方法进行改革探索,提出若干改革措施,包括维护原有实验条件、增加新的试验设备、根据实验条件和学生的基本知识结构合理设置实验内容;采取以学生为主体探究、互动式的教学模式,以废弃设备为对象,开设拆装试验;突出实验内容的综合性和连贯性;建立有效的考核机制,旨在提高实验教学效果、培养动手能力强且具有创新精神的高素质人才。

浅谈声发射的小波分析与木工刀具磨损检测

介绍声发射概念、声发射信号处理方法、计测系统及小波分析技术检测声发射信号奇异性的原理,分析奇异性指数和刀具磨损的对应关系,并提出了声发射检测木工刀具磨损的实验模型。