木材切削基本理论课件

木材切削基本理论木材切削基本理论1第一节锯木一、锯木的定义、类型和锯锯木的定义：锯木是顺木纹或横木纹把木材锯开的过程。锯口：为了把木材锯开,或把一部分木材锯掉,要在其上锯出一个窄的缝隙,叫锯口。

第一节锯木2

锯口描述：锯口有三个边。其中两个边ab和cd是彼此平行的,称为锯口壁。第三个边bc,称为锯口底。锯口壁的平面,称为锯截平面。锯木过程是锯在锯口壁之间进行运动,不断地把木材切成小刨片（锯屑）,并从锯口中将其抛出的过程。

锯口描述：3锯木类型：锯木有三种类型:锯截平面或锯口与木纤维方向平行,称为纵截,或称纵向锯木。锯截平面或锯口与木纤维方向垂直,称为横截,或称横向锯木。锯截平面或锯口与木纤维方向互成一定角度,称为斜截,或称斜向锯木。锯木类型：4锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成。按锯木类型的不同，锯有两种：横截锯,是用于横向锯木的锯；纵截锯,是用于纵向锯木的锯；锯按其形状和运动方式分类：圆锯、刀锯、框锯、带锯、链锯。锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成。5[1][1]6二、锯齿的组成

锯齿是一个窄的复杂切刀。锯齿有前面(或称前爬棱)AOO’A’、后面(或称后爬棱)BOO’B’。这两个面组成前切削刃OO’。侧面(或称侧爬棱)AOB和A’O’B’与前面的交线是侧切削刃AO和A’O’。齿间凹处称为齿仓。h0称为齿高。t称为齿距。齿仓的作用是临时储存锯屑。

[2]

锯齿形状和大小根据锯木条件和切削特点来选择。二、锯齿的组成

锯齿是一个窄的复杂切刀。锯齿形状和大小根据锯7三、简单切刀的构造[3]前面、后面、前刃；侧面、侧刃；加工表面；[4]简单切刀的构造三、简单切刀的构造[3]前面、后面、前刃；简单切刀的构造8三、简单切刀的构造切刀的角度参数：α――后角,是切刀后面与加工表面所成的夹角。β-―刃角,或称锐利角,是切刀前面与切刀后面的夹角。γ――前角,是切刀前面与Y轴的夹角。δ――切削角,是切刀前面与加工表面的夹角。三、简单切刀的构造切刀的角度参数：9三、简单切刀的构造

当前刃与切刀的侧面垂直时，称此刃为直磨刃，反之称为斜磨刃。三、简单切刀的构造当前刃与切刀的侧面垂直10四、基本切削概念：用简单切刀进行的切削称为基本切削。基本切削的过程：简单切刀沿X-X轴向运动，进入木质表面切下一部分木材的过程。基本切削的产物-刨片。刨片有三个主要尺寸：厚度e，长度l，宽度b。切削运动：切刀在加工木材的表面上沿X-X轴运动，发生刨片的剥落，这种运动称为切削运动，切削力：施加于切刀或被加工木材上的，给予切削运动的外力称为切削力。四、基本切削概念：11为了改变刨片厚度，木料有相对运动VH，VH可分解为：纵向送料运动Vo—X-X轴方向的运动；法向送料运动Va—Y-Y轴方向的运动；为了加宽加工表面的宽度，还需Z-Z轴方向的运动—侧向送料运动。纵向送料能增加或减少刨片的长度，法向送料可增加刨片的厚度，侧向送料运动增加加工表面的宽度。

切削运动的速度称为切削速度，用v表示，它是切刀运动速度和纵向送料速度的和。为了改变刨片厚度，木料有相对运动VH，VH可分解为：纵向送12木材切削的运动方式：[5]a-切削运动与送料运动交错进行；b-切削运动与送料运动同时进行；c-旋转切刀；d-转盘；木材切削的运动方式：[5]13五、木材切削的类型1.有屑切削无屑切削2.开式切削半开式切削闭式切削五、木材切削的类型1.有屑切削14五、木材切削的类型3.基本切削的类型：截断切削、纵向切削、横向切削五、木材切削的类型3.基本切削的类型：15第二节基本切削参数一、切削力和切削阻力刨片形成过程：切刀在切入木质中时，沿X-X平面剥下刨片，刨片厚度为e。切刀用其前面OA给木材以压力。随着切刀切入深度的增加，作用到刨片上的压力也不断增长。当这个压力超过纤维强度时，引起刨片顺OM平面剥离，切刀再继续进入下一个深度，再剥离下一个刨片。

第二节基本切削参数刨片形成过程：16作用到切刀上的切削力随切刀进入木材内的深度成正比例地增加。当进入木质深度为L0时，其最大值为Pmax。然后，当刨片剥离的瞬时，降为0。作用到切刀上的切削力随切刀进入木材内的深度成正17切削阻力合力的组成：假设切削过程中，切削阻力的合力为Pp，设该力的水平分力为P1，垂直分力为P0。Pp是由下述外力合成的：切刀前面的法向压力N1，切刀后面的法向压力N2，切刀前面摩擦力F1，切刀后面摩擦力F2。此外，在O点，即切刀前切削刃处有切断木纤维时所遇到的切削阻力Pn。切削阻力合力的组成：假设切削过程中，切削阻力的合力为Pp，设18一、切削力和切削阻力切削过程受力分析法向压力N1与切刀角度、刨片的横截面积、木材材性、木纹方向等因素与关。在上述外力中，法向压力N1是最大的，N1与X-X轴的方向决定于切刀切削角的大小。切削角愈小，则在X-X轴上的分力愈大。因此为了减小切削阻力，应采用不大的刃角和后角。刨片沿MO分离是由于法向压力的作用结果而产生的，因此它的大小与刨片的横截面积和木材的坚实性（材性）有关。刨片沿MO分离时的木材强度决定于木材的物理技术性能，特别是木材纹理的方向。

一、切削力和切削阻力切削过程受力分析法向压力N1与切刀角度、19木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性变形而引起的。利用钝切刀工作产生的压力要大于锐利的切刀工作产生的压力。此外N2随着后角的减少而增大。因此为了减小切削阻力，应增大后角。摩擦力F1和F2的大小，决定于压力N1和N2以及摩擦系数和加工表面的状态等。木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性变形而引起的。利20在一般情况下，切削力P1是N1,N2,Pn的函数。即对切削力P1有影响的因素中，N1起主要作用。N1决定于刨片的横截面积，故计算切削阻力的公式可写成

式中：be——刨片宽度乘以刨片厚度；

K——切削阻力系数，或称单位切削阻力（N/mm2）。K决定于木纤维方向，木材种类，切刀形状等各种因素。木材切削基本理论课件21考虑这些因素时，K值可写成下面的形式：

式中：——与切削类型有关的基本切削阻力系数，或称基本单位切削阻力。考虑这些因素时，K值可写成下面的形式：22木材切削基本理论课件23Kg——是考虑不同树种影响切削阻力值的系数。松木是标准试验用材，故松木的Kg

=1，而其它树种的值见表1-2。Kg——是考虑不同树种影响切削阻力值的系数。松木是标准试验用24K0——是考虑切刀锐利程度的系数。切刀锐利程度根据切刀在磨锐后的工作小时数来确定。对于刚刚磨好、开始工作的切刀来说，其K0

=1，以后时间的K0见表1-3。K0值的测定还比较粗放，其选择条件和根据尚不够充分和精确，故有待今后进一步研究、试验和确定。K0——是考虑切刀锐利程度的系数。25Ke——是考虑刨片厚度的系数，可根据经验公式求得：对于截断切削：对于纵向切削和横向切削：上式中的刨片厚度e的单位是mm。例如当e=0.5mm时，截断切削的Ke约为1.25，而其它两种切削的Ke约为1.4。Ke——是考虑刨片厚度的系数，可根据经验公式求得：26KB——是考虑木材湿度的系数，它的选取范围列在表1-4中。木材的湿度对木材的机械物理性能有很大的影响。随着木材含水率的增大，其极限强度降低。在锯木时（闭式切削）结果相反。这是由于，锯木属于闭式切削，当湿度增高时，锯口中的木纤维和锯屑膨胀，使切刀与木纤维间的摩擦阻力增加，使切削阻力增加。切削方式不同，KB的变化趋势相反KB——是考虑木材湿度的系数，它的选取范围列在表1-4中。切27二、送料力和送料阻力木材切削时，切刀后面对加工表面有一个压力，这引起木纤维的弹性压缩，因此当切刀在加工表面法向移动时，它遇到压缩阻力，即送料阻力。送料阻力垂直于加工表面和切削运动方向。二、送料力和送料阻力木材切削时，切刀后面对加工表面有一个压力28图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为P0，送料力是木材在送料方向上对切刀的压缩阻力，一般认为它就是送料阻力，即根据实验数据，锋利的切刀可取：磨钝的切刀可取：图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为P0，送料力是木材在送料方29三、切削功、切削比功和切削比压设L0为一次切削中所切下来的刨片长度，即切刀一次切削所经过的路程。则一次切削所消耗的切削功为：或：等式两边同除以刨片的断面积be：三、切削功、切削比功和切削比压设L0为一次切削中所切下来的刨30上式左边是一物理量，是刨片单位横截面积上所承受的平均切削力，称为切削比压，单位是N/mm2。上式的右边是另一个物理量，即切削单位体积的刨片所消耗的切削功，称为切削比功，单位是J/mm3。上式左边是一物理量，是刨片单位横截面积上所承受的平均切削力，31四、切削功率

由公式：可知：设一秒钟内刀下的刨片体积为O(m3/s)，则每秒所消耗的切削功为：即切削功率为四、切削功率由公式：32根据切削力P也可求得切削功率：由此可得切削力的另一表达式：根据切削力P也可求得切削功率：33第三节锯齿的结构一、齿刃和锯口宽度

锯齿的齿刃在结构上分为前刃和侧刃，每个齿刃可以看成一个简单切刀。一个锯齿可以看成是由多个简单切刀组成的。锯齿的各齿刃在不同条件下进行工作，亦即齿刃的工作可以分解成不同的简单切刀进行不同类型的基本切削。第三节锯齿的结构34根据锯木类型，纵截：前刃-截断切削

侧刃-横向切削横截：前刃-横向切削侧刃-截断切削根据锯木类型，35锯口宽度：

当利用薄锯板工作时，在锯齿前刃的后面，后角大于零。但在锯齿侧面，侧刃后角等于0。此时锯齿的侧面与锯口壁发生摩擦，这种现象称为家具现象。为了减少摩擦，必须使锯口宽度大于锯板厚度，

锯口宽度：

当利用薄锯板工作时，在锯齿前刃的后面，后角大于零36可用三种方法增加锯口宽度。第一种方法是将锯板做成梯形断面（图b）。第二种方法是将锯齿前切削刃的长度做成大于锯板厚度（图c）。这种方法一般应用在纵截锯上，称为压料。第三种方法是锯齿依次向左右偏斜（图d），这种方法称拨料，一般在齿高的1/3处进行拨料，它可应用于纵截锯或横截锯上。

C--压料D—拨料B—梯形断面可用三种方法增加锯口宽度。C--压料37锯口宽度的选择与木材的湿度和硬度有关，而木材的湿度和硬度又与季节（温度）和树种有关，此外锯口宽度也与锯的类型有关。对于具有单面齿的框锯，锯口宽度大于锯板厚度0.4-0.75mm；对于直径为1000mm以内的圆锯为0.4-0.7mm；超过1000mm的圆锯为0.9-1.2mm。锯截干材或硬材应取小一些；锯截湿材或软材应取大一些。若锯板的刚度很小，甚至有侧向摆动，则锯口宽度应增大。压料的锯齿锯板厚度较拨料齿应小20%。拨料量与压料量的推荐值见表1-5。锯口宽度的选择与木材的湿度和硬度有关，而木材的湿度和硬度又与38二、横截锯的锯齿

横截锯的锯齿（图c和d），其侧切削刃进行截断切削，形成锯口壁。侧切削刀在横向锯木中受到的切削阻力最大。为了减少侧切削刃所受到的阻力，提高锯齿的强度，并且使侧切削刃早一些切断木纤维，应使横截锯的锯齿前刃切削角大于90度，侧切削刃的刃角小于90度。二、横截锯的锯齿39对于双向、对称齿，其前刃切削角为：后角为：由上式可看出，无论切削角或后角都取决于锯齿的刃角。为了增大锯齿的强度，根据经验，双向对称锯齿的前刃刃角应取为50-60度。对于单向、非对称齿，其前刃切削角为95-105度，刃角40-45度。锯齿的侧切削刃刃角，无论是双向、对称齿，还是单向、非对称齿都是45-60度，而硬木可取70度。

对于双向、对称齿，其前刃切削角为：40由于侧切削刃的后角为0度，所以侧切削刃的切削角等于其刃角。后侧切削刃的刃角是，它与前刃倾斜角有关，表示前刃在木纤维方向上的倾斜程度。愈小，则愈大，则锯齿在锯口底的切削条件将愈坏（如图d）。横截锯的锯齿角度数据见表1-6。在刀具制造过程中要充分考虑各切削刃的角度参数。由于侧切削刃的后角为0度，所以侧切削刃的切削角等于其刃角。后41横截时前切削刃是一个斜的刃，称为斜磨刃，它进行横向切削，刨下刨片。它的工作条件很不好。为了改善这种状况，采用了具有混合锯齿的横截锯。这种横截锯的锯齿有两种：一种是专门进行截断切削的切齿。另外是每隔数个切齿，中间加一个刨齿，它起刨的作用。横截时前切削刃是一个斜的刃，称为斜磨刃，它进行横向切削，刨下42结构特点：刨齿前切削刃是直磨刃，前切削刃的切削角小于90度，保证锋利。刨齿不拨料，其高度略低于切齿0.5-1mm。目的是为了先让切齿接触木材，将木纤维切断，进行截断切削，形成锯口壁，后让刨齿进行横向切削，将锯口底的木片刨下来。由于横向锯木时，在锯口壁的木纤维是被截断的，因此锯口壁平面的摩擦阻力很大，锯齿必须拨料。结构特点：43三、纵截锯的锯齿纵截木材时，锯口平面与木纤维平行，纵截锯锯齿的前切削刃垂直于木纤维，进行截断切削。当前切削刃切断木纤维后，借锯齿前面的压力，使已被切断的刨片在锯口壁的平面上顺纤维剪裂开，而脱离木材本体。因此，纵截锯锯齿的前切削刃比侧切削刃重要，因而侧切削刃的切削角等于90度，形成直磨刃（如图a）。三、纵截锯的锯齿44为了提高锯截效率，减小切削阻力，应使前切削刃的切削角经常小于90°。研究表明，切削阻力随前刃切削角的减小而减小。而前切削刃的后角减小，切削阻力急剧增加。对于框锯切削角为70-75度，后角20-25度；圆锯切削角为50-55度，后角14-17度。刃角要根据可度来选择：框锯刃角45-47度；圆锯刃角35-45度。纵截锯的锯齿可不拨料（直磨刃），也可有少量的拨料。为了提高锯截效率，减小切削阻力，应使前切削刃的切削角经常小于45纵截圆锯的锯齿有不同形状。图e中的锯齿齿背是斜的，有大的后角，从而有大的齿仓。图f中的锯齿具有圆弧的齿背，这种锯齿叫狼齿。这种齿的后角小，齿仓也小，锯齿较坚固。纵截锯的齿距t=30-40mm，框锯齿高（0.6-1.0）t，圆锯齿高（0.5-0.7）t。纵截圆锯的锯齿有不同形状。图e中的锯齿齿背是斜的，有大的后角46第四节锯木参数一、每齿送料量和刨片厚度在木材切削过程中，送料运动改变了切刀刨下的刨片厚度。如图，由于有切削运动V和送料运动VH两个运动的综合作用，每一个齿的齿顶运动轨迹是AD。对于一个齿，它的加工表面是AD，其刨片厚度e应依加工表面AD的法向来测量，即e=BM。齿尖每走过一个齿距t的送料量为c，称c为“每齿送料量”；在这个过程中所消耗的时间为t0，则可根据送料运动和切削运动分别得出公式：第四节锯木参数47于是

则

(1-13)公式（1-13）即为锯木运动关系公式。在送料时间t0内形成的刨片厚度为：

机械工具或机床加工木材时，切削速度v比送料速度VH大很多倍，可将齿顶A的运动轨迹AD用AB来代替，上式中的角用来代替，即

于是48由可得到刨片厚度的公式：若送料运动与切削运动成直角，即则刨片厚度为：由49旋转运动的圆锯：其齿顶的运动轨迹是圆周。假定圆锯的圆周速度为v，送料速度为VH，切削运动与送料运动的合成轨迹为摆线APD。故每齿送料量为DB。因为齿距比圆锯半径小得多，则可取弦AD代替弧APD，即认为它是锯口底。这时从齿顶向这个弦引出的垂线BM，就是刨片厚度e。在这种情况下，切削速度比送料速度大很多，可以近似为，于是：

旋转运动的圆锯：50在右图中，线段ON垂直于弦AB，因此角NOY等于φ。φ角是切削运动与送料运动之间的夹角。因为沿弧运动可以用沿弦运动来代替，即以直线运动代替曲线运动，则在这种情况下可认为直线锯木运动的关系式对旋转运动的锯木也适用。即：刨片厚度无论在直线切削运动，还是曲线切削运动时，都取决于φ角。但在直线运动时，φ角是常数；而在旋转运动时，φ角是变数。因此圆锯锯木时，刨片厚度随φ角而变化。在右图中，线段ON垂直于弦AB，因此角NOY等于φ。φ角是51框锯锯截原木：切削运动方向有时与齿顶线不重合。这时切削速度与线段AB成γ角。此时刨片厚度：式中：c=DP1，相当于一个齿的纯送料量；

c0=BP1，相当于一个齿的切削量。假设则：锯木的运动关系公式和计算刨片厚度的公式无论对切削速度或送料速度是固定的还是可变的都适用。如框锯，它是依靠曲柄机构的运动来带动锯木机构工作的，因此锯的切削速度是变化的。此时将平均切削速度和相应的送料速度代入公式中进行计算。框锯锯截原木：式中：c=DP1，相当于一个齿的纯送料量；锯木52二、送料速度和齿距由锯木运动关系式可以推出：考虑v不变的情况下，要增大vH，而又不增加每齿送料量c，则可以减小齿距t。但每齿送料量c与齿距t有一定的比例关系，因此不能为了增大送料速度，而随便减小齿距。c值与t值的比例关系应保证，刨下来的刨片应该正好容纳在两齿间的齿仓中。二、送料速度和齿距53假定锯截方材，其锯口底的长度为AK=l（如图a），送料速度与切削速度的夹角为φ，与送料方向相垂直的线段H称为锯口高度，则若每齿送料量为c，锯口宽为b，则一个齿走过距离所切削出来的刨片体积等于假定锯截方材，其锯口底的长度为AK=l（如图a），送料速度与54因为刨片在锯截过程中将破碎成锯屑，所以实际的刨片体积将大于理论上的刨片体积，即式中：σ——锯屑膨胀系数，与锯木工作条件有关。对于圆锯σ

=2.5—3；对于框锯，压紧的锯屑σ

=

1—0.7；对于链锯σ

=

0.8--1。

因为刨片在锯截过程中将破碎成锯屑，所以实际的刨片体积将大于理55齿仓体积式中：h0——齿高；

——齿仓面积系数。是齿仓面积F与齿高乘齿距的商。锯齿高度与齿距有关：Ψ为齿高齿距系数。则齿仓体积：齿仓体积56在标准工作条件下，锯屑体积应小于齿仓体积，亦即，即：由，可得因此由上式可看出，齿距t愈大，锯齿愈大，则允许的送料速度愈大，从而可获得较高的锯木生产率。在标准工作条件下，锯屑体积应小于齿仓体积，亦即57齿仓面积系数与锯的种类有关，一般取如下数值：框锯；纵截圆锯；横截圆锯。齿高齿距系数ψ一般为如下数值：框锯；纵截圆锯；横截圆锯。齿仓面积系数与锯的种类有关，一般取如下数值：58在一般条件下，当时如果t=40mm，则（式中H的单位是mm）。这时可得到的最适宜的允许送料速度与锯口高度的关系：锯口高度H（mm）……100200300400500600送锯速度与切削速度的比值，……在一般条件下，当59为了计算切削阻力，必须首先知道锯口高度H，从而知道有多少个齿刃参加工作，计算合力。式中的锯口底长度可以是常数，也可以是变数，这决定于锯口的形状和Ф角。当切削运动为直线运动时，Ф是常数。当为旋转运动时，Ф是变量。锯口高度分三种情况研究：1.切削运动和送料运动都是直线运动的情况；2.圆锯锯木，直线送料；

3.圆锯锯木，旋转送料。三、锯口高度为了计算切削阻力，必须首先知道锯口高度H，从而知道有多少个齿601、切削运动和送料运动都是直线运动的情况。当横向锯截原木时，锯口面积是圆（如图）。由于锯齿做直线运动，在开始锯木时，齿顶与木材相切于A1点。切削运动的方向在I-I线上。I-I线实际上是齿顶线。送料运动方向在X-X轴向上。切削速度与送料速度成φ角。Ⅱ-Ⅱ线表示锯截终了时的齿顶线位置。当锯截终了时，锯或木材由于送料运动而沿X-X轴方向走过的路程为A1A2=L，L为送料行程。1、切削运动和送料运动都是直线运动的情况。61根据右图得式中：d——原木直径。根据上式，当时，送料行程大于木材直径。当时，L=d。当锯板进入木材中的深度不断改变时，锯口底的长度和锯口高度都在变化。当锯口底的长度在a-b线上时，设其弦长为lx，则依据上式有。锯口高度的最大值出现在锯口底的长度等于木材直径时，即根据右图得62由可知，当时，锯口最大高度小于木材直径。锯口高度变化的曲线是椭圆曲线，其短轴为送料行程L，长半轴为Hmax，则锯口高度变化曲线所包络的半个椭圆面积为：这个面积实际上就是锯截面积，也是锯口的横断面积，所以：化简得：定义平均锯口高度当时，，则由可知，当63圆锯锯木，直线送料：如图，圆锯半径为R，圆锯的圆周速度为V，原木相对于圆锯的送料速度为VH，原木横断面中心线的轨迹X-X到圆锯中心的距离为e0。送料时，锯口底的弧长l和相应的切削速度与送料速度的夹角φ都在不断变化。圆锯锯木，直线送料：64取任一位置，当锯口底弧长为lx时，锯口高。其中角φx的大小与原木横断面中心到圆锯的旋转轴心之间的距离有关，它在φ1到φ3范围内变化。当被锯截的原木由1位置被送到3位置时，锯口高度的变化曲线为1-a-3，这是一个近似椭圆曲线。

取任一位置，当锯口底弧长为lx时，锯口高65锯口高度的最大值发生于l=d处，此时锯口底的弧线CD通过原木中心。由于圆锯的半径大于木材半径，故弧线CD接近等于原木直径d，设此时的φ角为φcp，则最大锯口高度为由图b得。则

锯口高度的最大值发生于l=d处，此时锯口底的弧线CD通过原木66因为锯口高度的变化曲线是椭圆，椭圆面积等于原木截面积，故可根据公式确定送料行程L。又由，最后得：由平均锯口高度定义式：

得：当径向送料时，原木中心也在X-X平面上，则e0=0，φcp=90º，则，。因为锯口高度的变化曲线是椭圆，椭圆面积等于原木截面积，故可根67圆锯锯木，旋转送料：当采用圆锯锯木，旋转送料时，圆锯或原木绕一个圆心，在圆周的方向上做送料运动。假定锯固定在以O0为圆心的摆动吊架O0O1上。圆锯的旋转中心的轨迹曲线a-a到原木横断面中心点O之间的距离等于e0。圆锯的摆动半径为R0。当将原木全部锯透时，圆锯旋转中心应从O1变化到O3，而吊架由O0O1的位置变化到O0O3的位置。这两个位置是由原木中心和相应的圆锯中心之间的距离来决定的。圆锯锯木，旋转送料：68当在O0O1位置开始锯木时，距离OO1=R+r；当在O0O3位置锯木终了时，距离OO3=R-r。在△O0O1O和△O0O3O中，所有的边都是已知的，所以γ1和γ2角可以由余弦定理求得：式中：b——角的对边边长，当时，；当时，。当在O0O1位置开始锯木时，距离OO1=R+r；当在O0O369吊架由O1O0位置摆动到O3O0位置时摆动角O1-O3的弧长：1-2的弧长：1-2所对弦长：L即为送料行程。最大锯口高度：其中d——原木直径；L——送料行程，平均锯口高度吊架由O1O0位置摆动到O3O0位置时摆动角70四、锯木的送料力锯木时的送料力垂直于加工表面，它的大小与基本切削时的送料力公式类似，即对于锐利的锯齿，对于磨钝的锯齿，四、锯木的送料力71五、锯木切削力、锯木功率和锯切比功

锯木过程中，同时用许多锯齿来进行切削。在切削时，加于锯上的切削力要根据对每个齿的切削阻力总和来决定，即：式中：n——在锯口中同时锯木的锯齿数，P1为每个锯齿所受的切削阻力。如图，锯齿沿AK做直线运动，并与送料方向成φ角，这部分锯口底的长度AK=l，齿距t，则同时锯木的锯齿数为：五、锯木切削力、锯木功率和锯切比功

锯木过程中72由和得由得可以证明，不管是直线运动的锯，还是旋转运动的锯，在计算切削阻力时，都可采用这一公式。根据实践经验，为了便于试验测定，上式中的切削阻力系数K，可这样确定：取则由和73表1-7

值在实验测定中包含了在锯木过程中锯齿的结构参数，切削方式，刨片厚度，锯口宽度，被加工木材的状态（湿度）等不同因素。当用横截圆锯，锯截松木长材，切削角大于90度时，可按表1-7来选取。

当采用切齿和切齿中间有刨齿的混合锯齿锯木时，其切削阻力较通常的锯低10~12%。表1-7值在实验测定中包含了在锯木过程中锯齿的结构参数74表1-8当用带切齿和刨齿的锯链横向锯木时，对于气干松材，值可依表1-8来选取。表1-8当用带切齿和刨齿的锯链横向锯木时，对于气干松材，75表1-9对于纵向锯木的圆锯和框锯，值可按表1-9选取。当用大直径圆锯进行大锯口高度的锯木时，锯板在锯口中的摩擦加剧，因此切削阻力将增大，应较表1-9的数据提高30~50%。表1-9对于纵向锯木的圆锯和框锯，值可按表1-9选取。76由切削力：可方便求得锯木功率：锯木的切削比功（简称锯切比功）可用下式表示：式中：F——锯截效率（cm2/s）；

b——锯口宽度（cm）；

P——切削力（N）；

V——切削速度（m/s）由切削力：77对不同树种进行实验测定和计算后得出锯木参数数据如下表所示。

对不同树种进行实验测定和计算后得出锯木参数数据如下表所示。78第五节刨铣一、刨削在木材表面，用切刀刨下一定厚度的刨片的加工称为刨削。刨削常用于木材剥皮机床。在刨削木材时，既可以切刀做往复直线运动，被加工的木材静止，也可以切刀静止，被加工的木材做直线运动。

第五节刨铣79切刀做往复直线运动的剥皮机床其工作方案见图a。切刀在被剥皮原木的全长上向左运动来刨下刨片。在切刀返回时，不进行切削，而被剥皮的木材在此时要翻转一个角度。当切刀再往左运动时，再刨下新的刨片。由于切刀的运动是靠曲柄连杆机构带动的，因此它的速度是变化的，在计算时以平均切削速度计算，即：

式中：VCP——平均切削速度（m/s）；

H——切刀的行程（m）；

n——曲柄转速（r/min）；切刀做往复直线运动的剥皮机床其工作方案见图a。切刀在被剥皮原80刨削所需的切削功率N和切削力P可由下式求得：

式中：b——刨片宽度（mm）；

e——刨片厚度（mm）；

K——单位切削阻力（N/mm2）。刨削所需的切削功率N和切削力P可由下式求得：81切刀静止的剥皮机床其工作方案如图b所示。切刀设置在剥皮原木的四周不动。剥皮原木被纵向链式传送机推向切刀。此时，机床上的每个切刀都可以单独刨下刨片。它的切削功率和切削力可由下式求得：

式中：Z——机床的切刀数量：

b——每个切刀刨下的刨片宽度（mm）；

e——刨片厚度（mm）；

v——切削速度（即剥皮原木的运动速度）（m/s）。切刀静止的剥皮机床其工作方案如图b所示。切刀设置在剥皮原木的82在纵向剥皮时，单位切削阻力K的数值，大致按经验来选取：冻结的云杉10-12N/mm2，融化的云杉7-9N/mm2。当在形成层进行刨削，而没有触及材质内部时，N/mm2。当刨削薄刨片时（e=1-2mm），应选用较大的K值，而对厚刨片（e=6-7mm），则应选取较小的数值。在纵向剥皮时，单位切削阻力K的数值，大致按经验来选取：83二、铣削用安装在旋转鼓轮上或盘式刀架上的切刀切削刨片时，称为铣削。铣削常应用在原木的剥皮和枕木的加工中。铣削时，切刀切下的刨片厚度是变化的。

二、铣削84切刀固定在旋转鼓轮上的枕木剥皮机床如图a。切刀的圆周速度V根据生产效率的要求和生产经验给出，枕木以相适应的速度向前送料。枕木在加工时所需的切削功率和切削力为式中：b——刨下的刨片宽度（枕高）（mm）；

e1——刨下的木材皮层厚度（mm）；

vH——送料速度（m/s）；

v——切削速度（m/s）；K——单位切削阻力，在加工枕木的条件下，K值可取为15-20N/mm2。切刀固定在旋转鼓轮上的枕木剥皮机床如图a。85木材的圆周式剥皮通常用安装在盘式刀架上的切刀来进行。切削速度v等于圆盘转速乘以切刀与剥皮原木接触点半径。剥皮原木做螺旋式运动（前进运动与旋转运动的合成）。前进运动的速度即送料速度。盘式剥皮机进行原木的圆周式剥皮时所需要的切削功率和切削力可用下式计算：式中：v——切削速度（m/s）；

K——单位切削阻力。K根据经验选取：冬季工作时K=15-20N/mm2；夏季工作时为K=10-12N/mm2。

木材的圆周式剥皮通常用安装在盘式刀架上的切刀来进行。86第六节劈材劈材是顺木纹将木材劈成两部分的过程。由于木纤维间横向拉应力比弯曲应力小很多倍，因此利用这个特性，只消耗少量机械能，就可完成劈材过程。

一、劈材过程分析在研究劈材的过程中，我们用楔子做为劈材的最基本工具。

第六节劈材87劈材时，楔子顺木纹进入木材中，在最初阶段，楔子在劈力作用下，使木纤维产生弹性变形，并用楔子两个颊面挤压木材，使木材出现一个缝隙。该挤压力随着楔子进入木材的深度的增加而成正比地增加。如图a和c中的l0段。劈材时，楔子顺木纹进入木材中，在最初阶段，楔子在劈力作用下，88当木纤维的变形积累到一定程度时，挤压力破坏了木纤维之间联系，木材便出现裂缝，被分成两部分（图b）。此时劈力随着楔子进入木材中的深度增加而急剧下降，一直到零为止（图c）。作用到楔子上的劈力的最大值为Pmax，即出现裂缝时的劈力。这时楔子进入木材中的深度为l0。当木纤维的变形积累到一定程度时，挤压力破坏了木纤维之间联系，89劈力P是楔子进入木材中的深度L的函数，即，则曲线对OL轴所包络的面积为劈材功，即设平均劈力Pcp是最大劈力的m倍，则于是劈材功为：通过实验，完全劈开木材所需的深度L0决定于木材的尺寸、木材构造及楔子的楔角，可从书中查得。系数m的取值与楔角有关：

劈力P是楔子进入木材中的深度L的函数，即90二、最大劈力楔子在劈材时，作用在木材上有三个力：楔子两颊面的正向压力N；在N力作用下产生的摩擦力F和作用到楔刃上的力Pn。N与F的合力R在X轴上的投影为RH;在Y轴上的投影为P’/2。则在Y轴上有P=P’+Pn确定Pn较难，故取P=K0P’K0是与楔刃锐利程度有关的系数。摩擦力F=uN,木材与钢之间的摩擦角约为120

，摩擦系数约为0.2。二、最大劈力91设R与X轴成γ角。木材与钢之间的摩擦角ρ约为120。则：RH与劈材阻力Pp和被劈木材的支座有关。根据经验其中：式中：

——支座计算宽度；

L——劈材长度；

K——根据确定。对于宽支座，即时，可取；对于窄支座，即时，可取。设R与X轴成γ角。92三、劈材阻力影响劈材阻力大小的因素有很多，可由下式求得：式中：Pd——单位劈材了阻力（N/cm2）；

L和d——壁材的长度和直径（cm）；和——考虑树种和湿度的关系。对于干燥松木，Pd可取经验数值如下表：和的选取书中给出了部分经验数值。三、劈材阻力和的选取书中给出了部分经验数值。93劈材阻力影响因素：对劈材阻力影响最大的因素是木材尺寸。图中曲线给出了劈材阻力与木材试件的不同厚度h和长度L的变化关系。当时，尽管L由10cm增加到30cm，但劈材阻力仅增加100N；当时，厚度为8cm的劈材比厚度为4cm的劈材劈力总共增大400N。劈材阻力影响因素：94四、机械斧发动机功率带飞轮的机械斧，发动机功率为：式中：U——每劈一次所消耗的劈材功（Nm）；

——每分钟劈材的次数。劈材功U根据公式确定，式中的Pmax按P取，再根据确定。若机械斧没有飞轮，则可按下式确定发动机功率：式中：v——机械斧的速度（m/s）。带飞轮的发动机功率比不带飞轮的发动机功率可低8-10倍。采用飞轮虽然增加了劈材机械的重量，但可明显降低发动机的设备功率。四、机械斧发动机功率95五、机械斧的类型和结构斧子的参数有楔角α，刃长b和颊面宽度lk。当增大楔角时，可减小所需的劈入深度，但要消耗较大的劈力。为了减小劈力，又要增大颊面宽度，可在斧子颊面上改变楔角。如图b所示，在楔面的段内，楔角较小。颊面向上延长，楔角变大，并保证。为了提高生产效率，还设计出了具有互相垂直的两个斧刃的斧子。（如图c）。图d是带两个互相垂直的斧刃的斧子，一个是单面斧，另一个是双面斧。五、机械斧的类型和结构96在生产作业中，楔子应用在机械斧中。机械斧有两种类型：一种是木材固定，机械斧靠本身运动来劈材（如图a、d和e）；另一种是机械斧不动，靠一种打击机构施加冲力给木材实现劈材（如图b），或依靠传送机构将木材以一定的冲力送给斧头，实现劈材（如图c）。在生产作业中，楔子应用在机械斧中。97单位劈材阻力Pd=9N/cm2

则：49500N计算顺序:NPUPmax=P=2RH*K*K0RH=φ0*PPPP=PdLDKgkB单位劈材阻力Pd=9N/cm2则：49500N计算顺序:N98最大劈力：=3800J最大劈力：=3800J99原条自动造材分选设备设计--森工机械与装备案例教学原条自动造材分选设备设计--森工机械与装备案例教学100设计任务将打枝后的原条按操作者的要求尺寸进行造材，并根据造材后的原木尺寸进行分选。技术要求：1。造材尺寸：2米、3米、3.5米、4米。2。原条最大直径<500mm.3。原条最大密度<1.4*103kg/m3。4。造材效率。（暂不考虑）5。设备成本。（暂不考虑）设计任务将打枝后的原条按操作者的要求尺寸进行造材，并根据造材101设计内容1。机械系统，包括送料、锯切、分选、出料机构。2。测试系统：测试内容包括造材长度、原条长度、造材直径。（设计测试方案，选择传感器，数据采集）3。控制系统：控制执行机构及安全保护。（设计工艺流程、选择执行器、选择软件开发平台、程序框图）设计内容1。机械系统，包括送料、锯切、分选、出料机构。102木材切削基本理论木材切削基本理论103第一节锯木一、锯木的定义、类型和锯锯木的定义：锯木是顺木纹或横木纹把木材锯开的过程。锯口：为了把木材锯开,或把一部分木材锯掉,要在其上锯出一个窄的缝隙,叫锯口。

第一节锯木104

锯口描述：锯口有三个边。其中两个边ab和cd是彼此平行的,称为锯口壁。第三个边bc,称为锯口底。锯口壁的平面,称为锯截平面。锯木过程是锯在锯口壁之间进行运动,不断地把木材切成小刨片（锯屑）,并从锯口中将其抛出的过程。

锯口描述：105锯木类型：锯木有三种类型:锯截平面或锯口与木纤维方向平行,称为纵截,或称纵向锯木。锯截平面或锯口与木纤维方向垂直,称为横截,或称横向锯木。锯截平面或锯口与木纤维方向互成一定角度,称为斜截,或称斜向锯木。锯木类型：106锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成。按锯木类型的不同，锯有两种：横截锯,是用于横向锯木的锯；纵截锯,是用于纵向锯木的锯；锯按其形状和运动方式分类：圆锯、刀锯、框锯、带锯、链锯。锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成。107[1][1]108二、锯齿的组成

锯齿是一个窄的复杂切刀。锯齿有前面(或称前爬棱)AOO’A’、后面(或称后爬棱)BOO’B’。这两个面组成前切削刃OO’。侧面(或称侧爬棱)AOB和A’O’B’与前面的交线是侧切削刃AO和A’O’。齿间凹处称为齿仓。h0称为齿高。t称为齿距。齿仓的作用是临时储存锯屑。

[2]

锯齿形状和大小根据锯木条件和切削特点来选择。二、锯齿的组成

锯齿是一个窄的复杂切刀。锯齿形状和大小根据锯109三、简单切刀的构造[3]前面、后面、前刃；侧面、侧刃；加工表面；[4]简单切刀的构造三、简单切刀的构造[3]前面、后面、前刃；简单切刀的构造110三、简单切刀的构造切刀的角度参数：α――后角,是切刀后面与加工表面所成的夹角。β-―刃角,或称锐利角,是切刀前面与切刀后面的夹角。γ――前角,是切刀前面与Y轴的夹角。δ――切削角,是切刀前面与加工表面的夹角。三、简单切刀的构造切刀的角度参数：111三、简单切刀的构造

当前刃与切刀的侧面垂直时，称此刃为直磨刃，反之称为斜磨刃。三、简单切刀的构造当前刃与切刀的侧面垂直112四、基本切削概念：用简单切刀进行的切削称为基本切削。基本切削的过程：简单切刀沿X-X轴向运动，进入木质表面切下一部分木材的过程。基本切削的产物-刨片。刨片有三个主要尺寸：厚度e，长度l，宽度b。切削运动：切刀在加工木材的表面上沿X-X轴运动，发生刨片的剥落，这种运动称为切削运动，切削力：施加于切刀或被加工木材上的，给予切削运动的外力称为切削力。四、基本切削概念：113为了改变刨片厚度，木料有相对运动VH，VH可分解为：纵向送料运动Vo—X-X轴方向的运动；法向送料运动Va—Y-Y轴方向的运动；为了加宽加工表面的宽度，还需Z-Z轴方向的运动—侧向送料运动。纵向送料能增加或减少刨片的长度，法向送料可增加刨片的厚度，侧向送料运动增加加工表面的宽度。

切削运动的速度称为切削速度，用v表示，它是切刀运动速度和纵向送料速度的和。为了改变刨片厚度，木料有相对运动VH，VH可分解为：纵向送114木材切削的运动方式：[5]a-切削运动与送料运动交错进行；b-切削运动与送料运动同时进行；c-旋转切刀；d-转盘；木材切削的运动方式：[5]115五、木材切削的类型1.有屑切削无屑切削2.开式切削半开式切削闭式切削五、木材切削的类型1.有屑切削116五、木材切削的类型3.基本切削的类型：截断切削、纵向切削、横向切削五、木材切削的类型3.基本切削的类型：117第二节基本切削参数一、切削力和切削阻力刨片形成过程：切刀在切入木质中时，沿X-X平面剥下刨片，刨片厚度为e。切刀用其前面OA给木材以压力。随着切刀切入深度的增加，作用到刨片上的压力也不断增长。当这个压力超过纤维强度时，引起刨片顺OM平面剥离，切刀再继续进入下一个深度，再剥离下一个刨片。

第二节基本切削参数刨片形成过程：118作用到切刀上的切削力随切刀进入木材内的深度成正比例地增加。当进入木质深度为L0时，其最大值为Pmax。然后，当刨片剥离的瞬时，降为0。作用到切刀上的切削力随切刀进入木材内的深度成正119切削阻力合力的组成：假设切削过程中，切削阻力的合力为Pp，设该力的水平分力为P1，垂直分力为P0。Pp是由下述外力合成的：切刀前面的法向压力N1，切刀后面的法向压力N2，切刀前面摩擦力F1，切刀后面摩擦力F2。此外，在O点，即切刀前切削刃处有切断木纤维时所遇到的切削阻力Pn。切削阻力合力的组成：假设切削过程中，切削阻力的合力为Pp，设120一、切削力和切削阻力切削过程受力分析法向压力N1与切刀角度、刨片的横截面积、木材材性、木纹方向等因素与关。在上述外力中，法向压力N1是最大的，N1与X-X轴的方向决定于切刀切削角的大小。切削角愈小，则在X-X轴上的分力愈大。因此为了减小切削阻力，应采用不大的刃角和后角。刨片沿MO分离是由于法向压力的作用结果而产生的，因此它的大小与刨片的横截面积和木材的坚实性（材性）有关。刨片沿MO分离时的木材强度决定于木材的物理技术性能，特别是木材纹理的方向。

一、切削力和切削阻力切削过程受力分析法向压力N1与切刀角度、121木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性变形而引起的。利用钝切刀工作产生的压力要大于锐利的切刀工作产生的压力。此外N2随着后角的减少而增大。因此为了减小切削阻力，应增大后角。摩擦力F1和F2的大小，决定于压力N1和N2以及摩擦系数和加工表面的状态等。木材作用于切刀后面的压力N2是由于木纤维弹性变形而引起的。利122在一般情况下，切削力P1是N1,N2,Pn的函数。即对切削力P1有影响的因素中，N1起主要作用。N1决定于刨片的横截面积，故计算切削阻力的公式可写成

式中：be——刨片宽度乘以刨片厚度；

K——切削阻力系数，或称单位切削阻力（N/mm2）。K决定于木纤维方向，木材种类，切刀形状等各种因素。木材切削基本理论课件123考虑这些因素时，K值可写成下面的形式：

式中：——与切削类型有关的基本切削阻力系数，或称基本单位切削阻力。考虑这些因素时，K值可写成下面的形式：124木材切削基本理论课件125Kg——是考虑不同树种影响切削阻力值的系数。松木是标准试验用材，故松木的Kg

=1，而其它树种的值见表1-2。Kg——是考虑不同树种影响切削阻力值的系数。松木是标准试验用126K0——是考虑切刀锐利程度的系数。切刀锐利程度根据切刀在磨锐后的工作小时数来确定。对于刚刚磨好、开始工作的切刀来说，其K0

=1，以后时间的K0见表1-3。K0值的测定还比较粗放，其选择条件和根据尚不够充分和精确，故有待今后进一步研究、试验和确定。K0——是考虑切刀锐利程度的系数。127Ke——是考虑刨片厚度的系数，可根据经验公式求得：对于截断切削：对于纵向切削和横向切削：上式中的刨片厚度e的单位是mm。例如当e=0.5mm时，截断切削的Ke约为1.25，而其它两种切削的Ke约为1.4。Ke——是考虑刨片厚度的系数，可根据经验公式求得：128KB——是考虑木材湿度的系数，它的选取范围列在表1-4中。木材的湿度对木材的机械物理性能有很大的影响。随着木材含水率的增大，其极限强度降低。在锯木时（闭式切削）结果相反。这是由于，锯木属于闭式切削，当湿度增高时，锯口中的木纤维和锯屑膨胀，使切刀与木纤维间的摩擦阻力增加，使切削阻力增加。切削方式不同，KB的变化趋势相反KB——是考虑木材湿度的系数，它的选取范围列在表1-4中。切129二、送料力和送料阻力木材切削时，切刀后面对加工表面有一个压力，这引起木纤维的弹性压缩，因此当切刀在加工表面法向移动时，它遇到压缩阻力，即送料阻力。送料阻力垂直于加工表面和切削运动方向。二、送料力和送料阻力木材切削时，切刀后面对加工表面有一个压力130图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为P0，送料力是木材在送料方向上对切刀的压缩阻力，一般认为它就是送料阻力，即根据实验数据，锋利的切刀可取：磨钝的切刀可取：图中切削阻力的合力Pp的垂直分力为P0，送料力是木材在送料方131三、切削功、切削比功和切削比压设L0为一次切削中所切下来的刨片长度，即切刀一次切削所经过的路程。则一次切削所消耗的切削功为：或：等式两边同除以刨片的断面积be：三、切削功、切削比功和切削比压设L0为一次切削中所切下来的刨132上式左边是一物理量，是刨片单位横截面积上所承受的平均切削力，称为切削比压，单位是N/mm2。上式的右边是另一个物理量，即切削单位体积的刨片所消耗的切削功，称为切削比功，单位是J/mm3。上式左边是一物理量，是刨片单位横截面积上所承受的平均切削力，133四、切削功率

由公式：可知：设一秒钟内刀下的刨片体积为O(m3/s)，则每秒所消耗的切削功为：即切削功率为四、切削功率由公式：134根据切削力P也可求得切削功率：由此可得切削力的另一表达式：根据切削力P也可求得切削功率：135第三节锯齿的结构一、齿刃和锯口宽度

锯齿的齿刃在结构上分为前刃和侧刃，每个齿刃可以看成一个简单切刀。一个锯齿可以看成是由多个简单切刀组成的。锯齿的各齿刃在不同条件下进行工作，亦即齿刃的工作可以分解成不同的简单切刀进行不同类型的基本切削。第三节锯齿的结构136根据锯木类型，纵截：前刃-截断切削

侧刃-横向切削横截：前刃-横向切削侧刃-截断切削根据锯木类型，137锯口宽度：

当利用薄锯板工作时，在锯齿前刃的后面，后角大于零。但在锯齿侧面，侧刃后角等于0。此时锯齿的侧面与锯口壁发生摩擦，这种现象称为家具现象。为了减少摩擦，必须使锯口宽度大于锯板厚度，

锯口宽度：

当利用薄锯板工作时，在锯齿前刃的后面，后角大于零138可用三种方法增加锯口宽度。第一种方法是将锯板做成梯形断面（图b）。第二种方法是将锯齿前切削刃的长度做成大于锯板厚度（图c）。这种方法一般应用在纵截锯上，称为压料。第三种方法是锯齿依次向左右偏斜（图d），这种方法称拨料，一般在齿高的1/3处进行拨料，它可应用于纵截锯或横截锯上。

C--压料D—拨料B—梯形断面可用三种方法增加锯口宽度。C--压料139锯口宽度的选择与木材的湿度和硬度有关，而木材的湿度和硬度又与季节（温度）和树种有关，此外锯口宽度也与锯的类型有关。对于具有单面齿的框锯，锯口宽度大于锯板厚度0.4-0.75mm；对于直径为1000mm以内的圆锯为0.4-0.7mm；超过1000mm的圆锯为0.9-1.2mm。锯截干材或硬材应取小一些；锯截湿材或软材应取大一些。若锯板的刚度很小，甚至有侧向摆动，则锯口宽度应增大。压料的锯齿锯板厚度较拨料齿应小20%。拨料量与压料量的推荐值见表1-5。锯口宽度的选择与木材的湿度和硬度有关，而木材的湿度和硬度又与140二、横截锯的锯齿

横截锯的锯齿（图c和d），其侧切削刃进行截断切削，形成锯口壁。侧切削刀在横向锯木中受到的切削阻力最大。为了减少侧切削刃所受到的阻力，提高锯齿的强度，并且使侧切削刃早一些切断木纤维，应使横截锯的锯齿前刃切削角大于90度，侧切削刃的刃角小于90度。二、横截锯的锯齿141对于双向、对称齿，其前刃切削角为：后角为：由上式可看出，无论切削角或后角都取决于锯齿的刃角。为了增大锯齿的强度，根据经验，双向对称锯齿的前刃刃角应取为50-60度。对于单向、非对称齿，其前刃切削角为95-105度，刃角40-45度。锯齿的侧切削刃刃角，无论是双向、对称齿，还是单向、非对称齿都是45-60度，而硬木可取70度。

对于双向、对称齿，其前刃切削角为：142由于侧切削刃的后角为0度，所以侧切削刃的切削角等于其刃角。后侧切削刃的刃角是，它与前刃倾斜角有关，表示前刃在木纤维方向上的倾斜程度。愈小，则愈大，则锯齿在锯口底的切削条件将愈坏（如图d）。横截锯的锯齿角度数据见表1-6。在刀具制造过程中要充分考虑各切削刃的角度参数。由于侧切削刃的后角为0度，所以侧切削刃的切削角等于其刃角。后143横截时前切削刃是一个斜的刃，称为斜磨刃，它进行横向切削，刨下刨片。它的工作条件很不好。为了改善这种状况，采用了具有混合锯齿的横截锯。这种横截锯的锯齿有两种：一种是专门进行截断切削的切齿。另外是每隔数个切齿，中间加一个刨齿，它起刨的作用。横截时前切削刃是一个斜的刃，称为斜磨刃，它进行横向切削，刨下144结构特点：刨齿前切削刃是直磨刃，前切削刃的切削角小于90度，保证锋利。刨齿不拨料，其高度略低于切齿0.5-1mm。目的是为了先让切齿接触木材，将木纤维切断，进行截断切削，形成锯口壁，后让刨齿进行横向切削，将锯口底的木片刨下来。由于横向锯木时，在锯口壁的木纤维是被截断的，因此锯口壁平面的摩擦阻力很大，锯齿必须拨料。结构特点：145三、纵截锯的锯齿纵截木材时，锯口平面与木纤维平行，纵截锯锯齿的前切削刃垂直于木纤维，进行截断切削。当前切削刃切断木纤维后，借锯齿前面的压力，使已被切断的刨片在锯口壁的平面上顺纤维剪裂开，而脱离木材本体。因此，纵截锯锯齿的前切削刃比侧切削刃重要，因而侧切削刃的切削角等于90度，形成直磨刃（如图a）。三、纵截锯的锯齿146为了提高锯截效率，减小切削阻力，应使前切削刃的切削角经常小于90°。研究表明，切削阻力随前刃切削角的减小而减小。而前切削刃的后角减小，切削阻力急剧增加。对于框锯切削角为70-75度，后角20-25度；圆锯切削角为50-55度，后角14-17度。刃角要根据可度来选择：框锯刃角45-47度；圆锯刃角35-45度。纵截锯的锯齿可不拨料（直磨刃），也可有少量的拨料。为了提高锯截效率，减小切削阻力，应使前切削刃的切削角经常小于147纵截圆锯的锯齿有不同形状。图e中的锯齿齿背是斜的，有大的后角，从而有大的齿仓。图f中的锯齿具有圆弧的齿背，这种锯齿叫狼齿。这种齿的后角小，齿仓也小，锯齿较坚固。纵截锯的齿距t=30-40mm，框锯齿高（0.6-1.0）t，圆锯齿高（0.5-0.7）t。纵截圆锯的锯齿有不同形状。图e中的锯齿齿背是斜的，有大的后角148第四节锯木参数一、每齿送料量和刨片厚度在木材切削过程中，送料运动改变了切刀刨下的刨片厚度。如图，由于有切削运动V和送料运动VH两个运动的综合作用，每一个齿的齿顶运动轨迹是AD。对于一个齿，它的加工表面是AD，其刨片厚度e应依加工表面AD的法向来测量，即e=BM。齿尖每走过一个齿距t的送料量为c，称c为“每齿送料量”；在这个过程中所消耗的时间为t0，则可根据送料运动和切削运动分别得出公式：第四节锯木参数149于是

则

(1-13)公式（1-13）即为锯木运动关系公式。在送料时间t0内形成的刨片厚度为：

机械工具或机床加工木材时，切削速度v比送料速度VH大很多倍，可将齿顶A的运动轨迹AD用AB来代替，上式中的角用来代替，即

于是150由可得到刨片厚度的公式：若送料运动与切削运动成直角，即则刨片厚度为：由151旋转运动的圆锯：其齿顶的运动轨迹是圆周。假定圆锯的圆周速度为v，送料速度为VH，切削运动与送料运动的合成轨迹为摆线APD。故每齿送料量为DB。因为齿距比圆锯半径小得多，则可取弦AD代替弧APD，即认为它是锯口底。这时从齿顶向这个弦引出的垂线BM，就是刨片厚度e。在这种情况下，切削速度比送料速度大很多，可以近似为，于是：

旋转运动的圆锯：152在右图中，线段ON垂直于弦AB，因此角NOY等于φ。φ角是切削运动与送料运动之间的夹角。因为沿弧运动可以用沿弦运动来代替，即以直线运动代替曲线运动，则在这种情况下可认为直线锯木运动的关系式对旋转运动的锯木也适用。即：刨片厚度无论在直线切削运动，还是曲线切削运动时，都取决于φ角。但在直线运动时，φ角是常数；而在旋转运动时，φ角是变数。因此圆锯锯木时，刨片厚度随φ角而变化。在右图中，线段ON垂直于弦AB，因此角NOY等于φ。φ角是153框锯锯截原木：切削运动方向有时与齿顶线不重合。这时切削速度与线段AB成γ角。此时刨片厚度：式中：c=DP1，相当于一个齿的纯送料量；

c0=BP1，相当于一个齿的切削量。假设则：锯木的运动关系公式和计算刨片厚度的公式无论对切削速度或送料速度是固定的还是可变的都适用。如框锯，它是依靠曲柄机构的运动来带动锯木机构工作的，因此锯的切削速度是变化的。此时将平均切削速度和相应的送料速度代入公式中进行计算。框锯锯截原木：式中：c=DP1，相当于一个齿的纯送料量；锯木154二、送料速度和齿距由锯木运动关系式可以推出：考虑v不变的情况下，要增大vH，而又不增加每齿送料量c，则可以减小齿距t。但每齿送料量c与齿距t有一定的比例关系，因此不能为了增大送料速度，而随便减小齿距。c值与t值的比例关系应保证，刨下来的刨片应该正好容纳在两齿间的齿仓中。二、送料速度和齿距155假定锯截方材，其锯口底的长度为AK=l（如图a），送料速度与切削速度的夹角为φ，与送料方向相垂直的线段H称为锯口高度，则若每齿送料量为c，锯口宽为b，则一个齿走过距离所切削出来的刨片体积等于假定锯截方材，其锯口底的长度为AK=l（如图a），送料速度与156因为刨片在锯截过程中将破碎成锯屑，所以实际的刨片体积将大于理论上的刨片体积，即式中：σ——锯屑膨胀系数，与锯木工作条件有关。对于圆锯σ

=2.5—3；对于框锯，压紧的锯屑σ

=

1—0.7；对于链锯σ

=

0.8--1。

因为刨片在锯截过程中将破碎成锯屑，所以实际的刨片体积将大于理157齿仓体积式中：h0——齿高；

——齿仓面积系数。是齿仓面积F与齿高乘齿距的商。锯齿高度与齿距有关：Ψ为齿高齿距系数。则齿仓体积：齿仓体积158在标准工作条件下，锯屑体积应小于齿仓体积，亦即，即：由，可得因此由上式可看出，齿距t愈大，锯齿愈大，则允许的送料速度愈大，从而可获得较高的锯木生产率。在标准工作条件下，锯屑体积应小于齿仓体积，亦即159齿仓面积系数与锯的种类有关，一般取如下数值：框锯；纵截圆锯；横截圆锯。齿高齿距系数ψ一般为如下数值：框锯；纵截圆锯；横截圆锯。齿仓面积系数与锯的种类有关，一般取如下数值：160在一般条件下，当时如果t=40mm，则（式中H的单位是mm）。这时可得到的最适宜的允许送料速度与锯口高度的关系：锯口高度H（mm）……100200300400500600送锯速度与切削速度的比值，……在一般条件下，当161为了计算切削阻力，必须首先知道锯口高度H，从而知道有多少个齿刃参加工作，计算合力。式中的锯口底长度可以是常数，也可以是变数，这决定于锯口的形状和Ф角。当切削运动为直线运动时，Ф是常数。当为旋转运动时，Ф是变量。锯口高度分三种情况研究：1.切削运动和送料运动都是直线运动的情况；2.圆锯锯木，直线送料；

3.圆锯锯木，旋转送料。三、锯口高度为了计算切削阻力，必须首先知道锯口高度H，从而知道有多少个齿1621、切削运动和送料运动都是直线运动的情况。当横向锯截原木时，锯口面积是圆（如图）。由于锯齿做直线运动，在开始锯木时，齿顶与木材相切于A1点。切削运动的方向在I-I线上。I-I线实际上是齿顶线。送料运动方向在X-X轴向上。切削速度与送料速度成φ角。Ⅱ-Ⅱ线表示锯截终了时的齿顶线位置。当锯截终了时，锯或木材由于送料运动而沿X-X轴方向走过的路程为A1A2=L，L为送料行程。1、切削运动和送料运动都是直线运动的情况。163根据右图得式中：d——原木直径。根据上式，当时，送料行程大于木材直径。当时，L=d。当锯板进入木材中的深度不断改变时，锯口底的长度和锯口高度都在变化。当锯口底的长度在a-b线上时，设其弦长为lx，则依据上式有。锯口高度的最大值出现在锯口底的长度等于木材直径时，即根据右图得164由可知，当时，锯口最大高度小于木材直径。锯口高度变化的曲线是椭圆曲线，其短轴为送料行程L，长半轴为Hmax，则锯口高度变化曲线所包络的半个椭圆面积为：这个面积实际上就是锯截面积，也是锯口的横断面积，所以：化简得：定义平均锯口高度当时，，则由可知，当165圆锯锯木，直线送料：如图，圆锯半径为R，圆锯的圆周速度为V，原木相对于圆锯的送料速度为VH，原木横断面中心线的轨迹X-X到圆锯中心的距离为e0。送料时，锯口底的弧长l和相应的切削速度与送料速度的夹角φ都在不断变化。圆锯锯木，直线送料：166