木工刀具切削影响木材表面粗糙度的因素及改进措施

懂我不言

木门及木质人造板在切削加工或压力加工的过程中，由于受加工机床的状态、切削刀具的几何精度、加压时施加的压力、温度、进料速度、刀轴转速、刀片数量以及木材树种、含水率、纹理方向、切削方向等各种因素的影响，在加工表面上会留下各种各样或程度不同的微观加工痕迹或不平度。这些木材加工后，在零部件的加工表面留下的各种程度不同的加工痕迹称为木材表面粗糙度。经过切削加工的木材表面主要有以下几种不平度。
  
(1)刀具痕迹(2)波纹(3)破坏性不平度(4)弹性恢复不平度(5)木毛或毛刺(6)结构不平度</h3>
  木材表面除了上述由加工所形成的几种微观不平度之外，还存在结构不平度，这是由于木材本身多孔结构而形成的。因为在切削过程加工表面被切开的木材细胞就呈现出沟槽或凹坑状，其大小或形态取决于被加工木材细胞的大小及它们与切削表面的相互位置。对于由碎料制成的木质材料或木制零件，则由其表层但的碎料形状、大小以及配置情况构成结构不平度。这两种结构不平度以及木材表面可能存在的虫眼、裂缝等，由于加工方法和切削方式无关，所以通常不包括在木材表面粗糙度这一概念范围内。
  
  木工刀具刃磨质量的高低，可以用刀具几何参数的准确性、切削刃的光整程度和各刀面的表面粗糙度来要求。其中后两项对工件表面粗糙度影响最大一般的切削刃放大来看是呈锯齿状，这不仅会增大切削变形，而且会使这种缺陷全部复印到已加工表面上，使表面粗糙度值增大。因此提高刀面的刃磨质量是改善切削刃质量的主要途径。所以一般要求刀面的粗糙度值不大于R0.4，精密切削则更低。
  刀面表面粗糙度值越小，越有利于减小摩擦和木工刀具磨损及提高木工刀具耐用度，并能抑制积屑瘤和鳞刺的生成，进一步提高已加工表面质量。
  木工刀具磨削目的：工件定厚尺寸校准磨削，工件表面精光磨削，表面装饰加工，工件油漆膜的精磨。磨具的耐用性：与木材接触的每平方厘米的砂带，磨削效率下降到初始磨削效率的百分之五十的磨具磨削的加工长度。
  影响磨削表面质量的因素：随着磨削速度的增加，磨削表面不平度的高度减小，工件进给速度越大，加工表面的不平度高度下降，表面粗糙度下降，磨料粒度号越大，磨削表面粗糙度越小，磨削压力加大，磨削深度增加，磨削表面质量下降。
  木工刀具导致木材起毛也遭到许多要素的影响，如刀片的视点；刀刃的入角；主轴精度；轴承的磨损；工件进刀的稳定性，是不是能够思考大面鄙人或加装送料器等。
  但一般来说，大多是由木匠刀具刃口变钝，切削量过大导致的。大都人造板的低密度中间是毛刺呈现的高发段，运用恰当的刀具，设置最优的木匠机械设备参数，对设备及刀具做好平常的保护作业是使木材切削得到润滑外表的保证。
  
  家具制造企业要保证家具的品质和有效的降低成本不仅仅需要选用合适的原材料、通过定期培训提高工人的素质等方面，还有最重要的一方面就是有效发挥设备的生产效率，提高设备的生产效率，其中一个关键的细节就显得尤其重要，那就是如何合理的选用木工刀具。接下来，我将按照板式家具的生产工序，就如何合理选用木工刀具做简单的交流。
  我们知道，板式家具生产包括开料、铣型、封边、排孔、组装和包装等工序。板式家具通常选用刨花板或中纤板做基材，辅以三聚氰胺饰面。家具厂开料一般使用推台锯、往复锯和电子开料锯。选用合适的锯片是保证切削质量和提高生产效率并降低成本的有效办法。
  在开料工序，开料锯片分为硬质合金锯片和金刚石锯片，前者因其低廉的价格、可多次重复刃磨以及较好的切削质量，绝大多数家具厂都会使用。但硬质合金锯片有其比较明显的缺陷――易磨损，需要经常更换，使得生产效率较低。
  而对于金刚石材质切削刀具来讲，其具有极高的硬度和耐磨性，摩擦系数低于其他材料的刀具，它有很高的导热系数和很低的热膨胀系数，刀刃非常锋利，切屑极薄。只是金刚石刀具因其材料的特殊性，冲击韧性低且热稳定差，遇到切削材料中杂质（铁钉、石子等）的高速冲击会出现崩齿的情况。但综合来讲，金刚石刀具的综合效用方面、性价比方面更符合家俱生产企业的选择。
  另外，通常开料锯机有两个锯轴，配有两张圆锯片。前方为划线锯片，采用顺铣，其后为主锯片，采用逆铣方式；锯路宽度根据圆锯片的锯路宽度而定，通常划线锯因其切入深度为1.5-3mm，划线锯的实际锯切宽度略大于主锯片。
  主锯片一般采用梯平（FZ、TR）、左右齿（WZ）、梯梯（TR）等齿形。锯切中高密度中纤板、刨花板素板以及三聚氰胺浸渍纸饰面板材时，为了保证切断纤维并保证不崩边，就需要采用左右齿（WZ）的圆锯片；锯切中高密度纤维板和刨花板为基材的三聚氰胺板材时因其比较高的含胶量和硬度，就要选用能够保证良好切削质量和耐磨损的梯平齿型（FZ、TR）圆锯片；锯切材质更坚硬的水泥刨花板和石英板时就要选用梯齿（TR）型圆锯片。锯切高度根据圆锯片外径和锯切对象而定，圆锯片工作转速取决于外径，使用时锯片应平稳运转，均衡切削，每齿进给量相等。在锯切饰面木质三聚氰胺板时，一般每齿进给量为0.1mm-0.15m。
  接下来我们谈精裁和铣型，在这个阶段，我们使用吊锣机对板件进行非直边异形或者精裁加工，吊锣机上使用的修边刀根据铣型和机轴柄径的不同而对应选择。可选择的修边刀通常有五种，即高速钢、整体硬质合金、可换刀片硬质合金、涂层和金刚石刀具等。高速钢立铣刀适用范围和使用要求比较宽泛，及时切削条件选择略有不当也不至于出现太大问题，但是加工精度不高，并且在转速和进给量方面较小。市场上使用最多的是整体硬质合金刀具，因其价格低廉和规格形状多被最广泛应用，但其最明显的缺点是耗用量大，对于批量生产家具厂成本过高，同时硬质合金刀锯切削条件必须严格符合刀具的使用要求，对使用范围要求严格。
  
  可换刀片硬质合金刀具只需要刃磨刀片或者更换刀片就可以有效降低成本，缺点是一次性投资比整体硬质合金大，同时对于刀体要求精度高，另外加工尺寸规格的局限性使其市场很有局限。涂层刀具是在合金或者高速钢刀体表面喷涂耐磨损的金属化合物，但是由于其高昂的价格影响了他的推广。
  针对规模生产企业最合适的是金刚石刀具，能够大大提高生产效率并降低综合成本，同时能够获得完美的加工质量，因其材料所限，金刚石刀具价格远远高于合金类刀具，所以造成在家具厂中这类刀具使用比较有限，从长远看金刚石刀具应该有很好的发展空间。
  封边工序方面，板式家具封边的好坏是衡量家具产品质量的一个重要指标，而封边机上合理的刀具配置就显得非常重要。
  一般封边机上配的基本刀具有预切刀、截断锯、粗修刀、精修刀、跟踪刀以及刮刀，根据家具厂实际生产情况可能会选择不同的刀具配置。
  封边机上刀具的使用要跟加工的板件匹配，通常可选用的有三种：整体硬质合金刀具、可换刀片硬质合金刀具和金刚石刀具。针对粗修和精修刀的选择要根据封边条的厚度调整，而在实际情况中很多家具厂都是使用同一种R1.5的精修刀加工不同0.8-2.0厚度的封边条，这样会造成切到板边或者封边条上，还需要大量人工做修补工作，严重影响封边质量。
  排空工序方面，多使用排钻加工，基本上使用整体硬质合金钻头，选择钻头主要考虑加工精度和技术参数。
  家俱生产中刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑短断碎或者卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间。刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力。增大前角会降低切屑刃的强度，减小刀头的散热面积。在选择刀具的角度时需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质（粗、精加工）等根据实际情况合理选择。通常讲的刀具角度是指制造和测量的标注角度。
  制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必须的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切屑加工、锻造和热处理等)并不易变形。
  总之，各家具制造企业在生产中会使用大量的各类木工刀具，做到合理的选择刀具就能提高产品质量，发挥设备的效率，同时有效的降低综合成本。
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