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弧形竹片加工技术与设备研究

李武  
【摘要】: 目前竹片坯条主要是通过铣削加工成矩形竹片。由于竹片坯条自然存在着一定的曲率半径,加工成矩形竹片时,上下两弧面的加工量大,使得竹片坯条加工利用率低。同时,由于铣削量大,加工时切削能耗高、刀具磨损快,大大缩短了刀具的使用寿命。 针对上述问题,本文提出了一种新的竹片加工技术——弧形竹片加工技术,加工后的弧形竹片尺寸精度高、微观结构完整、内部残余应力小,能最大程度地保留竹材原有的物理力学特性,可显著提高竹材资源利用率、减少切削动力损耗、降低产品的生产成本。本文根据竹材加工的特点,分析了弧形竹片加工的技术难点,计算了弧形竹片加工利用率,研究了弧形竹片干燥特性,制定了合理的加工工艺,并研制出弧形竹片定型弧铣机。本研究取得的主要研究结果有: (1)研究并总结了弧形竹片加工过程。 竹片坯条→分组→两侧初次定宽铣削→竹黄侧一次弧形铣削→竹青侧一次弧形铣削→竹黄侧二次弧形铣削→竹青侧二次弧形铣削→竹黄侧三次弧形铣削→两侧终定宽铣削→弧形竹片。 (2)弧形竹片定型弧铣机的研制为弧形竹片的制备提供了设备条件。 该设备主要由机架,初定宽加工系统,竹黄弧面加工系统,竹青弧面加工系统,终定宽加工系统,物料输送系统,工件定位系统和动力传动系统等部分组成。能一次进行四面定宽定弧铣削加工。具有加工效率高,结构紧凑、操作方便、性能优良、加工精度高等优点。 (3)弧形竹片加工利用率是评价弧形竹片加工技术的一项重要指标。 研究表明,弧形竹片加工利用率是矩形竹片加工利用率的1.5~2.0倍。弧形竹片加工利用率随竹筒剖分份数增多而提高,随着竹筒截距增大,加工利用率降低。 (4)弧形竹片干燥是弧形竹片生产中的重要环节。 在初始高含水率阶段,干燥速度较快,干缩率变化较大;竹材含水率接近纤维饱和点时,干燥速度呈现逐步减缓趋势,干缩率变化较小;当含水率降至5%以下时,干燥速度较低,干缩率趋于稳定;弧形竹片在干燥过程中,除了发生干缩变形外,还会产生皱缩、开裂等缺陷。干燥温度不同,弧形竹片产生缺陷的程度也不同。当干燥温度低于60℃时,未产生明显缺陷;随着干燥温度的升高,依次发生翘曲、皱缩、开裂等现象;在弧形竹片的不同部位,存在着一定的干缩率差异,弦向竹青侧全缩率约为竹黄侧干缩率的2倍,弦向平均干缩率大于径向,竹节部位干缩率小于无节部位干缩率;由于弦向竹青侧与竹黄侧的干缩差异,导致了弧形竹片曲率半径的变化,干燥后,曲率半径由50mm变为58mm~62mm。


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