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木工刀具新材料、新技术、新工艺发展与展望 2007年第24期 (总第76期) 职业圈 ZHIYEQUAN NO.24,2007 (CumulativetyNO.76) 木工刀具新材料,新技术,新工艺发展与展望 唐利平 (1冲南林业科技大学,湖南长沙410004;2.株洲职业技术学院,湖南株洲412001) 【摘要】新材料,新工艺和新技术的研究与应用,提高了木工 刀具的制造技术和加工质量.木_z.7/具正向着超硬材料,高精度 和高速高效的方向发展. 【关键词】木工刀具;新材料;新技术;新工艺 【中图分类号】TN105【文献标识码】A 【文章编号】1671—5969(2007)24—0216—02 近年来,现代化木材加工工业发展迅猛,木质复合材料的 加工因此得到了高速发展.随着人们环保意识的增强,人造板 工业,如纤维板,刨花板,胶合板,层积材和竹木业等木质复合 材料的出现得到了越来越多的发展空间.这些传统的木工刀具 材料已不能满足工艺要求.目前我国是亚洲生产中密度纤维板 (MDF)最大的国家.2001年强化木地板实际产量已增至6000 万m,如此大量增长的需求对切削加工工具提出了新的要求. 在切削人造板等木质复合材料时使用的刀具材料主要是硬质 合金,硬质合金的耐磨性,耐热性和硬度很高.但由于木材本身 具有很高的各向异性结构,使得与刀具的摩擦系数很大,而且 木质复合材料本身既含有造成刀具机械擦伤的硬质点,又因某 些人造板表面还有难以加工的硬质涂层,有引发刀具发生化学 腐蚀的酸性介质,这些都会加剧刀具磨损和腐蚀,不仅大大缩 短了使用寿命,而且严重降低了产品的质量,进而影响了产品 的加工成本和生产效率.现有的硬质合金刀具在耐磨和耐腐蚀 性方面已经不能满足要求,为了达到良好的经济效益和社会效 益,市场迫切需要高性能的,高质量的木工加工刀具. 一 ,木工刀具新材料 通常用于木工刀具的切削材料主要为碳素工具钢,合金工 具钢,斯太立合金,高速钢等,这些材料常用于低切削速度,低进 料速度和加工精度要求不高的场合,如刨刀,锯片,铣刀等,一般 用于实木加工.随着纤维板,刨花板,胶合板和层积材等木质复 合材料的出现,这些传统的切削材料已不能满足工艺要求.原用 于金属加工的硬质合金材料,现广泛地应用于木材加工用刀具, 并逐渐替代了高速钢等材料,提了生产效率和加工质量.常用木 工刀具的物理机械性能如下表1示: 囊来工刀■甘料曲●■扭■生■ 扰弯矗度硬度(显撤) 比tl,cmIi热沮窿C组成 kgf/mm.10tMP- 单晶盒辨石C 寨晶盒嘲石3.5:一●.0C 立方氮化■CBN 硬质合金Co.WC 高速钢●.O一●.●B00--850 从上表可知,聚晶金刚石和立方氮化硼具有极高的硬度和 耐磨性,特别是聚晶金刚石,其显微硬度可达10000HV,是刀具 材料中最硬的材料.同时它的摩擦系数小,热膨胀系数低,与非 铁金属无亲和力,切屑易流出,导热率高,切削时不易产生积屑 - 216- 瘤,可以避免热量对刀刃和工件的影响,因此刀刃不易钝化,切 削变形小,可以获得较高质量的表面.能有效地加工非铁金属 材料和非金属材料,如铜,铝等有色金属及其合金,陶瓷,各种 纤维和颗粒加强的复合材料(尤其是实木和胶合板等复合材 料).超硬刀具材料包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具,其中以 人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀 具占主导地位.超硬刀具近40%用于木工刀具.PCD木工刀具 主要可分为PCD锯片和PCD成形铣刀两大类,PCD锯片是将 PCD刀齿焊接在锯片基体上再经刃磨后形成,其结构与硬质合 金锯片类似,不同之处是PCD锯片的前角较硬质合金锯片小, 一 般为5.10o,楔角为65.～75o,锯片规格一般为100～ 450ram,锯齿数可多达72齿.PCD成形铣刀的主要品种有用于 加工实木地板,复合地板,强化木地板,竹木地板的修边刀,榫 槽刀及PCD家具成形刀等.PCD成形铣刀的切削速度可达 3000ndmin,走刀量可达每分钟数米,刀具耐用度是硬质合金刀 具的JL十倍甚至几百倍,由于具有高效率,高耐用度等特点,尤 其适合于大批量加工. 二,木工刀具的新技术 随着木工行业的技术进步和快速发展,木材加工企业的很 多设备都需要根据工艺要求,进行特殊设计和制造.这些专用设 备具有特别的用途,很高的切削速度和很大的生产能力,因此, 对刀具的设计,刀体材料,切削材料,重量和精度都有很高的要 求.目前双端铣刀具的线速度已达110m/s,进给速度高达 180ndmin,最高可达300m/rain;最快的木工四面刨床的进给速度 为600m/min;CNC加工中心的主同高速已达5万r/rain,进料速 度达到200m/rain.高速切削能有效地提高生产效率,提高设备 的运转效