木塑复合材料铣削力测量实验研究开题报告

1. 研究目的与意义

木塑复合材料，简称木塑（Woodplasticcomposites，WPC），在美国材料试验协会标准（ASTM）中给出的定义是一种主要以木材或者纤维素为基础材料与塑料（也可以是多种塑料）制成的复合材料，它通过将木粉（如木粉、秸秆粉、棉杆粉、竹粉、果壳粉等）作为填料与塑料复合而成的，它可以充分利用农林废弃物，自身也可回收利用。WPC集木材和塑料双重优点于一身，不仅有像天然木材那样的外观，而且克服了其不足，具有防腐、防潮、防虫蛀、尺寸稳定性高、不开裂、不翘曲等优点，比纯塑料硬度高；同时具有热塑性塑料的良好加工性，硬度比塑料高，耐磨、耐老化、耐腐蚀；各种助剂的加入可以赋予其更多特殊性能，如抗菌性、阻燃性、耐强酸强碱性等；加入颜料、覆膜或复合表层可制成具有各种颜色和花纹的制品。由于木塑复合材料具有比单纯的木材和塑料无法比拟的诸多优点，已受到国内外的广泛关注。

研究切削速度、进给速度、铣削深度与刀具后角对切削力的影响；分析切削力的变化规律；揭示切削长度对切削力的影响。木塑复合材料切削力的方差分析。基于切削力的数据，利用多元线性回归分析法，建立木塑复合材料切削力的数学模型分析切削过程中木塑复合材料的力学性能，在加工过程中的木屑的形状从而研究所用的刀具，分析木塑复合材料的组成在加工时的硬质程度等。从而为木塑复合材料的生产加工提供有效的依据

2. 国内外研究现状分析

由于木塑材料的广泛运用，所以各个国家对木塑材料的铣削性能有了广泛的研究。国内目前将木材铣削分为1刀刃相对于铣刀旋转轴线的位置及工作时形成的表面圆柱铣削；锥形铣削；端面铣削（刀刃上各点的旋转面平行于加工表面）2、根据接触角大小：不完全铣削（180o）；完全铣削（=180o）3、根据参与切削的刀刃数目：开式铣削（一面刀刃）；半开式铣削（两面刀刃）；闭式铣削（三面刀刃），Yakima，Franz及McKenzie等学者于上世纪五十年代开始研究了木材铣削变形机理，并逐步形成了成熟的铣削变形理论，McKenzie引入了两个参数来描述木材直角自由铣削的类型：第一个参数为刀具铣削刃与木材纤维方向之间的夹角，第二个参数为铣削方向与木材纤维方向之间的夹角。2005年王毅，曹平祥等对竹材直角自由铣削时，作了系统、全面研究，将纵向铣削和横向铣削都分成三种类型，该研究采用CCD摄像技术。铣削力是铣削过程中重要的物理参数之一。铣削力的大小不仅决定了铣削过程中所消耗的功率,而且还直接影响切削热的产生,并进一步影响刀具的磨损、破损、刀具耐用度等,对加工精度和质量有着直接影响。高速铣削时,铣削力对刀具的磨损、破损影响更大。因此,研究高速铣削切削力的变化规律有助于分析铣削过程和指导生产实践。

3. 研究的基本内容与计划

本课题围绕木塑复合材料铣削力展开试验及分析。通过改变切削参数、

刀具角度等因素，对几种木塑复合材料进行铣削试验。根据实验数据分析，探究木塑复合材料铣削力，分析木塑复合材料铣削力和切削质量的相关性。主要研究内容如下：

(1)掌握典型木塑复合材料（如mdf）的与切削力相关的力学性质；

4. 研究创新点

选用木塑复合材料作为切削对象，分析木塑复合材料的切削性能，研究木塑复合材料铣削力；运用多元线性回归法，建立切削力的经验公式，提炼塑复合材料的切削理论。在研究木塑材料的铣削力时国内外学者研究很少，在实验中我们要根据刀具角度，切削速度，进给速度和铣削参数对铣削力进行研究，还应在研究铣削力的同时正确选择刀具，加工顺序，防止在加工木塑材料时发生变形或散热不均匀，改善加工方法。提高加工效率和减少粉尘污染。