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针对激光加工桦木，研究激光机技术参数对其切削效果的影响规律。以激光机光强、进给速度为影响因素，缝深、缝宽、炭化影响区宽度为切削效果，分析光强、进给速度对桦木切削效果的影响规律，并提出了变化率的概念，分析了两因素变化对切削效果的影响程度。结果表明：激光机单因素技术参数对某一切削效果的影响规律并不是单调函数，存在交互作用。在生产中可根据所需的切削效果选择合适的技术参数组合，如激光切割含水率11%的桦木，为获得切缝深度约2 000μm、切缝宽度约300μm、切缝单侧表面炭化影响区宽度约30～50μm的切削效果，及最大程度提高生产率，可采用较高的进给速度80 mm/s，并对应选择激光强度60%。 相似文献
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【目的】研究纳秒水导激光加工木材工艺,探讨加工过程中加工方向、加工速度、输出功率、加工深度和热劣化现象等对加工质量的影响,获得使纳秒水导激光加工木材达到最佳加工效果各影响因素之间的关系,并论证其加工工艺的可行性。【方法】在对现有激光加工技术的加工工艺和原理进行调查、分析和研究的基础上,设计并制造出木材纳秒水导激光加工试验台。介绍试验台的总体布局原则、试验方法及各部分的主要功能,详细阐述试验台主要组成部分——纳秒激光数控加工试验台、传动试验台的组成和功能,并分析研究纳秒水导激光加工木材的基本原理和微观现象;进行纳秒水导激光加工木材试验,试验过程中随时记录每条加工直线附近产生的现象,加工后多次测量每条直线加工深度并取平均值,绘制顺纹理方向加工速度与加工深度关系、垂直纹理方向加工速度与加工深度关系以及输出功率与加工深度关系曲线。【结果】当输出功率不变时,加工深度随着加工速度增加总体呈双曲线减少的变化规律;当加工速度不变时,加工深度随着输出功率增大而增大;当输出功率较高时,加工深度不会随着输出功率增大而增大,反而呈现出逐渐减小的趋势或保持不变;加工过程中会有炭化现象产生,炭化程度随着加工速度降低和加工深度增加而加重;当加工木材的材质不同时,加工效果存在一定差别,硬质木材的加工效果相对好于软质木材,炭化程度相对较低,加工深度相对较小,加工曲线大致相同,只是曲率存在一定差别。【结论】利用纳秒水导激光加工木材,应严格控制加工速度、输出功率和加工深度之间的关系。当加工深度较大时,应适当增大加工速度,否则加工点附近会有炭化现象产生。纳秒水导激光加工木材工艺具有一定的可行性。 相似文献
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《林业科学》2017,(8)
【目的】将现代激光加工方法应用到木材加工中,辅以水导配合,设计数控纳秒水导激光束激光加工试验台,为纳秒激光技术加工木材提供一种新的理论和方法。【方法】以针叶材为例,在分析针叶材结构特点的基础上,基于纳秒水导激光束对针叶材型面包络成形的加工原理,研究数控激光加工试验台的结构配置形式,根据确定的结构配置形式建立试验台的开环运动控制链,从而建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型;在针叶材三维造型基础上,建立针叶材STL模型,研究激光加工的过切与欠切,得到正确的光斑点计算理论,获得光斑文件,为开发出纳秒水导激光加工试验台的编程系统做铺垫;基于工控机IPC和PMAC104两级开放式控制系统,开发出纳秒水导激光加工试验台控制系统。【结果】根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式,确定激光加工试验台为COZY的结构配置形式,并建立其运动学模型r0=[y·cosγ,y·sinγ,1+z];通过建立的STL模型,得出一系列激光束触点,进而计算出光斑点的方位矢量,根据激光加工的过切与欠切分析,选出符合加工精度的光斑文件。【结论】通过对纳秒水导激光束激光加工的运动分析、纳秒水导激光加工试验台的结构配置形式分析以及纳秒激光加工斑点计算理论的研究,完成COZY配置形式的针叶材数控纳秒水导激光加工试验台样机1台;根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型,并经相关激光加工试验,验证所建立的模型;开发纳秒水导激光加工试验台的控制系统,并用实机检验激光加工试验台纳秒水导激光束系统的控制功能。 相似文献
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木质材料激光雕刻形式可分为切割雕刻、凹模雕刻和凸模雕刻三种,激光雕刻的材料去除原理与激光切割相同,多条未切透的切槽连在一起就形成成面积的材料去除。激光切槽的横截面呈“V”形,切割速度越低、激光电流越大,切槽宽度和深度也越大,其中切割速度和激光电流对切槽深度的影响程度比对切槽宽度大得多。 相似文献
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为了研究竹材的激光切割性能并得到较优工艺参数,以激光管功率为60 W的激光切割机对刨切竹单板进行激光切割试验,讨论竹材纤维方向及辅助气体压力对切割效果的影响,并采用控制变量法研究喷嘴高度、激光输出功率及切割速度对切口质量的影响。试验表明:垂直于纤维方向切割竹单板难度最大;辅助气体压力越大,越有助于形成较好的切口断面形态;当喷嘴高度为20 mm、切割速度为30 m/min、激光输出功率为48 W时,激光切割厚度为0.5 mm竹单板的切缝宽度适中且碳化层薄,切口质量较好。参考多种中国传统镶嵌式家具图案和样式,结合原料色泽和纹理,设计了3种不同特点的竹单板镶嵌图案,举例说明了竹单板镶嵌图形导入、基材挖槽、竹单板切割、胶压拼合等主要加工过程。 相似文献
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在我国木材加工领域,数控超高压水射流技术的应用尚处于起步阶段,多用于珍贵木材的切割。为优化水切割在木材加工领域中的应用,笔者将中密度纤维板和意杨实木作为试验材料,采用正交试验法,以调砂速度、气干密度、水切割压力、进给速度、靶距工艺参数作为对其加工表面粗糙度的影响因素。利用数控工作系统设计CAD图案后进行的水切割试验,并通过对试件表面粗糙度的测量和相关计算,得到各工艺参数影响显著度程度及其最优方案。该研究对花式木地板及其木刻、木结构室内装饰板、红木家具等木制工艺品的加工领域提供工艺参数优选,具有较高的应用价值和现实意义。 相似文献
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磨削加工是木质材料加工中非常重要的环节,直接影响产品加工精度和表面质量。目前关于木材磨削加工的理论研究不足,磨削工艺参数和动力配置不合理,导致磨削加工能耗较高。采用5因素5水平正交试验,考察了磨削深度(T_s)、砂带磨料粒度(G)、砂带速度(V)和进给速度(U) 4个磨削参数,以及磨削方向与木材纹理的夹角(λ)对砂带磨削杨木和红松时的空转功率(P_i)、有功功率(P_a)、磨削功率(P_s)、磨削力做功功率(Psf)及功率利用率(μ)的影响。采用BP(back propagation)神经网络系统建立木质材料砂带磨削Psf和μ的仿真模型,最后用功率利用率的直观分析法对磨削工艺参数进行优化。结果表明:磨削参数对Psf的影响顺序为U>T_s>V>G,且都为高度显著影响因素;对μ的影响顺序为T_s>G>V>U,T_s为高度显著影响因素,G和V为显著影响因素。最佳功率利用率(高磨削效率)的磨削方案为:磨削深度0.1 mm,砂带速度10.74 m/s,进给速度5.16 m/min,磨料粒度60目,杨木横纹磨削,红松斜纹磨削。平均功率利用率45%,最大功率利用率78%,最小功率利用率21%。 相似文献
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【目的】分析激光烧蚀技术对木材胶合界面样品表面及微观结构的影响,为木基复合材料样品微观结构检测等相关领域研究提供一种简单可行的样品制备方法。【方法】以柳杉木材/脲醛树脂(UF)胶合界面和柳杉木材/聚醋酸乙烯酯(PVAc)胶合界面为研究对象,采用切片制样和激光烧蚀2种方法对样品进行处理,利用扫描电镜观察处理后的样品表面及微观结构。【结果】切片制样过程中的机械切割使得样品表面出现毛刺和刀痕,细胞形态发生变化甚至破碎。柳杉/UF样品胶层发生断裂,并且胶层附近的管胞出现破碎现象,既不利于观察胶层形态,也不利于检测胶黏剂与木材细胞壁之间的结合。柳杉/PVAc样品胶层有撕扯现象,但对于观察和分析界面结构的影响程度不大。激光烧蚀样品表面出现一些木材或胶黏剂小颗粒溅射的痕迹,尤其以胶黏剂区域和晚材区域较为明显。除划痕缺陷外,激光烧蚀还会导致部分离胶层一定距离的早材管胞破碎且有碎屑残留在细胞腔内,但这些缺陷并不影响胶合界面微观结构的观察,如胶黏剂在木材细胞中的分布、胶层区域的形貌以及胶黏剂与细胞壁之间的界面相容性等。激光烧蚀方法还适用于研究不同压力下胶合界面微观缺陷的变化规律,随着压力增加,柳杉/UF胶合界面上的胶层孔洞以及胶黏剂与木材细胞壁之间的缝隙数量逐渐减少,尺寸逐渐减小,但当压力增至1.2 MPa时,木材细胞壁开始出现细微裂纹,胶黏剂与细胞壁之间也开始出现裂隙。【结论】与切片制样方法相比,激光烧蚀方法不需任何预处理,并且对样品尺寸没有限制,所耗时长与样品尺寸及其密度呈正比,适用性广,可为其他木基复合材料胶合界面微观结构的研究提供技术支持。 相似文献
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《林业科学》2017,(12)
【目的】利用激光切割蒙古栎,为了获得更好的切割效果,研究从单次切割到多次切割激光切割机的技术参数对切割缝宽和缝深变化的影响规律,为生产加工技术人员根据切割效果需求快速确定合理的技术参数提供理论依据。【方法】以激光切割机的各项技术参数为影响因素,以缝深和缝宽为切割效果目标设计试验方案,采用纵向比较和横向比较观察数据变化规律和试验数据处理,分析同次切割中不同技术参数对切割效果的影响,以及同样参数下不同切割次数对切割效果的影响。【结果】1次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.1 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.3 mm。2次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽为0.2~0.3 mm;F=7 mm时,缝宽为0.1~0.2 mm;F=11 mm时,缝宽为0.3~0.4 mm。3次切割条件下,镜头高F=3 mm时,缝宽约为0.3 mm;F=7 mm时,缝宽约为0.2 mm;F=11 mm时,缝宽约为0.4 mm。同次切割中,镜头高从3增加到7 mm时,缝宽逐渐缩小,镜头高大于7 mm时,缝宽开始增加,且增加速率越来越快;镜头高相同时,随切割次数增加,缝宽增加量很小。同样条件下,切割次数越多,缝深绝对值越大,但每次切割缝深增量不同。在进给速度v≤100 mm·s~(-1)、光强≤40%时,随切割次数增加,缝深增量变小,即每次切割的缝深越来越小。在v≥100 mm·s~(-1)、光强≥60%时,随切割次数增加,缝深增量虽然变大,但增加速率变小。【结论】影响缝宽的最主要因素是镜头高F,同次切割中F约为7 mm时缝宽最小,约0.1 mm,镜头高过小或过大缝宽都增加,但镜头高过大时缝宽增加速率快;多次切割会使缝宽增加,但到一定程度后不再变化。多次切割随切割次数逐渐增加,缝深增加,在中低速时增加速率逐渐降低;第1次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强60%、镜头高7 mm,第2次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强40%、镜头高7 mm,第3次切割合理方案为进给速度50 mm·s~(-1)、光强60%、镜头高4 mm。如果采用不调整镜头高、通过多次切割获得较大缝深时,应选择初始镜头高F=5~6 mm、光强50%~60%、进给速度50 mm·s~(-1)或者更小。如果为了获得更大缝深,采用多次切割逐渐降低镜头高方式比采用单次切割低速大光强效果更好、安全性更高。 相似文献
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《林业科学》2017,(9)
【目的】对微米纤维形成过程进行定性分析,本着节能降耗原则,提出纳秒激光加工法加工微米木纤维的切削理论;对微米纤维表面细胞壁进行爆裂试验,得出木材表面细胞壁等效切削力所消耗的功率。【方法】采用扫描电镜(SEM)法研究微米木纤维灼烧变形。通过激光加热和切削,沿着细胞裂解纹理对木材表面细胞内的组织液进行加热,细胞内的组织液随之气化,组织液瞬间气化使得细胞体积迅速膨胀,内部压力骤升,进而导致细胞壁爆裂,形成毛刺状的纤维丝,利用激光切割头沿木材纹理方向将木材切削成微纳米细丝。通过对纤维加工的功耗分析,将细胞学、超精加工理论、纤维学等一系列现代分析手段运用到木纤维的形成过程中,提出激光微米木纤维切削的概念和细胞裂解能力的计算方法。【结果】通过激光器对微米木纤维的切削,从微观角度得到了细胞壁切削过程中等效切削力和切削功率的公式。随着频率增加,对试件的灼烧程度依次增强,所产生的裂纹和沟槽更加密集和加深。所产生的绝对温升较大,试样产生滑移的沟槽面现象,绝对温升ΔT=∫_0~(εf)((βσ)/(ρC_m))dε。【结论】利用激光对微米木纤维的能量方程对微米木纤维的等效切削力和切削功率公式进行推导,阐明了微米木纤维灼烧过程中纤维受力情况和相应的参数关系,从而将激光切削微米木纤维研究上升到对细胞裂解能力的微观结构研究中,并通过对纤维产生和等效切削力变化的分析,提出了沿木材表面纵向激光加热的方式爆裂细胞壁的节能降耗观点。借助Drescher的精密理论,构建了微纳米木纤维的力学模型,并推导出细胞壁切削功率的理论计算公式。以水曲柳为示例进行木材表面细胞壁爆裂试验,对微米木纤维的加工细胞壁切削功率进行计算,可以加工出质量较高的微米级长丝木纤维,为我国微纳米木纤维的应用和推广奠定了理论基础。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(6)
为实现自动在线检测锯材表面钝棱和裂纹等缺陷,提出了一种全新的基于激光三角测距和计算机图像处理相结合的木材表面缺陷检测方法。激光发射器发射扇形光源至传送台上的试件表面,从另一角度由相机对试件表面的激光光斑进行成像。通过图像处理,能自动识别裂纹及钝棱缺陷轮廓线,并得到外材面材宽和裂纹宽度尺寸信息。以7块含钝棱的毛边锯材和7块含裂纹的锯材进行试验,结果表明:在入射激光线与物镜光轴的夹角为60°的情况下,锯材外材面宽度和裂纹宽度检测值与实际值的误差均值都不超过±1 mm,证实了研究提出的锯材表面缺陷检测模型及构建的检测装置的高精度和可靠性。该技术能为木材加工中的自动优选下锯提供基础数据,可用于锯材优选自动化加工生产线。 相似文献
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以大果紫檀为例,对其超高压纯水射流和磨料射流切割加工工艺进行参数优化。采用正交试验法,考虑切割压力、靶距、进给速度等因素对试件表面粗糙度的影响;通过显微分析,选择纯水射流和磨料射流的最优方案。主要结论表明:各因素影响大小依次为水射流压力,进给速度和靶距;纯水射流冲蚀能力低,试件表面主要受射流反弹影响,使整体粗糙度偏大;水射流动能越大,试件上表面撕裂现象严重,底部易产生加工波纹,影响试件表面整体粗糙度;磨料水射流主要表现为波纹多,易降低试件表面完整性。欲提高大果紫檀加工品质,需通过改善工艺增加加工光滑区范围。上述有助于为超高压水射流技术更好地应用于珍贵木材加工提供参考。 相似文献
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木材机械加工表面粗糙度的激光在线检测系统 总被引：2，自引：0，他引：2
韩玉杰 《林业机械与木工设备》2006,34(11):37-39
介绍了一种采用计算机控制激光位移传感器在线检测木材机械加工表面粗糙度的新方法。该系统由计算机、模数转换板(A/D板)、激光传感器测量系统(激光头及激光控制器)等组成,试验研究是在木材加工CNC(Computer Numerical Control)装置上进行的。文中给出了硬件结构、软件程序设计流程图及木材表面粗糙度在线检测的实验数据。 相似文献
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基于单片机的木材表面粗糙度激光在线检测系统 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍一种用单片机控制激光位移传感器进行在线检测木材机械加工表面粗糙度的新方法.该系统由单片机、模数转换器和激光传感器测量系统(激光头及激光控制器)等组成,试验在木材加工CNC装置上进行.文中给出了硬件结构及软件程序设计流程图. 相似文献
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为优化木竹材超高压水射流切割加工工艺参数,以红橡木和竹地板为对象,采用正交试验法,研究磨料流速、切割压力、进给速度、靶距对水射流加工试件表面粗糙度的影响,探索优化工艺参数。利用扫描探针式三维表面形貌测定法测量试件切割面的表面粗糙度值,分析三维表面形貌图。结果表明:红橡木磨料射流的试验影响因素排序为CADB;竹地板磨料射流的试验影响因素排序为BCAD。红橡木和竹地板优化工艺参数为:进给速度为250 mm/s,磨料流速为35 kg/h,靶距3 mm,切割压力为310 MPa。在此加工工艺条件下切割材料表面粗糙度相对较小,加工所得材料品质较好。 相似文献
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为解决传统热磨法加工微米薄木片及木纤维中高能耗、工序复杂、加工成本高的缺点,现改变加工方法,采用顺纹纵向刨切木材的方式,研发了数控微米刨切试验台。试验台主要由机架、纵向进给机构总成、工件夹具、控制面板、刨切机构总成、升降机构总成和限位机构组成,可对宽度为50 mm,长度为300～600 mm,高度为20～90 mm的木材工件进行纵向进给、切削量进给和刨切作业。笔者对试验台整机以及各机构进行设计,并通过ANSYSY对刀具进行强度校核。通过试验,确定刨切机构切削角δ取45°,刀刃伸出量h取0.05 mm,刀门宽度d取0.2 mm,刨得的木片平均厚度为18.7μm,最薄为15μm。最后通过显微镜观察发现经过刨切后的刀刃部分出现磨损,可通过表面改性提高刀具的耐磨性。 相似文献
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林金国 《中南林业科技大学学报(自然科学版)》1999,(3)
以应用正交试验设计方法对不同林龄、不同立地条件和不同林分密度下人工杉木林木材物理力学性质变异规律的研究为基础,采用多元线性回归方法,建立了用林龄、林分密度、地位指数 ３ 因子预测杉木短轮伐期工业林木材物理力学性质指标的一系列回归方程,并经回归显著性检验,这些方程的复相关关系均显著 相似文献