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木工刀具 木工刀具是以切削方法将木材加工成需要的形状和尺寸的刀具。木工刀具有手用和机用两种，在成批和大量生产中都应用机用的木工刀具。机用的木工刀具分为锯、刀片、铣刀、钻头和榫孔加工刀具5类。 1木工锯 用于锯切木材的刀具，有圆锯、带锯、条锯、链锯和筒锯等多种，以圆锯和带锯最为常用。当锯口与木纹平行时称纵切（剖分），锯口与木纹垂直时称横切（截断），后者采用的圆锯齿形与前者不同，以利于横切时割断纤维（图1）。刀片 带刃口的平板状刀具（图2），用于木材的平面加工或剖切加工。将不同参数的刀片装在各种机床上，可以进行不同方式的加工，如刨切、旋切、刮光和剪切等。刨切用于平面加工，刀片或工件一般作直线运动。在特定条件下（如减小切削角）刨切能切制薄木，薄木是一种优质的装饰材料。旋切时，木料绕固定的中心旋转，刀片向中心作连续的直线运动，将木料切制成带状薄木（单板），用以生产胶合板。剪切用于胶合板生产时裁剪单板。 2木工铣刀 具有一个或多个刀齿的回转刀具。通过工件与铣刀的相对运动，各刀齿依次间歇地切去工件的余量。木工铣刀安装卡方式分为带孔套装铣刀和带柄铣刀两类（图3）。套装铣刀的结构有整体式、镶片式和组合式 3种。铣刀广泛用于细木工生产中加工平面、成形面、榫孔、榫头、槽孔和雕刻等工作。与切削金属用的铣刀相比，木工铣刀具有较大的前角和后角，以便获得锋利的刃口，减小切削阻力。其另一特点是切削齿数较少，具有更大的容屑空间。木工铣刀的材料除了工具钢和合金钢外，也广泛采用硬质合金，以提高生产效率和刀具寿命。 3木工钻头 木工钻头是端部有刃口的杆状或螺旋状刀具（图4）, 用于加工通孔或盲孔。木工钻头与木工立铣刀不同之处是侧面无刃口，木工钻头除了有主切削刃外，外缘有尖的沉割刃,用以切断木纤维,使孔的侧面更平整。 4榫孔加工刀具 用于加工榫孔的专用刀具式样很多，有空心方凿(图5)、带钻头的空心方凿、链式打眼刀和机用凿子等。空心方凿的端面有月牙形刃口，用以在钻孔周围切出方角。带钻头的空心方凿是钻头和方凿相组合的刀具，钻头装在空心方凿里面。链式打眼刀是一种连续转动的链条式的多齿刀具，它加工榫孔时类似于铣削或纵向锯切。用机用凿子开榫孔时，凿子作上下往复的切削运动。
1 研究背景1.1 木工刀具的磨损机理木工刀具在日常使用过程中会受到磨损，这种磨损主要表现为机械擦伤和腐蚀两种类型。碳钢刀具的主要磨损机理是机械擦伤，而硬质合金刀具的主要磨损机理则是腐蚀[1]。这种磨损机理直接影响到了刀具的使用寿命和加工效率，因此，对刀具磨损机理的研究对于提高木工刀具的使用效果至关重要。 1.2 金刚石刀具的兴起随着人造板加工业和木工机械的数控化趋势，传统的木工刀具逐渐无法满足现代木工行业的需求。因此，金刚石(木材加工 industries' Development and PC D Woodworking Tools)刀具因其高硬度、高耐磨性和高导热性等独特优点，逐渐成为木工界的焦点[3]。金刚石刀具的寿命长，加工效率高等优势，使其在woodworking industry中具有广阔的应用前景。 1.3 木质材料加工的挑战木质材料加工涉及到的刀具材料和结构特点较为复杂，因其需在高速并承受冲击载荷的切削条件下，保持刀具切削刃的锋利性[26]。因此，针对不同的木质材料，如木材、改性木材、木质人造材料和木质复合材料，都需要设计出相应的刀具结构和材料。这增加了木工刀具的研究难度，但也为刀具创新提供了新的空间。 2 研究现状2.1 碳钢刀具的研究进展碳钢刀具作为传统木工工具，其磨损机理和防护措施已经取得了一定的研究成果。例如，有研究发现，用硼渗入碳化钨硬质合金刀具，可以在中密度纤维板切削试验中显著提高刀具的耐磨性能[8]。此外，还有研究探讨了碳钢刀具在不同切削条件下的磨损行为，为刀具的优化设计提供了参考[28]。 2.2 硬质合金刀具的研究现状硬质合金刀具因其高硬度和耐磨性，被广泛应用于木工行业。目前，研究主要集中在如何进一步提高硬质合金刀具的耐磨性能和使用寿命。一项研究通过对聚晶金刚石刀具加工A1203表层强化复合地板的试验，发现金刚石粒度对刀具切削性能有显著影响[7]。另有研究探讨了涂层硬质合金刀具的研究成果和应用领域，为木材加工工业的发展提供了新的思路[16]。 2.3 金刚石刀具的应用研究金刚石刀具因其独特的性能，在woodworking industry中具有巨大的潜力。当前，研究主要集中在金刚石刀具的制作工艺、应用特性和使用寿命等方面。例如，有研究展示了金刚石复合刀片的发展、种类和性能，并详细介绍了金刚石刀具在木材加工中的具体应用[17]。另外，也有人探讨了金刚石涂层刀具的加工方法和使用状况，为金刚石刀具的普及奠定了基础[14]。 3 研究挑战3.1 刀具磨损监测技术的不足尽管已有研究尝试使用小波变换和遗传BP神经网络等先进技术进行木工刀具磨损状态监测，但在实际应用中仍存在一些不足[11]。例如，小波变换提取的主轴功率信号近似系数可能不完全反映刀具磨损状态变化。此外，样本数据集的选择和模型训练的稳健性也有待提高。 3.2 刀具材料与工件匹配问题木工刀具的材料与被切工件在物理、力学和化学性质上的匹配是一个关键问题。由于木质材料性质的特殊性，刀具材料的选择和结构设计需要更为精细化和针对性[26]。当前，虽然已有研究探讨了不同材料的性能特点，但在实际应用中，如何找到最佳的材料搭配仍是个亟待解决的问题。 3.3 新型刀具技术的推广瓶颈尽管新型刀具技术如金刚石刀具、涂层刀具等在woodworking industry中显示出巨大的潜力，但其推广却面临诸多障碍。例如，金刚石刀具的价格较高，限制了其在普通木工中的应用；而涂层刀具的制作工艺尚不成熟，影响了其在大规模生产中的竞争力[14]。因此，加快新型刀具技术的研发和推广，是当前木工刀具研究的另一重任。 4 研究方向4.1 高效磨损监测技术的开发为了提高木工刀具的使用效率和降低生产成本，研发更加高效的磨损监测技术是必然趋势。未来研究可以进一步探索基于智能传感器、大数据分析等技术的手段，实现对木工刀具磨损状态的精准监测[11]。 4.2 多功能、智能化刀具设计随着科技的不断进步，多功能、智能化的木工刀具逐渐成为研究热点。例如，可调前角刀具能够根据不同工件调整切削参数，提高加工效率[12]。未来研究可以继续探索更多智能化设计手段，将人工智能、大数据等技术融入刀具设计中。 4.3 绿色、环保刀具材料的开发绿色、环保刀具材料的开发是当前研究的一个重要方向。未来可以探索基于生物基材料、再生资源等新型材料的刀具设计，减少环境污染，提高社会责任感[24]。 4.4 国际合作与知识共享木工刀具研究是一个国际化的领域，未来需要加强国际合作与知识共享。通过跨国团队合作，共同推动木工刀具技术的进步，促进全球 woodworking industry 的健康发展[25]。 来源文献:
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发表于 2025-2-15 13:27:34
