松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真及优化

摘要

针对松材线虫疫木所处环境复杂、难以携带普通林业设备到达疫木位置的问题,需对实地铣削松材线虫疫木树蔸粉碎机的切削刀具进行减阻特性研究,最终达到设备轻量化的目的。阐述了树蔸粉碎机的结构、工作原理及操作方法;以切削刀具单刀片为研究对象,基于Ansys的Ls-Dyna有限元显式求解程序进行松材线虫疫木树蔸铣削过程的仿真计算,构建出平均切削阻力与切削刃后角、楔角、线速度间的关系模型并进行解析;然后进行铣削过程的刀具参数优化。结果表明:影响平均切削阻力的单因素顺序依次为楔角、后角和线速度;双因素交互作用效应中后角和楔角对平均切削阻力的影响较为明显。由优化结果可得,当后角为12.94°、楔角为38.33°、线速度为9.91m/s时,平均切削阻力达到最小值22.29 N。松树疫木树蔸实木切削验证试验结果表明:平均切削阻力实测值与预测值的误差均值为10.09%,基本一致,说明该松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真可用于树蔸粉碎机切削刀具参数优化。通过切削刀具减阻优化,树蔸粉碎机总质量最终减轻了34.4%,达到设计目标质量要求。