木材切削表面粗糙度测试技术的研究

摘要

木材属于可再生资源，具有强重比高、加工容易、纹理美观等特点，在国家经济建设及人们日常生活中起着重要作用。木材切削表面粗糙度是评价木制件表面质量的重要指标，将直接影响木制件的外观、胶合质量、装饰质量以及胶料与涂料的消耗量等。目前，木材表面粗糙度的研究仍然停留在类比金属加工表面粗糙度的层次上，不论是测量手段还是评定标准都较多借鉴金属加工表面粗糙度的研究方法，在实际应用不能真实反映木材切削表面的形貌特征。
　　 针描法是测量表面粗糙度的常用方法。本文用轮廓仪对木材切削表面粗糙度进行测量和分析，主要的研究工作有：
　　 (1)测量水曲柳、柚木、竹材分别经过刨切和磨削加工的表面粗糙度参数Ra、Rz、RSm。表面粗糙度表征表面微观几何形状误差，粗糙度轮廓倾角属于微观参数，无法直接测量。本文创造性地根据Ra、RSm的定义及粗糙度轮廓单元的近似三角形形状，计算出木材粗糙度轮廓倾角平均值在130.37°～159.14°之间，为圆锥形触针锥角的选择提供理论依据。
　　 (2)分析触针针尖圆角半径和触针静压力引起的木材粗糙度测量误差，计算不同针尖半径造成的粗糙度测量误差值。得出结果：测量木材切削表面粗糙度的金刚石触针选择90°圆锥形、针尖半径取10μm、静态测量力为2mN，所造成的粗糙度测量误差较小，可保证测量准确性。
　　 (3)用分形几何研究木材切削表面粗糙度。测量水曲柳、柚木、竹材分别经过刨切和磨削加工的表面粗糙度轮廓曲线，用结构函数法计算测量轮廓曲线的分形维数D。结果表明：木材切削表面具有分形特征，随着分形维数的增大，轮廓曲线不规则程度增强。分形维数D为不随测量尺度变化而变化的参数，能反映出表面轮廓的本质特征。
　　 (4)进行木工圆锯片齿项径向圆跳动对锯切表面质量影响的研究和刨切薄竹材砂光表面粗糙度测量与分析实验。