竹材凭借生长周期短、材质好、绿色环保等优点,被广泛应用于建筑、食品、造纸、家具、园艺等领域,具有较高的经济和社会价值,是木材较好的替代品。竹条初加工是指竹材经定段、破竹、铣削等工序加工成规格竹条的加工阶段,现有竹条初加工刀具落后,机械化程度低、加工成本高、劳动强度大、加工效率低,难以满足现代高质量竹材加工品生产的需求,严重影响了竹材行业的发展,同时落后的加工刀具也大幅提高了竹材加工成本,降低了竹材加工企业的效益。目前研究人员多从事金属和木材加工刀具的研究,鲜有从事竹条初加工刀具的研究和报道。鉴于此,本文聚焦竹条初加工刀具装置设计及切削工艺研究,包括竹材定段加工刀具及装置设计、竹材破竹加工刀具及装置设计、切削参数和刀具类型对竹材铣削性能影响的研究和优化,主要完成了以下内容:针对不同齿数的定段加工刀具对加工质量的影响进行研究,同时研发了一种竹材自动定段加工装置;设计了一种竹材破竹加工刀具及装置,重点解决破竹加工中弯曲竹材影响破竹效果和竹材利用率的难点;采用单因素试验,对竹材的铣削性能进行研究,考虑不同切削参数和刀具类型对竹材铣削表面粗糙度的影响,主要针对竹材铣削加工中的切削转速、进给速度、切削深度、刀具齿数和刀具材料,分析其对表面粗糙度的影响规律。根据单因素试验结果,选用合适的刀具对竹材切削参数进行优化,采用响应曲面法,研究了竹材切削参数（切削转速、进给速度、切削深度）对响应（表面粗糙度、切削力）的影响,建立了相对应的数学模型,分析了两两切削参数对响应的交互作用,对竹材铣削工艺进行了优化。在此基础上,确定了试验条件下最佳的铣削工艺（表面粗糙度最小、切削力最小）所对应的切削参数组合并进行试验验证,为竹材铣削高质量加工提供科学依据。研究结果表明:（1）不同齿数的定段加工刀具对竹材定段加工质量有影响,齿数较多的刀具可得到较好的加工表面质量。竹材自动定段加工装置实现了竹蔸自动锯切去除、竹节自动识别和避让、竹材自动锯切等功能,完成了竹材定段加工半自动化加工到自动化加工的转变,机械化、自动化程度高,通过试验验证,竹材锯切质量较好,竹节避让率100%,平均加工效率约10.16m/min,提高生产效率27%以上,降低劳动力成本50%以上,达到了设计要求,适合实际生产需要。（2）竹材破竹加工刀具及装置包含浮动式刀盘和10把破竹刀,进一步扩大了竹材可加工范围,采用齿轮传动的刀盘旋转换刀方式,创新浮动式破竹方法,刀盘可在破竹加工时随着竹材弯曲度上下浮动,一定程度上可提高竹材的破竹加工质量和竹材利用率。（3）切削参数对竹材铣削表面粗糙度有一定程度影响,同时不同的刀具齿数和材料对竹材铣削表面粗糙度也有直接影响。建立的竹材表面粗糙度和切削力的数学模型合理可靠,同时基于响应曲面法优化,得最佳的表面粗糙度和最小的切削力的竹材切削参数组合,试验验证结果很好,预测精度高,可对实际竹材铣削生产加工中表面粗糙度和切削力进行预测和优化。本文研发了一种竹材自动定段加工刀具及装置,设计了一种竹材破竹加工刀具及装置,对竹材铣削性能展开了研究,为竹材自动定段加工提供了重要的技术支撑,解决了由于竹材弯曲问题影响竹材破竹效果和利用率的问题,竹材铣削性能的研究为竹材铣削加工提供了理论指导和科学依据。