竹筒无裂纹展平技术是日前有效利用竹材的加工利用技术之一,竹筒去青是竹筒展平前重要的前道工序。本文以毛竹筒为研究对象,采用了两种不同的竹筒去青切削设备——车削去青机和铣削去青机,分别分析了去青机的整体工作原理、切削力的计算。在此基础上,研究不同切削方式下其切削参数及毛竹筒的物理特性对竹筒去青、展平的影响,解释了竹筒去青与竹筒展平之间的联系。主要研究结果如下:车削去青机的主要由机架、去青刀具组件、牵引驱动装置、竹筒固定装置四部分组成。该去青机可加工不同长度的竹筒,适应于弯曲度、椭圆度、尖削度较小的毛竹筒,去青后的毛竹筒竹青层残留少且不伤及竹肉层,去青效率可达2m/min左右。但也存在以下缺点:去青竹筒表面不平整,去青厚度无法定量控制,竹筒撕裂破损率高,未达到工业化利用的标准。车削运动切削三要素有切削速度、切削深度和进给量。车削去青主切削力F约为395.8N;切削功率P约为0.104kW。铣削去青机的主要由机架、去青刀具组件、横向牵引机构、竹筒装夹装置四部分组成。该去青机不受竹筒尺寸、规则影响,去青前无需去除竹筒外节,去青过程中不易折断破损竹筒,得到的竹筒去青效果好,去青均匀性高,实现定量切削,切削速度可达5-10m/min,是普通车削去青机的5-10倍,显著提高了去青的工作效率和材料的利用率。铣削参数主要有切削运动参数(铣削速度)和进给运动参数(工作速度、吃刀深度、径向进给速度、横向进给速度)。铣削去青每把铣刀铣削力F约为5.13N;切削功率P约为0.048kW。车削去青切削参数对去青程度影响随竹筒转速增加而增加,进给速度的增加而下降,预设压力增加而增加。三者影响顺序为:预设压力>竹筒转速>进给速度。毛竹筒物理特性对去青程度影响包括竹筒壁厚的增加竹筒去青破裂有明显改善,对去青程度无显著影响;竹筒外径对去青破损及去青程度无显著影响;竹筒的含水率过低或过高易造成竹筒开裂,低含水率条件下,去青效果好,实际生产中宜选择含水率在20~30%之间的竹筒;不规则度的竹筒对去青展平皆有不利影响。利用BBD响应面中心试验设计法建立了去青度与竹筒转速、进给速度、预设压力的二次多项式回归模型,经检验证明预测的模型是合理可靠的。经预测,最佳去青度的优化条件为竹筒转速n为60r/min、进给速度f为0.25m/min、预设压力p为0.20MPa。铣削去青工艺研究发现,竹筒的去青程度随竹筒转速的增加而增加,随进给速度的增加而减小,二者存在匹配关联;铣刀转速越快竹筒表面粗糙程度越好,与展平无关联;预设压力的增加去青程度呈先增长后平缓的趋势。实际生产中建议使用50r/min的竹筒转速、0.83m/min的进给速度、1400~1800r/min的铣刀转速和0.20MPa的气缸压力。竹筒壁厚、竹筒外径对竹筒的去青程度无太大影响;竹筒含水率过低或过高在去青过程中会产生破裂,在低含水率下去青效果有所提高;不规则的竹筒在去青过程中易开裂且去青效果差,但优于车削去青。竹筒壁厚较厚时展平越容易失败;竹筒直径的增加展平质量越好;含水率的增加有利于竹筒展平;不规则的竹筒在展平过程中易失败。纵向展平的竹筒在0.6mm(实际去青厚度0.54mm)及以上的限位量下,所得到的竹展平板质量达标;横向展平的竹筒在0.4mm(实际去青厚度0.36mm)及以上限位量下所得到的竹展平板质量达标,出材率较传统方式提升约5~15%。竹筒去青对展平的影响主要是包括以下两方面:一是竹青层自身的理化特性;二是去青对竹筒软化和展平之间的联系。高温饱和蒸汽软化处理后,竹单元在不产生贯穿裂缝的条件下,所能承受的最大应变值在1.49×10~4~1.68×10~4范围内。