木塑复合材料高速铣削加工表面质量及其预测模型的研究
摘要：木塑复合材料（Wood-Plastic Composites, WPC）是以木材和塑料为主要成分，加上多种助剂制成的一种新型材料。因为WPC具有力学性能好、尺寸温度、耐磨耐腐蚀等优点，被广泛应用于家具材料、装饰材料等领域。大多数木制品需要经过切削加工才能满足不同应用场合所提出的尺寸、形状、粗糙度的要求。由于木塑复合材料是一种热塑性材料，在加工过程中，加工精度低、切削表面质量差等问题时有发生，而切削力和切削温度对刀具的寿命和加工表面质量有着非常重要的影响。因此，研究切削过程当中切削力和切削温度对提高刀具使用寿命、加工表面质量和加工效率具有非常重要的意义。
关键词：木塑复合材料；切削力；切削温度；切削质量；bp神经网络
一、木塑复合材料简介
木塑复合材料（Wood-Plastic Composites，WPC）是由木纤维作为结构材料，塑料代替胶黏剂，混合成型的一种新型木质复合材料。成型方式主要分为挤压、模压和注射成型[1]。用来生产木塑复合材料的原料来源广泛，木纤维可由难以利用的小径木、枝丫材、稻壳和秸秆等，塑料可由聚乙烯或聚丙烯等常见工业产物[2]。WPC兼有木材和塑料的性质，其木纤维含量约占50%以上，以木为主，可通过锯、刨等加工木材的方式对进行加工。WPC的机械性能较好，其中握钉力有刨花板的5倍之多。WPC中的塑料为其提供了良好弹性模量，塑料与木纤维的结合，使其抗弯和抗压性能增强，硬度增高[3]。与普通木材相比，其耐水、耐腐蚀性好，使用寿命长。因此，在结构建材、家具装饰等行业中，木塑复合材料有着广泛的应用[4]。
二、木材切削变形类型的研究现状
从上世纪五十年代开始，国内外学者就对木材切削变形类型已有研究，并逐步形成了成熟的切削变形理论。其中，王毅、曹平祥[5]等对竹材直角自由切削时，切屑的形成作了系统、全面研究。郭晓磊[6]、Sari R[7]等人对切削MDF所产生的粉尘颗粒的粒度分布进行了研究，分析平均切屑厚度与粉尘粒度分度的关系，研究MDF切屑形成的理论。
三、切削表面质量的研究现状
表面粗糙度是高速加工表面质量指标中的一个重要评价参数，在材料的切削研究中，不乏对切削参数和表面质量的研究，铣削加工是有许多评价指标，其中表面粗糙度是一个重要的评价参数。在多元回归分析的基础上，龙震海[8]、杨国艳[9]等进行高速铣削研究，分别建立了表面粗糙度的经验公式；龙震海[10]等通过响应曲面法建立了表面粗糙度的经验公式；王素玉[11]、陈秀生[12]等采用多元回归的方法，建立了表面粗糙度预测模型；在响应曲面法的基础上，石文天[13]等对微细铣削建立了表面粗糙度模型；孙宏伟[14]等设计开发了数控铣削过程仿真系统。
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