1.3 研究的目的及意义

木材是当今世界四大材料中唯一的可再生生物质材料，由于天然、美观的纹理和调节室内环境等天然属性，以及易于加工、加工能耗少、环境污染小等加工利用特性，木材被广泛应用于家具、装饰、建筑等行业。但是我国木材资源贫乏，并且随着家具业和建筑业的迅猛发展，我国木材供需矛盾日趋恶化，木材供应满足不了木材需求量的急剧增长，供应缺口日益凸显。人造板行业的发展成为缓解木材供需矛盾、节约木材资源的重要途径，木质复合材料成为家具主要用材。

在木制品使用过程中，许多场合都存在摩擦力。例如，五金件连接的家具，两个连接面之间除了受剪应力外，还有摩擦力存在；对于胶接合的木制家具，两个接合面之间也存在着摩擦力。摩擦力起着阻碍变形的作用，因此摩擦力的存在有利于木制品的连接稳定性。摩擦力是因为正压力而产生的一种附加力，由于不是主动力，以往对木质材料的摩擦性质研究很少，因此造成了一定的设计计算误差，为了更好地进行木制品结构设计计算，有必要考虑摩擦力参数。而研究木质材料摩擦性质并分析其主要影响因素，可以为木制品结构设计提供理论依据。另外，篮球比赛等竞技场馆和大众健身场所对地板的滑动摩擦系数要求较高，滑动摩擦系数不仅反映了运动员在地板上的运动安全性，也反映了运动员在地板上的运动稳定性。体育地板滑动摩擦系数要适度，否则会影响运动员技术水平的正常发挥。摩擦系数太小，运动员在地板上难以迅速启动、制动，难以完成高水平的技术动作，且极容易造成运动损伤和事故，从而无法发挥体育地板的运动功能和保护功能；反之摩擦系数太大，容易增加运动员的肌肉负荷而倍感疲劳（陈豪杰和李黎，2006）。因此，合适的滑动摩擦系数可以为运动员的人身安全提供保证。所以从木制品连接部位的稳定性和体育地板的功能性两方面讲，研究木质材料与其他材料表面接触的摩擦系数是非常有必要的。

在木质材料加工过程中，木质材料与橡胶、钢材等其他材料直接接触产生摩擦。例如，木材切削时，刀具前刀面与切屑接触产生的摩擦力，及木材工件已加工表面与刀具后刀面接触产生的摩擦力，均会增大切削阻力，提高切削温度。而且这些摩擦力在切削力中所占比例较大，直接影响了切削质量和刀具寿命。此外，木工压刨切削时工件与钢制工作台和压紧器之间也存在摩擦力，此摩擦力是进给阻力，它直接影响工件的顺利进给，应当尽量减小并克服。木材磨削时，无论是定厚磨削还是定量磨削加工，宽带砂光机均采用逆向磨削加工方式，由于逆向磨削时磨削方向与工件的进给方向相反，因此磨削力的水平分力必定是阻碍工件进给的阻力（李黎等，2000）。而工件和进料带（橡胶带）之间的摩擦力是工件进给的牵引力，此摩擦力的大小不应小于磨削力的水平分力。砂带磨削木质工件时，磨削厚度随着磨具对工件正压力的增大而增大，即欲加大磨削的去除量，则必须增大磨具对工件的正压力，但随着磨削厚度的增大，磨削力水平方向分力也同时加大，进给阻力增大，同时工件在进给橡胶带上的正压力增大，摩擦牵引力亦增大。问题在于水平方向磨削力、摩擦进给牵引力并不是等比例增加的，水平方向磨削力的增大幅度大于摩擦牵引力，造成工件所受进给阻力大于牵引力，工件不能顺利进给，如果阻力过大还极易造成工件发生反弹,危及操作人员的人身安全。为保证工件顺利向前进给，避免工件发生反弹，通常须在宽带砂光机上加大工件的正压力，主要措施是在工件上方安装压紧辊筒或在进给橡胶带下方附加真空吸附装置。因此，针对不同的加工对象，宽带砂光机应该配置何种性能和结构形式的橡胶带，在什么条件下需要配置真空吸盘，压紧装置和真空吸盘需对工件施加多大的压力，目前国内并没有系统的理论研究，木工机械生产企业没有相应的理论依据。为此，通过测定木材工件与橡胶之间的摩擦系数，从而实现宽带砂光机压紧装置和橡胶带的优化配置，对木材的磨削加工具有重要的理论及实践指导意义。

目前，关于木质材料之间及木质材料与其他材料之间摩擦性质的研究还很少，缺乏系统完整的理论研究。虽然在标准中已给出木材与一些材料之间摩擦系数的大致范围，但并不是很精确，而且没有考虑纹理方向、表面粗糙度及压力等因素对木材摩擦系数的影响。对于木质材料与钢材、橡胶接触时，不同的接触元素形式对摩擦系数的影响研究更为甚少。

本书主要测量实木、中密度纤维板、刨花板的摩擦系数，以及木质材料与钢板、橡胶之间的摩擦系数，分析不同摩擦副摩擦系数的主要影响因素，并建立理论模型；研究了宽带砂光机磨削加工时木质工件与橡胶进料带之间的摩擦系数，以及压刨切削木材时橡胶进给辊筒与工件以及工件与钢制工作台之间的摩擦系数。通过实验测量，旨在获得木质材料切削加工时，木质工件与主要接触介质的干摩擦性质，分析木质工件运动过程中摩擦牵引、摩擦阻碍的性质，为木质材料切削加工中相互作用材料的摩擦性质定义，为优化加工过程和机床设计提供理论依据。