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在CNC木工中取得成功

制定成功的切割方向战略

有许多因素可能会影响木材加工实践在木工中。对于某些硬木来说,一个升起的是切割方向,具体与木材的晶粒样图案相关。木材是一个各向异性材料。这意味着在不同的切削方向上展示不同的材料特性。就木材而言,与晶粒取向有不同的木材结构等级。如果纤维素纤维的平均方向平行于木材侧面,则据说晶粒是直的。与该平行线和电路板的任何偏差被认为是“跨晶”。下面的图1描绘了具有指示不同轴的箭头的大多数直粒板。这些轴中的每一个都具有不同的机械性能。由于这些差异,必须意识到木工中的刀具路径,并最大限度地减少放置在切割器上的切割力量,以最大化其工具寿命

有木工轴的直粒木板
图1:主要是直粒板,箭头指示不同的轴

垂直于谷物的切割被称为木工中的切割“穿过谷物”。在上面的图1中,这将被认为是在径向或切向方向上切割。平行于谷物的切割被称为切割“沿谷物”(纵向,以图1)。越靠近在任何方向上以90°切割到木材的谷物中,切割力越大。例如,具有与切向方向平行的中心轴的工具和沿着纵向方向的刀具路径的磨损比具有相同中心轴的工具较少,而是在径向方向上移动。第二种类型的刀具取向在更大的晶界中切割,因此产生更大的切割力。然而,当沿着谷物切割时,你必须小心,因为这会导致撕裂并导致表面光洁度差。

用CNC木工正确形成木屑

当切割与谷物平行的木材时,形成了三种基本类型的芯片。当垂直于谷物切割时,芯片类型通常落入相同的3个类别中,但由于木质特性相对于晶粒方向的宽范围,具有更大的变化。

类型1芯片

当木材通过切割前方的木材分裂之前形成1型芯片,直到弯曲弯曲的故障作为悬臂梁时。产生垂直于剪切平面的大力,使得在切削刃前面的木材以分开,形成这种微小的悬臂梁。当向上力最终超过这种微小梁的强度时,它会断开。与第2型和3相比,这些类型的芯片导致相对较少的磨损,因为在与尖锐的边缘接触之前,材料在分裂之前。具有极高耙子或非常低的耙角的端铣刀通常产生1型芯片。当加工大于25°时的颗粒斜率时,这尤其如此。含水量小于8%的树木形成不连续的碎片,并且具有较高的撕裂风险。

类型2芯片

在表面光洁度方面,2型芯片是三种类型中所期望的。它们是沿着对角线剪切平面的材料故障的结果,从切削刃延伸到工件表面。当木材,切割参数和刀具几何的性质之间存在适当的平衡时,类型2芯片形式。水分含量为8%至20%的树木在留下良好的表面光洁度时形成连续2芯片的几率更高。

类型3芯片

当刀具的前角太低时,最后一种切屑形成。在这种情况下,切削力几乎与行程方向平行。这导致柔软的材料,如木材,被压碎而不是剪掉,留下一个糟糕的表面光洁度。一般来说,留下的表面看起来像一束束的木头元素,这是一种表面缺陷,俗称“模糊纹理”。这种类型的切屑在软木中更常见,因为在低密度木材中破碎的情况更复杂。

木工中的木屑的类型
图2:不同类型的木屑

木工时延伸工具寿命

速度和喂养拇指的规则

有几个不同的类别刀具磨损这发生在数控木工。由于转速对磨损率的影响最大,所以加工的一般规律仍然适用。进给过度会使刀具磨损呈指数增长,也会导致刀具破损。与大多数加工操作一样,这两者之间的平衡是必不可少的。如果你想通过提高速度来提高生产率,你必须按比例增加进给量,以保持平衡,使工具正确地参与到材料中。

正确管理热量

当切割工具暴露于高温由于腐蚀,它们开始磨损得更快。市场上大多数硬质合金工具中的钴粘结剂开始氧化并脱离切削刃。这会引发连锁反应,当粘结剂被移除时,碳化钨也会脱落。不同种类的木材和不同类型的工程木材在高温下具有不同的腐蚀行为。这是加工中密度纤维板或刨花板时观察到的最一致的磨损类型。磨损是由于氯和硫酸盐中发现的粘合剂,因为这加速了高温腐蚀。就像铝一样,当木材的二氧化硅含量增加时,其腐蚀性也随之增加。

一般来说,高含水率的木材会增加刀具磨损。这一特性是由于木材中萃取物引起的电化学磨损增加。那Moisture content in wood includes substances such as resins, sugars, oils, starches, alkaloids, and tannins in the presence of water. These molecules react with the metallic constitutes of the cutting tool and can dull the cutting edge. Carbide is more resistant to this type of wear compared to high-speed steel.

最好的涂料,用于木材的延长工具寿命

如果您想要一个将保持其锋利的切削刃(谁没有)的更长持久的工具,您可能希望考虑无定形金刚石涂层。这是一种极其耐磨性的耐涂料,其适用于所述非黑色操作,其中切割区的温度不超过750°F。这种涂层类型是哈维工具的最薄之一涂料、因此,最大限度地减少任何边缘圆角的风险,并最大限度地提高该边缘的耐用性。

避免常见的木工误会

撕下

撕裂,有时也被称为碎粒或碎片,是指一块正在加工的木材从主工件上撕裂,在原来的地方留下一个不吸引人的缺陷。这是加工木制品时最常见的缺陷之一。有许多不同的原因,撕裂发生。材料特性是需要考虑的因素。如果颗粒取向相对于刀具路径小于20°,木材含水率过低,或者木材密度过低,更容易发生撕裂。图4显示了相对于刀具轨迹的晶粒取向角。在加工参数方面,如果切屑负荷、切削深度或前角过高也会发生这种情况。

与工具路径相关的木工谷物
图4:相对于刀具路径的晶粒取向角示例

模糊纹理

模糊的颗粒看起来像小块的木材附着在新加工的表面,发生时,木材纤维没有被正确切断。低前角或钝的切削工具会挤压纤维,直到它们从其内部的自然模式中撕裂出来,导致3型切屑形成,导致光洁度差。进给量低或切削深度低会加剧这种情况,因为工具没有正确啮合,是在犁地而不是正确剪切材料。较软的木材和较少的颗粒更容易受到这种缺陷。幼木因其高水分含量而特别容易产生毛粒。

毛纹木纹整理
图5:模糊纹理的例子

烧伤

在加工木材时,烧痕是一种特别重要的缺陷,因为在加工其它木材时一般不需要考虑烧痕材料。在一个地方停留太久,没有足够的立铣刀在切割,或使用钝的工具通过摩擦产生过多的热量,从而留下烧痕。一些木材(如枫木或樱桃木)更容易被烧痕,因此这些类型的工具路径应该合理编程。如果你在一个特定的操作中有很多烧伤痕迹的麻烦,你可能想要尝试用商业润滑剂或膏状蜡喷涂立铣刀。注意不要使用太多,因为过多的水分会导致翘曲。增加你的工具接触或降低转速也可以对抗烧伤痕迹。

木制切割机烧伤标记
图6:烧伤标记示例

芯片标记

芯片标记是已经喷涂或压入表面的木材表面的浅压缩。这些缺陷随着水分含量的增加而膨胀,甚至更加恶化。这种类型的瑕疵通常由芯片疏散不良引起,并且通常可以通过在操作期间将空气喷射冷却剂施加到切割区域来固定。

提高了粮食

凸起的谷物是森林的另一个常见缺陷,是当工件的一个或多个部分略低于其余部分时。当纤维撕裂和变形而不是干净地剪切时,这种瑕疵尤其是用钝刀工具加工沉闷的工具时的问题。当用慢速进料加工时,这种效果会加剧,木材具有高水分含量。损坏和未损坏的木材之间肿胀和缩小的变化加剧了这种缺陷。这是由于这个原因,养殖谷物是天气打败森林的常见景象。保持设备工作那个设置得太紧,也有机会导致凸起的谷物。

差异化哈维工具木材切割和塑料切割端铣刀

机械师经常使用塑料切割用于木工的终端铣刀,因为该工具具有与木材的端几何形状非常相似的内部几何形状。两种工具都有大的长笛谷和锋利的切削刃,有利于塑料和木材的加工。哈维工具塑料切割机和木板之间的主要区别是楔角(初级浮雕和耙角的组合)。伐木工线具有较低的耙子,但仍然具有高浮雕角度,以保持切削刃的锐度。下耙设计为不像塑料切割机一样“Grabby”,因为塑料切割机可以在木工时。它意味着剪切木材并通过不会引起撕裂来留下优质的表面。

Harvey Tool提供的End Mills for Wood包括上切和下切选项。upcut选项是专为碾磨天然和工程木材而设计的,具有2-凹槽风格和楔形角工程,用于剪切木材纤维材料,而不会造成撕裂或留下一个模糊的纹理。该downcut提供优化的铣削自然和工程木材,并有助于防止提升真空表。

如需更多帮助,以实现一个成功的加工操作,或更多的信息,哈维工具提供的端铣刀木材,请联系哈维工具的工程师团队,800-6455-5609。

了解数控木工项目的木材性能

机器师在CNC木工中,通常会使木材混淆为“易于机器材料”,因为材料的材料比金属更柔软。在某种意义上,这是真的,因为您可以在CNC木工中编写木材切割参数,与大多数金属相比,饲料率高。然而,另一方面,木材有许多需要考虑的独特性质,以便优化切割过程最大效率

用于CNC木工的木材类型

木工有3个主要的木材:硬木,软木和工程木材。

硬木

硬木树的教科书定义是一种高昂的,更常见于阔叶树。一些例子是橡树,桦木和枫树。这些类型的树木通常用于制造优质家具,甲板,地板和施工部件。

软木

软木材是一种针叶树,有时被称为裸子植物。这些木材通常比硬木密度小,因此更容易加工。不要让这个名字欺骗了你:一些软木比一些硬木更硬。哈维工具的速度和饲料图表为其提供用于木材的材料特定端铣刀是根据扬卡硬度来分类的。扬卡硬度是一种改良的硬度标尺,专门用于对木材进行分类。

软木可以用来制作家具,也可以用来制作门、窗玻璃和纸制品。一些例子是松树和雪松。表1列出了20种常用木材的扬卡硬度。

共同名称: 叫亚帝国硬度:
贝尔萨 90.
七叶树、黄 350.
柳树,黑色 360.
松树,糖 380.
西杨,东部 430
Chesnut,美国 540
松树,红色 560
道格拉斯 - 冷杉,内部北 600
桦木,灰色 760.
灰、黑 850
雪松,东方红色 900
美国黑樱桃, 950.
核桃,黑色 1010.
山毛榉,美国 1300
橡木、白 1360.
枫树,糖 1450.
苹果 1730.
樱桃,巴西人 2350.
橄榄 2700
紫檀,印度 3170
表1:曼卡普通森林的硬度

工程森林

工程木材或复合木材,是任何类型的木纤维,颗粒或股线材料与粘合剂或粘合剂一起保持在一起。虽然这些材料中的一些比实木的更容易,但保持材料的粘合剂可以极其磨蚀。这可能导致早产工具磨损在CNC木工时创造困难。重要的是要注意,一些类型的工程树木比其他类型更难以,特别是那些具有较高粘合材料的人。这些类型应编程较低的速度和进给量。例如,中密度纤维板(MDF)比胶合板更难加工,但比酚醛板更容易加工。

CNC木工的堆栈中密度纤维板片断
图1:中密度纤维板的例子

木头的性质

晶粒尺寸

从技术上讲,木材可以被认为是一种天然复合材料,因为它由强而灵活的纤维素纤维组成,并由木质素和半纤维素组成的更硬的胶状基质结合在一起。如果你从建筑的角度来看,纤维素纤维就是钢筋,混凝土就是木质素和半纤维素。具有大纤维素纤维的木材被认为是粗纹理的(橡树和白蜡树)。纤维更小和更少的木材被认为是细纹理的(松树和枫木)。软木往往是细纹理的,因此被认为是更容易加工,因为他们没有那么多的强纤维来剪切。需要注意的是,不是所有的硬木树都是粗纹理的,也不是所有的软木材树都是细纹理的。

CNC木工的天然木纤维图
图2:构成天然木材的纤维简化图。纤维素纤维在这里是垂直的。

水分含量(MC)

含水率(MC)是加工木材时需要考虑的重要变量之一。用木头建造任何东西的一个非常普遍的问题是它容易变形。空气中的水分可变性不可避免地影响木材中的水分含量。水分含量的任何变化(无论是增加还是减少)都会扰乱工件的形状。这就是为什么人们必须考虑产品在其最终存放处将暴露在哪种湿气中。

平衡含水量(EMC)

平衡含水率(EMC)发生时,木材已达到其含水率的一个平衡点。在美国,内部EMC平均值约为8%,外部EMC平均值约为12%。由于温度和湿度的不同,这些值在全国各地有所不同。例如,美国东南部的平均内部EMC为11%,而西南部的平均EMC约为6%(不包括沿海地区)。重要的是要考虑最终产品将遇到的区域和应用,以便在加工前选择具有正确水分含量的木材。MC每变化4%,大多数平纹木材的尺寸就会改变1%。翘曲的方向取决于纹理的取向。

显示平均区域室内EMC的美国地图
图4:普通区域室内EMC

通常,随着水分含量的增加,运行的功率要求,主要是因为密度的浪涌。木材密度随着MC上升而增加。在CNC木工过程中,可能需要额外的功率将较重的芯片推出切割区域。值得注意的是,与合成聚合物一样,木材是一种吸收能量,因为它变得湿润的粘弹性材料。随着MC的增加,其机械性能的比例极限增大。

加工某些类型的木材时,切割区域温度会随着MC的增加而浪涌,但在其他物种中它将下降。在加工含水率超过10%的木材时,通过减少SFM来确保安全,避免刀具快速磨损。哈维工具速度和馈送图表显示每MC减少30个百分点。然而,一如既往,这取决于被加工的木材类型和被执行的操作类型。

温度变化不是较高的水分含量与快速工具磨损相关的唯一原因。木材内的水分不仅与水有关,还与水中的树脂,糖,油,淀粉,生物碱和单宁呈现在水中。这些物质与高速钢的特别良好,以及碳化物的较小程度。

木结及其对数控木工加工的影响

结是分支或肢体的一部分,其已结合在树的躯干中。结对木材力学性能的影响是由于连续性的中断和与其相关的木纤维方向的变化。这些属性在这部分木材中较低,因为结的纤维被扭曲并导致应力浓度。“检查”(由于收缩而裂开)通常发生在干燥过程中的结周围。垂直于谷物的硬度和强度是通常降低机械性能的例外。由于这些最后两个例外,在遇到工件的打结时,应减少木工加工参数以避免冲击载荷。

硬木典型的天然木结
图5:一个典型的结的照片