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了解CNC木工项目的木材属性

在数控木工过程中,由于木材比金属要软很多,机械师经常混淆木材是“易于加工的材料”。在某种意义上,这是真的,因为你可以在数控木工编程木材切削参数与大多数金属相比,更高的进给速率。然而,另一方面,木材有许多独特的特性需要考虑,以优化切割过程最大效率

用于数控木工的木材类型

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

软木是针叶树,有时称为裸子植物。这些通常少于硬木,因此与机器更容易相关。不要让名人欺骗你:一些柔软的树林比一些硬木更难。哈维工具的速度和饲料图表因为它的供物木材专用立铣刀被詹娜的硬度分类为这一确切原因。Janka硬度是一种改进的硬度刻度,专门用于分类木材类型的测试。

软木用于制作家具,但也可用于门,窗玻璃和纸制品。几个例子是松树和雪松树。表1列出了20个常见的树木,詹娜娜硬度。

共同名称: 詹娜帝国硬度:
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,红 560.
道格拉斯 - 冷杉,内部北 600
桦木、灰色 760.
灰,黑色 850
雪松,东部红 900
樱桃,美国黑色 950
核桃,黑色 1010
山毛榉,美国 1300
橡木、白 1360
枫、糖 1450.
苹果 1730.
樱桃,巴西人 2350
橄榄 2700
玫瑰木,印度人 3170.
表1:普通木材扬卡硬度

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。

数控木工用天然木材纤维示意图
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)

当木材达到水分含量的平衡点时,会发生平衡水分含量(EMC)。内部EMC跨美国的平均值约为8%,外部值平均约12%。由于温度和湿度的差异,这些价值随着温度和湿度的差异而变化。例如,美国东南部的平均内部EMC为11%,而西南平均约为6%(不包括沿海地区)。重要的是要考虑最终产品将遇到哪些地区和应用程序,以便在加工之前选择具有正确水分含量的木材。大多数种类的扁平木材将在MC的每4%变化变化时变为1%。翘曲方向取决于晶粒取向。

美国地图显示平均区域室内EMC
图4:平均区域室内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。在加工木材时通过含水量高于10%的水分,可以安全且避免快速工具磨损。哈维工具速度和饲料图表表明每MC百分比点数减少30点。但是,尽管如此,它取决于正在加工的木材类型和正在执行的操作类型。

温度变化这并不是高水分含量导致刀具快速磨损的唯一原因。木材中的水分不仅与水有关,还与水中的树脂、糖、油、淀粉、生物碱和单宁有关。这些物质与高速钢的反应特别好,与碳化物的反应程度较低。

结及其对CNC木工的影响

结是树枝或枝干的一部分,已经合并在树干上。结对木材力学性能的影响是由于连续性的中断和与之相关的木材纤维方向的变化。这些性能较低,在这部分的木材,因为纤维周围的结是扭曲的,导致应力集中。“检查”(收缩开裂)通常发生在干燥过程中结周围。垂直于晶粒的硬度和强度是机械性能普遍较低的例外。由于最后两个例外,当遇到工件打结部分时,木工加工参数应减少,以避免冲击负荷。

硬木典型的天然木结
图5:典型结的照片