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在数控木工方面取得成功

制定成功的切削方向策略

有很多因素会影响木材加工工艺在木工。对于某些硬木来说,经常出现的一个问题是切割方向,特别是与木材的纹理图案有关的方向。木材是一种各向异性的材料。这意味着不同的材料性能在不同的切削方向上表现出来。在木材方面,木材有不同的结构等级,这与纹理取向有关。如果纤维素纤维的平均方向平行于木材的两侧,那么这些颗粒就称为直。任何偏离这条平行线和板子的情况都被认为是“交叉纹”。下面的图1描绘了一个基本上是直的纹板,箭头表示不同的轴。每一个轴都表现出不同的力学性能。由于这些差异,必须意识到刀具的路径在木工和最小化的切削力放置在刀具上的数量,以使其最大化刀具寿命

带有木工斧的直纹木板
图1:大部分是直纹板,箭头指示不同的轴

在木材加工中,垂直于纹路的切割被称为“横纹”切割。在上面的图1中,这将被认为是在径向或切向切割。平行于木纹的切割被称为“顺纹切割”(图1中的纵向切割)。你在任何方向上与木纹90度的切割距离越近,切割力就越大。例如,一个中心轴平行于切线方向的刀具和沿纵向方向的刀具轨迹,会比一个中心轴相同但沿径向运动的刀具有更少的磨损。第二种刀具取向是切割更多的晶界,因此产生更大的切削力。然而,当你沿着纹路切割时必须小心,因为这可能会导致撕裂,导致表面光洁度差。

适当形成木屑与CNC木工

当平行于纹路切割木材时,会形成三种基本类型的木屑。当垂直于纹理切割时,切屑类型通常属于这三种类型,但由于与纹理方向有关的木材性能的广泛差异,具有更大的变异性。

1型芯片

当木材在切削刃之前通过解理劈裂,直到发生弯曲破坏时,就形成了1型切屑。这时会产生一个垂直于剪切面的巨大的力,导致刀刃前面的木头分裂,形成这个微小的悬臂梁。当向上的力最终超过了这根小梁的强度时,它就会断裂。与类型2和类型3相比,这些类型的芯片造成的磨损相对较小,因为材料在与尖端接触前是分裂的。无论是非常高的耙角还是非常低的耙角,立铣刀通常会产生1型切屑。这是特别正确的加工对grain slope大于25°。含水率低于8%的木材会形成不连续的碎片,并且有较高的被撕下来的风险。

2型芯片

就表面光洁度而言,2型芯片是三种类型中最理想的。它们是材料沿对角剪切面破坏的结果,从切削刃延伸到工件表面。当木材的属性、切割参数和刀具的几何形状之间有适当的平衡时,就会形成2型切屑。含水率在8%到20%之间的木材有更高的机会形成连续的2型切屑,同时留下良好的表面光洁度。

3型芯片

最后一种类型的切屑形成时,刀具的前角太低。在这种情况下,切削力几乎与运动方向平行。这会导致柔软的材料,比如木材,被压碎而不是被剪切掉,导致表面光洁度很差。通常,留下的表面看起来像小束的木元素,这种表面缺陷通常被称为“模糊纹理”。这种类型的切屑发生在软木中更频繁,因为破碎情况是在低密度木材复合。

木工木屑的种类
图2:不同类型的木屑

延长木工刀具使用寿命

速度和馈送的经验法则

有几个不同的类别刀具磨损当CNC木工时发生这种情况。随着RPM对磨损率的影响最大,加工规则仍然适用。过度喂食可以呈指数级磨损,并导致刀具破损。与大多数加工操作一样,这两个之间的平衡是必不可少的。如果您希望通过增加速度来提高生产力,您必须按比例增加您的饲料,以保持保持工具妥善处理材料的平衡。

适当管理热量

当切削工具暴露在高温,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合剂会开始氧化并脱落切削刃。这就会引发连锁反应,因为当粘结剂被移除时,碳化钨也会脱落。不同种类的木材和类型的工程木材在高温下有不同的腐蚀行为。这是在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。磨损是由于胶粘剂中的氯和硫酸盐加速了高温腐蚀。和铝一样,当木材的二氧化硅含量增加时,它的腐蚀性也随之增加。

通常,在具有高水分含量的木材中观察到增加的工具磨损。这种特性是由于木材中提取物引起的电化学磨损增加。,木材中的水分含量包括水中的物质,糖,油,淀粉,生物碱和单宁在水中存在。这些分子与切削工具的金属构成反应,并且可以使切削刃钝化。与高速钢相比,碳化物对这种类型的磨损更具抵抗力。

延长刀具使用寿命的最佳涂层

如果你想要一个更持久的工具,将保持其锋利的切削刃(谁不),你可能要考虑非晶金刚石涂层。这是一种极耐磨蚀的涂层,适用于切削区温度不超过750°F的有色金属操作。这种涂层类型是哈维工具最薄的一种涂料,因此,将任何边的四舍五入风险降到最低,并最大化这条边的耐久性。

避免常见的木工事故

撕开

撕掉,有时被称为碎屑或碎片,是当木材的一大块加工泪水远离主工件时,留下了缺乏的缺陷。这是加工木制品时最常见的缺陷之一。发生了许多不同的原因,发生了撕裂。材料特征是可考虑的。如果晶粒取向相对于工具路径小于20°,则更容易发生出撕裂,木材的水分含量太低,或者木材的密度太低。图4示出了相对于刀具路径的晶粒取向角。在加工参数方面,如果芯片负载,切割深度或耙角太高,也会发生它。

木工纹路与刀具路径的关系
图4:相对于刀具路径的晶粒取向角的例子

模糊纹理完成

模糊晶粒看起来像是在新加工的面部附着的小丛,当木纤维没有正确切断时发生。低耙或沉闷的切割工具缩进纤维,直到它们从内部撕下自然的图案,导致3型芯片形成,导致完成差。这可以通过低进料或切割深度加剧,因为工具未正确接合并且犁材料而不是剪切它。具有较小和较小量的晶粒的较软的树木更容易受到这种缺陷的影响。众所周知,少年木材是由于其高水分含量的模糊纹理。

模糊纹理木材
图5:模糊纹理的示例

燃烧的痕迹

烧伤标记是在加工木材的情况下特别显着的缺陷,因为在加工其他时通常是一个问题材料。居住在斑点太长,不接合足够的终端铣刀,或者使用沉闷的工具通过摩擦产生过多的热量,这留下了烧伤标记。一些树林(如枫树或樱桃)更容易烧伤标记,因此应明确地编程这些类型的刀具路径。如果在特定操作中烧伤标记有很多麻烦,可能需要尝试使用商用润滑剂或粘贴蜡喷射终端磨机。小心不要使用过多,因为过量的水分会导致翘曲。增加刀具订婚或减少RPM也可能会打击烧伤标记。

伐木工留下的燃烧痕迹
图6:烧伤痕迹的例子

芯片是

木屑痕迹是被喷涂或压入木材表面的浅压缩痕迹。这些缺陷会随着水分含量的增加而膨胀,进一步恶化漆面。这种类型的缺陷通常是由于排屑不良造成的,通常可以通过在操作过程中在切割区域使用鼓风冷却液来修复。

提高了粮食

隆起纹是木材的另一个常见缺陷,是当工件的一个或多个部分比其他部分稍低。当用钝的工具加工较软的木材时,这个缺陷是一个特别的问题,因为纤维会撕裂和变形,而不是被干净地剪切掉。当加工缓慢的进料和木材具有高水分含量时,这种效果会增强。木材损坏和未损坏部分之间的膨胀和收缩变化加剧了这一缺陷。正因为如此,在饱经风霜的树林里,种植的谷物随处可见。持有设备的工作那定得太紧也有造成粮食增产的机会。

区分哈维工具,木材切割和塑料切割立铣刀

机械家使用时使用塑料切割用于木工的立铣刀,因为这种工具的内部几何形状与用于木材的立铣刀非常相似。这两种刀具都有很大的凹槽和锋利的切削刃,有利于塑料和木材的加工。哈维刀具塑料刀具和木刀具的主要区别是楔形角(主要凸面和前角的组合)。樵夫线有较低的耙角,但仍有较高的浮雕角,以保持切削刃的锋利。下耙的设计不像塑料刀具在木工时那样“贪婪”。它的目的是剪切木材,并留下一个高质量的表面光洁度,而不是造成撕裂。

哈维工具提供的终端米尔斯木材包括向上切割和downcut选项。upcut选项是专为铣削天然和工程木材,具有两个长笛风格和楔形角设计剪切木材纤维材料,而不会造成撕裂或留下模糊的纹理完成。downcut提供的是优化的铣削自然和工程木材,有助于防止在真空桌面上提升。

更多关于成功的机械加工操作的帮助,或更多关于哈维工具提供的木材立铣刀的信息,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

机械师经常混淆木材是一种“容易加工的材料”,在数控木工,因为多么软的材料比金属。在某种意义上,这是正确的,因为你可以编程的木材切割参数在CNC木工与更高的进给率相比,大多数金属。然而,另一方面,木材有许多独特的特性,需要考虑到,以优化切割过程最大效率

数控木工用木材种类

木工用材主要有三大类:硬木、软木和工程木。

硬木

教科书对阔叶树的定义是被子植物,通常被称为阔叶树。例如橡树、桦树和枫树。这些树通常用于制造高质量的家具、甲板、地板和建筑构件。

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。哈维工具的速度和输入图表为它的奉献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。

共同的名字: 詹娜帝国硬度:
巴尔沙 90
七叶树、黄 350
柳树,黑色 360
松、糖 380
杨木、东 430.
Chesnut,美国 540.
松,红 560.
花旗松、室内北 600
桦木、灰色 760
灰、黑 850
雪松,东部红 900
樱桃,美国黑色 950
胡桃、黑 1010
山毛榉,美国 1300
橡木、白 1360
枫、糖 1450
苹果 1730
樱桃、巴西 2350
橄榄 2700
玫瑰木,印度人 3170.
表1:普通木材的扬卡硬度

工程森林

工程木,或复合木,是任何类型的木纤维,颗粒,或股材料用粘合剂或粘合剂。虽然有些材料比实木更容易用机器加工,但将材料粘在一起的粘合剂具有极强的研磨性。这可能会导致不成熟的刀具磨损并且制造数控木工时的困难。需要注意的是,有些类型的工程木材比其他类型的更难加工,特别是那些具有较高数量的粘合材料。这些类型应该被编程减少攻击性的速度和饲料。例如,中密度纤维板(MDF)如果比胶合板更难加工,但比酚醛树脂更容易加工。

用于数控木工的中密度纤维板件堆叠
图1:中密度纤维板的例子

木材的性质

晶粒尺寸

从技术上讲,木材可以被认为是一种天然的复合材料,因为它是由一种坚硬的木质素和半纤维素组成的胶状基质粘合在一起的强而有弹性的纤维素纤维。如果你从建筑的角度来看,纤维素纤维是钢筋,混凝土是木质素和半纤维素。有大纤维素纤维的木材被认为是粗粒的(橡木和灰)。有较小和较少纤维的木材被认为是细纹理的(松树和枫树)。软木材往往是细粒度的,因此被定型为更容易机器,因为它们没有那么多强的纤维可以剪切。需要注意的是,并不是所有的硬木树都是粗纹理的,也不是所有的软木树都是细纹理的。

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。纤维素纤维在图中垂直分布。

水分含量(MC)

含水率(MC)是木材加工时最重要的考虑变量之一。用木头建造任何东西都有一个非常普遍的问题,那就是它很容易变形。空气中的水分变化不可避免地影响木材内部的水分含量。水分含量的任何变化(无论是增加还是减少)都会影响工件的形状。这就是为什么我们必须考虑产品在最终放置的地方会接触到什么样的水分。

平衡含水率(EMC)

平衡含水率(EMC)发生在木材的含水率达到一个平衡点时。整个美国的内部EMC值平均约为8%,外部值平均约为12%。由于温度和湿度的不同,这些数值在全国各地也有所不同。例如,美国东南部平均有11%的内部EMC,而西南部平均约为6%(不包括沿海地区)。重要的是要考虑到最终产品将会遇到什么地区和应用,以便在加工前选择具有正确水分含量的木材。大部分平纹木材的MC每改变4%,其尺寸就会发生1%的变化。翘曲的方向取决于纹理的取向。

美国地图显示平均区域室内EMC
图4:平均区域室内EMC

一般来说,一次运行所需的功率随含水率的增加而增加,主要是由于密度的激增。木材密度随MC的增加而增加。在CNC木工加工过程中,可能需要额外的功率来将较重的切屑推出切割区。值得注意的是,像合成聚合物一样,木材是一种粘弹性材料,它会在变湿时吸收能量。随着MC的增大,其力学性能的比例极限增大。

在某些类型的木材加工过程中,随着MC的增加,切割区域的温度会急剧上升,而在其他种类的木材中则会下降。当加工含水量超过10%的木材时,通过减少SFM来保证安全,避免刀具的快速磨损。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。

温度变化不是唯一的原因较高的水分含量与快速磨损工具。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。这些物质与高速钢反应特别好,与碳化物反应程度较低。

结及其对数控木工加工的影响

结是树枝或枝干中并入树干的部分。结对木材力学性能的影响是由于其连续性的中断和与之相关的木材纤维方向的变化。这些特性在这部分的木材是较低的,因为纤维周围的结扭曲,导致应力集中。“检查”(收缩引起的开裂)经常发生在干燥过程中的结周围。硬度和强度垂直于晶粒是例外,一般较低的机械性能。由于这最后两个例外情况,木工加工参数应减少时,遇到一个打结部分的工件,以避免冲击加载。

典型的天然硬木结
图5:一个典型结的照片