关于木材机械加工产生的相关问题分析

摘要：本文概括分析了木材机械加工中常见的切痕、浮纹、毛绒状沟纹等各种表面缺陷的成因，井提出了相应的预防对策。

关键词：木材；机械加工；影响要素；

何谓术材机械加工?答案看似浅显――利用机器切削术材。然而，要减少或消除术材机械加工过程中产生的缺陷，首先还得弄明白其中的原理。术材机械加工可以定义为应用能量对一个工件的某一内面和表面进行切割。它是一种涉及到工件的尺寸和质量，切削边几何形状，以盈机器动力等一系列相互关系的工艺过程。木材机械加工的目标不仅仅其是切削术材．而且还要尽可良准确、经济地加工出理想的形状、尺寸和表面质量。木材加工主要是指制材，木器加工、模型制造、胶合板、纤维板和其他人造板的制造及木器加工等。木材它主要分为原木和人造板材两种。产生木材机械加工缺陷的主要原因有三个：术材性质的无规砌性或变异性，机床和切削刀具的工作状况，以及机械的操作。

一、木工机械刀具运动速度高

进行木材加工的机械称为木工机械，从原木采伐到木制品最终完成的整个过程中，要经过木材的防腐处理、人造板生产、天然木和人造板机械加工、成品的装配和表面修饰等很多工序。木材加工的各个环节都离不开木工机械，木工机械种类多，使用量大。由于木材天然纤维分布和导热性差的特点，必须通过刀具的高速切削来获得较好的加工表面质量。木工机械是高速机械，一般刀具速度可高达2500―4OO0r/min，甚至达每分钟上万转。

二、木材机械加工时必须考虑因素

2.1木材构造的不均匀性和各向异性

木材的各向异性主要表现在不同的方向上其强度等力学性能相差很大，就抗拉强度而言，木材的顺纹抗拉强度比横纹大4O倍，并且横纹径向抗拉强度又大于弦向抗拉强度。抗压强度也有类似情况。木材的抗弯强度与抗拉、抗压强度直接相关。木材顺纹抗剪强度为顺纹抗拉强度的1/7～113，而横纹抗剪强度只有顺纹抗剪强度的1/2，显然，木材的抗剪能力很低。

2.2木材切削的方向性

木材切削的方向性指的是木材切削时切削刀具的刃口与木材纤维的关系、刀具运动方向与纤维平面的关系。通常木材从切削的方向性上考虑分成纵向、横向、端向三个主要方向的切削和过渡切削。木材的切削方向不同，其切削变形、切削力、刀具磨损等都不同。如端向切削切削力最大，切屑易碎裂成瓣状，切削区木材变形较大，纤维弹性恢复量也大，后刀面磨损快并且切削表面质量也难以保证。

2.3木材的含水率

除直接使用原木外，木材都加工成板方材或其他制品使用。为减小木材使用中发生变形和开裂，通常板方材须经干燥。木材含水率的高低对物理机械性能影响很大，例如：松木在含水率W=5％时的顺纤维抗压强度为含水率W=30％时的4.5倍。研究木材切削性质，若木材含水率在纤维饱和点以上，主要考虑变形：若木材含水率在纤维饱和点以下，则随木材含水率的提高，木材强度下降，容易切削。

2.4 节子对木材加工的影响

节子是评定木材等级的主要因子，据统计70-90％的木材等级取决于节子，可见其对材质、加工及利用的影响之大。节子对木材质量的影响主要取决于节子类型、尺寸、密集程度、分布位置和木材的用途，一般活节影响最小，死节次之，漏节影响最大。因木节尺寸和位置不同、受力性质(拉或压)不同，有节木材的强度比无节木材可降低30-60％。在荷载长期作用下木材的长期强度几乎只有瞬时强度的一半。节子破坏了木材结构的均匀性及完整性，使木材纹理紊乱，活节与死的健全节给加工造成困难，使木材某些强度如顺纹抗拉、抗弯强度降低，增大刀具的切削阻力，不利于木材的有效利用。

三、木材机械加工产生的表面缺陷

木材机械加工产生表面缺陷的主要原因有三个：木材性质的无规则性或变异性，机床和切削刀具的工作状况。以及机械的操作。任何一种木材缺陷对木材产品等级都有一定的影响，如使木材失去完整性，增大不均匀性，减弱耐久性，减少使用年限，降低甚至失去原有强度，加工中影响木材的经济出材率，降低锯材质量，提高生产成本，但合理利用则可大大降低木材缺陷带来的负面影响，有时还可提高木材的利用和经济价值。

在标准表面情况下，用减小切削深度和增加每英寸切痕数量来改善。每英寸切痕数量取决于刀头速度+刀头实际切削的刀片数量和进料速度。刨切术材时，希望的最小值为每英寸八道痕进。通常，每英寸切痕越多，表面质量越好。刀具在万头上的正确安装及在机床上的精确调整，能使每一刀片都消除其切痕，只是机床振动不能过分。如机床刚性好且轴承处于良好的工作状态，那么不规则切痕最大的可能原因是刀头失击动平衡。

3.1 浮纹

浮纹是一种不平整的表面，在这种表面上，较硬的心材朝上隆起，但又不与较软的边分离。钝刀具，或者不适当的切削角度都能引起心材对边材的压迫，都可能影响浮纹的数量。例如，刀具太钝或调整过于迟缓时，要求进料辊的压力较高以实现进料，这就可能引起浮纹。含水率改变也会对浮纹产生影响。在具有边缘纹理的工件中，边材与心材之间切向收缩的差异，会产生波浪形表面。如果形成一种边缘纹理的工件而其含水率又相当高，那么干燥时心材区会收缩到边材区平面以下，呈现出搓衣板状的表面。加工具有边缘纹理的干燥工件，情况正好相反。后者允许吸湿。适当磨锐刀片并保持锋利，调整进给机构的压力，及适当调整工件的含水率都能减少浮纹的数量。

3.2 削痕

削痕是指机械加工过程中，在切削线以下扯出或削出屑片而产生的表面沟痕。削痕可由各种因素综合引起。如工件含水率高、钝刀、不恰当的前角及木材纹理方向不规则等。削痕情况下，松动屑片同削痕一样不能迅速破坏。补偿办法是保持刀片良好的工作状态。

将纹理倾斜的工件作倒转方向进料，通过机器成为顺纹切削。能够减少削痕。如纹理方向是变化的，某些逆纹切削不可避免，这就必须采取其它措施，包括保持木屑最小厚度和减小前角。在每一把刀片刃部的前面加设一很宽的斜面能减小前角。其它效果明显的措施是将木材干燥到较低的含水率和操持刀具锋利。

3.3毛绒状沟纹

毛状或绒状沟纹是指小纤维束或大量单独的纤维，其一端松动而形成的一种表血情况。这些伸出物构成皱巴巴的沟纹，并使工件表面呈现毛绒绒的外观，突出的纤维还使工件的表面精加工难以达到光洁。造成纤维变绒状的原因是含水率增高。毛状或绒状沟纹的起因是机械加工高含水率的材料，特别是在这种情况下用小前角。适当降低工件的含水率及适当调整前角都能减少毛绒状沟纹的数量。

减少或消除木材缺陷的主要方法可概括为；①确保刀具维持锋利 ②保持刀头的动平衡。③根据被加工术材的性质，恰当地调整机床和进料速率。

参考文献

[1]沈隽，胡英成．木材加工技术[M]．北京：化学工业出版社，2005．

[2]张亮峰，赵建树．机械加工工艺基础与实习[M]．北京：高等教育出版社，1999．