談木材機械加工產(chǎn)生的相關(guān)問題

王金英

摘 要：本文概括分析了木材機械加工中常見的切痕、浮紋、毛絨狀溝紋等各種表面缺陷的成因，井提出了相應(yīng)的預(yù)防對策。

關(guān)鍵詞：木材；機械加工；影響要素

木材機械加工是一種涉及到工件的尺寸和質(zhì)量，切削邊幾何形狀，以及機器動力等一系列相互關(guān)系的工藝過程。產(chǎn)生木材機械加工缺陷的主要原因有三個：木材性質(zhì)的無規(guī)則性或變異性，機床和切削刀具的工作狀況，以及機械的操作。

1 工機械刀具運動速度高

進行木材加工的機械稱為木工機械，木材加工的各個環(huán)節(jié)都離不開木工機械，木工機械種類多，使用量大。由于木材天然纖維分布和導(dǎo)熱性差的特點，必須通過刀具的高速切削來獲得較好的加工表面質(zhì)量。木工機械是高速機械，一般刀具速度可高達2500～4000r/min，甚至達每分鐘上萬轉(zhuǎn)。

2 木材機械加工時必須考慮因素

2.1木材構(gòu)造的不均勻性和各向異性 木材的各向異性主要表現(xiàn)在不同的方向上其強度等力學(xué)性能相差很大，就抗拉強度而言，木材的順紋抗拉強度比橫紋大40倍，并且橫紋徑向抗拉強度又大于弦向抗拉強度?？箟簭姸纫灿蓄愃魄闆r。木材的抗彎強度與抗拉、抗壓強度直接相關(guān)。木材順紋抗剪強度為順紋抗拉強度的1/7～113，而橫紋抗剪強度只有順紋抗剪強度的1/2，顯然，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時切削刀具的刃口與木材纖維的關(guān)系、刀具運動方向與纖維平面的關(guān)系。通常木材從切削的方向性上考慮分成縱向、橫向、端向三個主要方向的切削和過渡切削。木材的切削方向不同，其切削變形、切削力、刀具磨損等都不同。如端向切削切削力最大，切屑易碎裂成瓣狀，切削區(qū)木材變形較大，纖維彈性恢復(fù)量也大，后刀面磨損快并且切削表面質(zhì)量也難以保證。

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。為減小木材使用中發(fā)生變形和開裂，通常板方材須經(jīng)干燥。木材含水率的高低對物理機械性能影響很大。研究木材切削性質(zhì)，若木材含水率在纖維飽和點以上，主要考慮變形；若木材含水率在纖維飽和點以下，則隨木材含水率的提高，木材強度下降，容易切削。

2.4節(jié)子對木材加工的影響 節(jié)子是評定木材等級的主要因子，據(jù)統(tǒng)計70%～90%的木材等級取決于節(jié)子，可見其對材質(zhì)、加工及利用的影響之大。節(jié)子對木材質(zhì)量的影響主要取決于節(jié)子類型、尺寸、密集程度、分布位置和木材的用途，一般活節(jié)影響最小，死節(jié)次之，漏節(jié)影響最大。因木節(jié)尺寸和位置不同、受力性質(zhì)（拉或壓）不同，有節(jié)木材的強度比無節(jié)木材可降低30%～60%。在荷載長期作用下木材的長期強度幾乎只有瞬時強度的一半。節(jié)子破壞了木材結(jié)構(gòu)的均勻性及完整性，使木材紋理紊亂，活節(jié)與死的健全節(jié)給加工造成困難，使木材某些強度如順紋抗拉、抗彎強度降低，增大刀具的切削阻力，不利于木材的有效利用。

3 木材機械加工產(chǎn)生的表面缺陷

任何一種木材缺陷對木材產(chǎn)品等級都有一定的影響，但合理利用則可大大降低木材缺陷帶來的負面影響，有時還可提高木材的利用和經(jīng)濟價值。

在標(biāo)準(zhǔn)表面情況下，用減小切削深度和增加每英寸切痕數(shù)量來改善。每英寸切痕數(shù)量取決于刀頭速度+刀頭實際切削的刀片數(shù)量和進料速度。刨切術(shù)材時，希望的最小值為每英寸八道痕進。通常，每英寸切痕越多，表面質(zhì)量越好。刀具在萬頭上的正確安裝及在機床上的精確調(diào)整，能使每一刀片都消除其切痕，只是機床振動不能過分。如機床剛性好且軸承處于良好的工作狀態(tài)，那么不規(guī)則切痕最大的可能原因是刀頭失擊動平衡。

3.1浮紋 浮紋是一種不平整的表面，在這種表面上，較硬的心材朝上隆起，但又不與較軟的邊分離。鈍刀具，或者不適當(dāng)?shù)那邢鹘嵌榷寄芤鹦牟膶叢牡膲浩龋伎赡苡绊懜〖y的數(shù)量。例如，刀具太鈍或調(diào)整過于遲緩時，要求進料輥的壓力較高以實現(xiàn)進料，這就可能引起浮紋。含水率改變也會對浮紋產(chǎn)生影響。在具有邊緣紋理的工件中，邊材與心材之間切向收縮的差異，會產(chǎn)生波浪形表面。如果形成一種邊緣紋理的工件而其含水率又相當(dāng)高，那么干燥時心材區(qū)會收縮到邊材區(qū)平面以下，呈現(xiàn)出搓衣板狀的表面。加工具有邊緣紋理的干燥工件，情況正好相反。后者允許吸濕。適當(dāng)磨銳刀片并保持鋒利，調(diào)整進給機構(gòu)的壓力，及適當(dāng)調(diào)整工件的含水率都能減少浮紋的數(shù)量。

3.2削痕 削痕是指機械加工過程中，在切削線以下扯出或削出屑片而產(chǎn)生的表面溝痕。削痕可由各種因素綜合引起。如工件含水率高、鈍刀、不恰當(dāng)?shù)那敖羌澳静募y理方向不規(guī)則等。削痕情況下，松動屑片同削痕一樣不能迅速破壞。補償辦法是保持刀片良好的工作狀態(tài)。

將紋理傾斜的工件作倒轉(zhuǎn)方向進料，通過機器成為順紋切削。能夠減少削痕。如紋理方向是變化的，某些逆紋切削不可避免，這就必須采取其它措施，包括保持木屑最小厚度和減小前角。在每一把刀片刃部的前面加設(shè)一很寬的斜面能減小前角。其它效果明顯的措施是將木材干燥到較低的含水率和操持刀具鋒利。

3.3毛絨狀溝紋 小纖維束或大量單獨的纖維這些伸出物構(gòu)成皺巴巴的溝紋，并使工件表面呈現(xiàn)毛絨絨的外觀，突出的纖維還使工件的表面精加工難以達到光潔。造成纖維變絨狀的原因是含水率增高。毛狀或絨狀溝紋的起因是機械加工高含水率的材料，特別是在這種情況下用小前角。適當(dāng)降低工件的含水率及適當(dāng)調(diào)整前角都能減少毛絨狀溝紋的數(shù)量。

減少或消除木材缺陷的主要方法可概括為：①確保刀具維持鋒利②保持刀頭的動平衡。③根據(jù)被加工術(shù)材的性質(zhì)，恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整機床和進料速率。endprint