談木材機械加工產生的相關問題

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，井提出了相應的預防對策。

關鍵詞：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量，切削邊幾何形狀，以及機器動力等一系列相互關系的工藝過程。產生木材機械加工缺陷的主要原因有三個：木材性質的無規則性或變異性，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，木材加工的各個環節都離不開木工機械，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。

2 木材機械加工時必須考慮因素

2.1木材構造的不均勻性和各向異性 木材的各向異性主要表現在不同的方向上其強度等力學性能相差很大，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。抗壓強度也有類似情況。木材的抗彎強度與抗拉、抗壓強度直接相關。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系、刀具運動方向與纖維平面的關系。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，切削區木材變形較大，纖維彈性恢復量也大，后刀面磨損快并且切削表面質量也難以保證。

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生變形和開裂，通常板方材須經干燥。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，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節子對木材加工的影響 節子是評定木材等級的主要因子，據統計70%～90%的木材等級取決于節子，可見其對材質、加工及利用的影響之大。節子對木材質量的影響主要取決于節子類型、尺寸、密集程度、分布位置和木材的用途，一般活節影響最小，死節次之，漏節影響最大。因木節尺寸和位置不同、受力性質（拉或壓）不同，有節木材的強度比無節木材可降低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。節子破壞了木材結構的均勻性及完整性，使木材紋理紊亂，活節與死的健全節給加工造成困難，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 木材機械加工產生的表面缺陷

任何一種木材缺陷對木材產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濟價值。

在標準表面情況下，用減小切削深度和增加每英寸切痕數量來改善。每英寸切痕數量取決于刀頭速度+刀頭實際切削的刀片數量和進料速度。刨切術材時，希望的最小值為每英寸八道痕進。通常，每英寸切痕越多，表面質量越好。刀具在萬頭上的正確安裝及在機床上的精確調整，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，那么不規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，或者不適當的切削角度都能引起心材對邊材的壓迫，都可能影響浮紋的數量。例如，刀具太鈍或調整過于遲緩時，要求進料輥的壓力較高以實現進料，這就可能引起浮紋。含水率改變也會對浮紋產生影響。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高，那么干燥時心材區會收縮到邊材區平面以下，呈現出搓衣板狀的表面。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。適當磨銳刀片并保持鋒利，調整進給機構的壓力，及適當調整工件的含水率都能減少浮紋的數量。

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、不恰當的前角及木材紋理方向不規則等。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。

將紋理傾斜的工件作倒轉方向進料，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成皺巴巴的溝紋，并使工件表面呈現毛絨絨的外觀，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。適當降低工件的含水率及適當調整前角都能減少毛絨狀溝紋的數量。

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根據被加工術材的性質，恰當地調整機床和進料速率。endprint