木质材料的分类

通常意义的木材是指树木的树干部分，又称原木或实木，是由纤维素、半纤维素和木素等组成的天然有机高分子材料，它天然生成，纹理自然、色泽质感亲切，比强度大、易于加工，隔热、隔音性好，是家具中不可或缺的材料。木质人造材料包括人造板材、人造方材和成型材料。木质复合材料包括木材塑料、塑化碎料板和木质复合结构板等。由于木材资源的紧缺、人类环保意识的增强以及制造技术的进步，近十年来，世界木质人造材料和木质复合材料特别是人造板工业发展迅猛。常用人造板包括：胶合板、刨花板和纤维板（低密度、中密度、高密度）。表1列出了其中几种典型人造板的类型、用途分类和加工性能。

典型的人造板材料

人造板类型－材料组成－表面质量－边部加工性能－用途分类－典型用途－专门用途

针叶树材胶合板－针叶树材单板－砂光后表面光滑－较差－结构用－屋顶板、地板、墙面板－单板层积材（LVL）、混凝土模板、船舶胶合板

阔叶树材胶合板－阔叶树材单板、人造板芯板－砂光后表面光滑－较差－多为非结构用－墙面装饰板、家具、细木工－装饰地板

定向刨花板（OSB）－12×mm刨花（多为杨木）－砂光后表面光滑－差－结构用－屋顶板、地板、墙面板、地板衬板－工字梁

刨花板－刨花长度＜6mm；麦秸－用细刨花时表面很光滑－良好－多为非结构用－家具、细木工、地板衬板、楼梯踏板－无

中密度纤维板（MDF）－木材纤维，纤维束，秸秆－表面非常光滑－很好－非结构用－家具、细木工、装饰线条－无

木材的加工特点

国内外对木材加工性能的研究已经比较成熟。木材与金属性质不同，它是一种典型的具有非均质性和异向性的材料，它的切削特点主要有：

（1）木材材料性质和强度因方向各异，切削时作用于木材纤维方向的夹角不同，木材的应力和破坏载荷也就不同，因而产生的切屑形态和工件表面质量也不同。例如顺纹切削时，材料超前劈裂发生在刃口斜上方，易于弯曲折断，切削表面良好；逆纹切削时，材料超前劈裂发生在刃口斜下方，不易折断，切削表面较差。由于木材的非均质性和异向性，切削方向不同需要不同结构的刀具。

（2）木材硬度不高，机械强度极限较低，分离性好。

（3）耐热能力较差，加工时不能超过其焦化温度（～℃）。

（4）适于高速切削：木材切削速度一般在40～70m/s，最高可达m/s，一般切削刀轴的转速在～00r/min，最高可达r/min。高速切削使切屑来不及沿纤维方向劈裂就被切刀切掉，可以获得较高的几何精度和表面粗糙度。

（5）影响木材切削性能的因素很多，不同树种材料的物理力学性质不同，树种、密度、含水率、木材纹理、纤维方向、年轮、温度、力学强度等，都可能会产生不同的切削动力消耗，或发生毛刺等加工缺陷。例如文献[3]通过铣削方式研究木材早材和晚材间过渡区域和材料密度对切削力的影响；文献[4]通过不同木材的微观结构、木材密度研究对刀具磨损的影响，分析表明木材石英含量和木材密度与刀具磨损没有明显的线性关系，指出不能单独用石英含量和大小以及密度来解释切削刃磨损率情况。

木质人造材料的加工特点

木质人造材料种类繁多，又涉及诸多影响因素，为对其进行系统研究带来一定难度。目前还没有这方面的系统深入研究报道。由于这些材料多以木材为主要原料，切削成不同形状、大小的构成单元，再添加胶粘剂等制作而成，因此，木材的非均质性和异向性对这些材料的切削性能仍然有很大影响。国内外对其研究主要归结为两点：

（1）环境等其他条件对材料性能的影响。文献[5,6]研究了不同相对湿度（65%RH和85%RH）环境下中密度纤维板、定向刨花板和刨花板这三种材料的静力强度、硬度、疲劳寿命和蠕变的不同，结果显示，MDF的静力强度最大，刨花板最小，并且65%RH下三种材料的静力强度都比85%RH下的大。另外,由于MDF的纤维比刨花尺寸小，即其材质均匀性更好，所以较高的相对湿度对OSB和刨花板的弹性模量和疲劳寿命造成地不利影响比对MDF的影响更明显；

（2）材料性能对切削力、刀具磨损和加工质量的影响。例如，文献[7]对MDF切削力进行了试验，研究MDF切削力的影响因素并提出切削力计算的经验公式；人造板的含水率、密度与切削性能有很大关系，文献[8]通过一系列切削试验，测量切削力和表面粗糙度，研究刀具的磨损。

用销孔钻对MDF的钻削试验研究表明：影响钻削的因素主要有进给量，转速和切削速度等。轴向方向切削力最大，随着切削速度的增加，切削力增大，当切削速度达到60m/min时，切削力开始减小。MDF钻削切屑为细小粉末，其出口和入口质量随着钻孔数的增加而变差，但孔径变化很小，在钻孔个后，孔径仍未超出加工偏差。

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木材切削加工的分类

木材切削加工是利用木工切削刀具从木材工件上去除多余材料的加工方法。通过切削加工，使工件变成符合图样规定的形状、尺寸和表面粗糙度等方面要求的零件。它一般是通过工人操纵木工机床设备进行加工的，其主要方法有车削、铣削、钻削、打光以及抛光等,本书将着重介绍铣削和铣刀设计制造与质量检验方面的知识。

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木材切削加工的特点和作用

木材切削加工刀具有如下特点:

1).切削加工的精度各表面粗糙度的范围广泛，且可获得很高的加工精度和较低的表面粗糙度。

2).切削加工木材零件的材料、形状以及尺寸范围较大，对于木制件的形状和尺寸一般不受限制，特别是能加工出各式各样形态优美的木线条。

3).切削加工的生产率较高，在常规条件下，切削加工的生产率一般高于其他加工方法。

4).木材在切削过程中存在着很大的摩擦力和其它切削力，因此要求刀具具有一定的强度和刚度。

因此切削加工也是木材工业中最基本、最广泛、最重要的工艺之一，它直接影响木材工业生产的效率、成本和能源消耗等。

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木材切削加工的发展方向

近年来随着科学技术和世界家具业的迅猛发展，木材加工方式日趋高度的机械化和自动化，切削加工也正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化方向发展，主要体现在以下方面：

1).木材加工设备正朝着数控技术、精密和高速方向发展。

2).生产规模由目前的小批量和单品种大批量向多品种多批量的方向发展，生产方式也由目前的手工操作、机械化、单机自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。

3).木工刀具也朝着高精密化、高效率、高自动化以及高耐用度方向发展.

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木材切削加工PCD刀具应用技术

目前我国常用木工刀具材料是高速钢和硬质合金，但是在国外PCD木工刀具也逐步得到了应用,目前最主要的用途就是加工强化木地板。

在加工强化木地板Al2O3耐磨层时，切削速度可达m/min,，进给量可达每分钟20米，且加工时噪音小，PCD刀具耐用度是硬质合金刀具的倍以上，已完全取代硬质合金刀具。其它的PCD木工刀具主要有PCD锯片和PCD家具成形铣刀等