Hout is niet altijd makkelijk te bewerken: begrijp de eigenschappen

Freeswerkers verwarren hout vaak met een "makkelijk te bewerken materiaal" tijdens CNC houtbewerking vanwege hoeveel zachter het materiaal is dan metaal. In een zekere zin is dit waar, aangezien u hout snijparameters in CNC houtbewerking kunt programmeren met veel hogere voedsnelheden vergeleken met die van de meeste metalen. Aan de andere kant heeft hout veel unieke eigenschappen die rekening gehouden moeten worden om het snijproces te optimaliseren voor maximale efficiëntie.

Houtsoorten voor CNC houtbewerking

Er zijn 3 hoofdcategorieën hout voor houtbewerking: hardhout, zacht hout en geëngineerd hout.

Hardhout

De leerboekdefinitie van een hardhoutboom is een angiosperm, meer algemeen bekend als een breedbladboom. Enkele voorbeelden zijn eik, berk, en esdoorn bomen. Deze soorten bomen worden vaak gebruikt voor het maken van hoogwaardig meubelen, daken, vloeren, en constructiecomponenten.

Zacht hout

Zacht hout is een naaldboom, soms bekend als een gymnosperm. Deze zijn doorgaans minder dicht dan hardhouten en worden daarom geassocieerd met makkelijker te bewerken. Laat de naam u niet misleiden: sommige zachte houten zijn harder dan sommige hardhouten. Harvey Tool's Snelheids- en Voedingstabellen voor zijn aanbod van Materiaal Specifieke Frezen voor Hout zijn gecategoriseerd op Janka hardness om precies deze reden. Janka hardheid is een gewijzigde hardheidsschaal met een test specifiek ontworpen voor het classificeren van houttypen.

Zacht hout wordt gebruikt om meubelen te maken, maar kan ook gebruikt worden voor deuren, vensterramen, en papierproducten. Een paar voorbeelden zijn dennen en ceder bomen. Tabel 1 lijst 20 veelvoorkomende houten met hun Janka hardheid.

Geëngineerd hout

Geëngineerd hout, of composiet hout, is elk type houtvezel, deeltje, of vezel materiaal samengehouden met een lijm of bindmiddel. Hoewel sommige van deze materialen makkelijker te bewerken zijn dan massief hout, kan de lijm die het materiaal samenhoudt extreem abrasief zijn. Dit kan voortijdige gereedschapslijtage veroorzaken en moeilijkheden creëren bij CNC houtbewerking. Het is belangrijk om te noteren dat sommige typen geëngineerd hout moeilijker te bewerken zijn dan anderen, specifiek die met een hogere hoeveelheid bindmateriaal. Deze typen moeten geprogrammeerd worden met minder agressieve snelheden en voedingen. Bijvoorbeeld, medium density fiberboard (MDF) is moeilijker te bewerken dan multiplex, maar veel makkelijker te bewerken dan fenolisch.

Eigenschappen van hout

Korrelgrootte

Technisch gezien kan hout beschouwd worden als een natuurlijk composiet materiaal omdat het bestaat uit sterke en flexibele cellulose vezels samengehouden door een stijvere lijm-achtige matrix gecompliceerd van lignine en hemicellulose. Als u denkt in termen van constructie, zouden de cellulose vezels het staal wapeningsstaven zijn, en het beton zou de lignine en hemicellulose zijn. Hout met grote cellulose vezels worden grofkorrelig genoemd (eik en es). Houten die kleinere en minder vezels hebben worden fijnkorrelig genoemd (dennen en esdoorn). Zachte houten neigen ertoe fijnkorrelig te zijn en worden daarom gestereotypeerd als makkelijker te bewerken omdat ze niet zoveel sterke vezels hebben om af te snijden. Het is belangrijk om te noteren dat niet alle hardhoutbomen grofkorrelig zijn en niet alle zachte houtbomen fijnkorrelig zijn.

Vochtgehalte (MC)

Vochtgehalte (MC) is een van de meest belangrijke variabelen om te overwegen bij het bewerken van hout. Een extreem veelvoorkomend probleem met het bouwen van iets met hout is de neiging te vervormen. Vochtvariabiliteit in de lucht beïnvloedt onvermijdelijk het vochtgehalte binnen het hout. Elke verandering in vochtgehalte (zowel een toename als een afname) zal de vorm van het werkstuk verstoren. Dit is de reden waarom men rekening moet houden met wat voor type vocht een product zal tegenkomen in zijn eindbestemming.

Evenwichtsvochtgehalte (EMC)

Evenwichtsvochtgehalte (EMC) treedt op wanneer hout een evenwichtspunt in zijn vochtgehalte heeft bereikt. Interieure EMC waarden over de Verenigde Staten gemiddeld op ongeveer 8%, met exterieure waarden gemiddeld rond 12%. Deze waarden variëren over het land door verschillen in temperatuur en vochtigheid. Bijvoorbeeld, de zuidoostelijke Verenigde Staten hebben een gemiddelde interieure EMC van 11% terwijl het zuidwesten gemiddeld ongeveer 6% is (uitgezonderd de kuststreek). Het is belangrijk om te overwegen welke regio en toepassing het eindproduct zal tegenkomen zodat het hout met het juiste vochtgehalte geselecteerd kan worden vóór bewerking. Meeste soorten vlakke korrel hout zullen 1% in formaat veranderen voor elke 4% verandering in MC. De richting van vervorming hangt af van de korreloriëntatie.

Over het algemeen stijgen vermogensvereisten voor een operatie met toenemend vochtgehalte, voornamelijk vanwege de toename in dichtheid. Dichtheid van hout neemt toe met stijgend MC. De additionele kracht kan nodig zijn om een zwaardere span uit de snijzone te duwen tijdens CNC houtbewerking. Het is de moeite waard om te noteren dat, zoals synthetische polymeren, hout een viscoelastisch materiaal is dat energie absorbeert naarmate het natter wordt. De proportionele limiet van zijn mechanische eigenschappen verergerd naarmate MC toeneemt.

Bij het bewerken van sommige typen hout, zal de snijregio temperatuur stijgen met toenemend MC, maar bij andere soorten zal het dalen. Wees veilig en voorkom snelle gereedschapslijtage door SFM te verlagen bij het bewerken van hout met een vochtgehalte boven 10%. Harvey Tool Snelheids- en Voedingstabellen suggereren een daling van 30 per MC percentagepunt. Zoals altijd, hangt het af van het type hout dat bewerkt wordt en het type operatie dat uitgevoerd wordt.

Temperatuurverandering is niet de enige reden waarom hoger vochtgehalte geassocieerd wordt met snelle gereedschapslijtage. Vocht binnen hout is niet alleen geassocieerd met water, maar ook met harsen, suikers, oliën, zetmeel, alkaloïden, en tannine aanwezig binnen het water. Deze stoffen reageren bijzonder goed met high speed steel, en in mindere mate met carbide.

Knotten en hun effect op CNC houtbewerking

Een knoop is een deel van een tak of tak die geïncorporeerd is geraakt in de stam van een boom. De invloed van knotten op de mechanische eigenschappen van hout is te wijten aan de onderbreking van continuïteit en verandering in richting van houtvezels geassocieerd met het. Deze eigenschappen zijn lager in dit deel van het hout omdat de vezels rondom de knoop vervormd zijn en leiden tot spanningsconcentraties. "Checking" (kraken door krimp) treedt vaak rond knotten op tijdens drogen. Hardheid en sterkte loodrecht op de korrel zijn uitzonderingen op de algemeen lagere mechanische eigenschappen. Vanwege deze laatste twee uitzonderingen, zouden houtbewerkingsparameters verlaagd moeten worden bij het tegenkomen van een geknoopd deel van het werkstuk om schokbelasting te vermijden.