木材及加工工艺

木材及加工工艺概述木材是最早使用的一种造型工具，在石器时代之前应该存在木器时代，木材是从原始人到现代人一直沿用的材料。广泛应用在各个行业，中国森林资源排名世界第五，仅次于俄罗斯、巴西、加拿大、美国。一木材特性木材的特性：1质轻2易加工、易连接和涂饰3具有平衡调节空气中湿气的功能4良好的绝缘性能5具有天然色泽和美丽的花纹，易装饰（颜色、光泽、纹理）6具有可塑性7容易解离（刨花板、纤维板）8各向异性9易变形、易燃10容易腐朽和虫蛀11具有天然缺陷二木材的分类与构造木材树木的躯干及其较粗大枝条的次生木质部，由形成层分生所形成。按树木生长过程中形成层的发育程度，木材有幼龄材、成熟材、过熟材之分。（一）木材的分类1按树木成长状况分为外长树和内长树；2按材质分为软木材和硬木材（硬度共分6级）；3按树叶外观形状分为针叶树与阔叶树。（二）木材的构造1宏观上由树根、树干、树枝和树叶（树冠）组成。（三）木材的三切面（图5-14）1.横切面是指与树干主轴或木纹相垂直的切面，即树干的端面或横断面。2.径切面是指顺着树干轴向，通过髓心与木射线平行或与年轮垂直的切面。3.弦切面没有通过髓心的纵切面，顺着木材纹理。2树干由树皮、木质部和髓心组成。树皮：外层组织，保护层，贮藏养分和输送养分；木质部：心材和边材，生长层——年轮，春材和秋材；髓心：质松软、强度低、易腐蚀。木材的干燥木材是一种具有多孔性、吸湿性的生物材料，木材与水分之间的关系是木材性质中最重要的部分之一1.干燥的目的控制木材含水率，防止收缩、裂纹和变形；提高和改善加工性能和力学性能；避免木腐菌的侵蚀，防止变质和腐朽；重量减轻，便于运输。2.干燥的方法自然干燥（大气干燥）人工干燥五木材的选用（一）木材选用的技术条件1.有一定的强度及韧性，刚度和硬度，密度适中，材质结构应细致；2.有美丽的自然纹理，材质感悦目；3.干缩、湿胀性和翘曲变形性小；4.易加工，切削性能良好；5.胶合、着色和涂饰性能好；6.弯曲性能良好；7.有抗气候和虫害性。（二）木材选用的质量管理1.材积计算公式:P142树根：5％～25％树干：50％～90％树冠：5％～25％2.含水率3.力学性质一般用极限强度表示。具有各向异性（横纹和顺纹）。抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度硬度反映抗凹陷能力5.3木材成型加工工艺将木材原材料通过木工手工工具或木工机械设备加工成构件，并将其组装成制品，再经过表面处理、涂饰，最后形成完整木制品的技术过程，称为木材成型加工工艺。二.木制品的加工工艺过程1.配料制材时下锯方式很重要，根据现有的设备，原木的尺寸、质量，产品的要求，出材率来考虑。四种基本下锯方式有：原木平行下锯法、转圈下锯法、毛方下锯法和原木四分下锯法。2.构件的加工配料加工基准面的加工相对面的加工榫头和榫孔的加工3.装配4.木制品的表面涂饰表面处理木材着色涂饰涂料正心材取四方材取三方材取二方取多方材锯板回转锯锯方一.成型加工基本知识1.木材成型加工的基本操作（1）锯割利用带有齿形的薄钢带——锯条与木材的相对运动，使具有凿形或刀形锋利刃口的锯齿，连续地割断木材纤维，完成锯割操作。分为开板、分解、开榫、锯肩、截断、下料等。☞木工手工锯：框锯（拐锯）、刀锯、横锯、侧锯、钢丝锯、板锯、狭手锯等。纵向锯：锯条较宽，用于顺着木纹作纵向直线切削。框锯横向锯：略短，锯齿较密，用于垂直木纹作横向直线切削。曲线锯：锯条较窄，适用于切割内外曲线或圆弧。☞木工锯割机床：带锯机：将一条带锯齿的封闭钢带绕在两个锯轮上，使其高速移动，实现锯割木材。方式灵活，锯切较深，锯路窄，产生的锯屑少。圆锯机：利用高速旋转的圆锯片对木材进行锯割的机床。不适用于大径原木或厚板，而且锯路宽，锯屑多。（2）刨削利用与木材表面成一定倾角的刨刀的锋利刃口与木材表面的相对运动，使木材表面一薄层剥离，完成刨削加工。以达到尺寸和形状准确、表面平整光洁。☞木工刨平刨、槽刨、边刨、铁刨、特形刨等。☞木工刨削机床通过刀轴带动刨刀高速旋转来进行加工。一般分为平刨床和压刨床两大类。刀片带刃口的平板状刀具，用于木材的平面加工或刨切加工。将不同参数的刀片装在各种机床上，可以进行不同方式的加工，如刨切、旋切、刮光和剪切等。刨切用于平面加工，刀片或工件一般作直线运动。在特定条件下（如减小切削角）刨切能切制薄木，薄木是一种优质的装饰材料。旋切时，木料绕固定的中心旋转，刀片向中心作连续的直线运动，将木料切制成带状薄木（单板），用以生产胶合板。（3）凿削利用凿子的冲击运动，使锋利的刃口垂直切断木材纤维而进入其内，并不断排出木屑，逐渐加工出所需的方形、矩形或圆形榫孔。☞木工凿按照凿刃部分的宽度和厚度的不同，分凿子和扁铲。窄而厚的称凿子，做凿卯孔、开槽用。宽而薄的称铲，做切削等用。木工凿按刃口形状分为平凿、圆凿和斜凿。☞木工榫孔机床工件上的榫孔是由空心插刀的上下往复运动——插削和装配在插刀内的钻头的旋转运动——钻削联合加工形成的。用于加工榫孔的专用刀具式样很多，有空心方凿、带钻头的空心方凿、链式打眼刀和机用凿子等。空心方凿的端面有月牙形刃口，用以在钻孔周围切出方角。带钻头的空心方凿是钻头和方凿相组合的刀具，钻头装在空心方凿里面。链式打眼刀是一种连续转动的链条式的多齿刀具，它加工榫孔时类似于铣削或纵向锯切。（4）铣削木工铣床主要用于曲线外形加工如凹凸平台、弧面、球面等。2.木制品的结构木制品的结构指木制品构件间的结合方式。有框架榫孔结构、板式结构、曲木式结构和折叠式结构等。（1）框架式结构以较细的纵横撑挡为骨架，以较薄的装板铺大面，以榫头和榫孔来联结。特点是经济、结实、轻巧，尺寸和形状稳定性好。（2）框架式结构常用的结合形式☞榫结合采用精巧准确的榫卯结构将木制品的各部件紧密组合连接在一起，成为结实牢固的一个整体。榫卯结构的优点为：榫本身即是木制品部件的联体，材质一致，榫和木制品寿命相同。四条规则是必须遵守的：一是不露木材的横断面；二是木料之间的连接不许用钉子，也不许用透榫（有例外）；三是拼缝要严密，不许露大缝；四是不许刮腻子。☞胶结合常用皮胶、骨胶、蛋白胶等。聚醋酸乙烯酯乳胶液俗称乳白胶。☞螺钉与圆钉结合☞金属或硬质塑料联接件结合六常用的木材所有的木材产品按用途进行分类，可以分为原条、原木、锯材和各种人造板四大类。（一）原条：系指树木伐倒后经去皮、削枝、割掉梢尖，但尚未按一定尺寸规格造材的木料。（二）原木系指树木伐倒后已经削枝、割梢并按一定尺寸加工成规定径级和长度的木料。薄板18mm以下锯材宽度为厚度的三板材中板19～35mm倍及以上时称为板材（三）锯材厚板36～65mm特厚板66mm以上小方54cm2以下锯材宽度不足厚度的中方55～100三倍时称为方材方材大方101～225宽厚相乘按积分类特大方226以上锯制薄木薄木厚度在0.1～0.3的薄木片刨制薄木旋制薄木（四）人造板材利用原木、刨花、木屑、小材、废材以及其它植物纤维等为原料，经过机械或化学处理制成的板材。幅面大、质地均匀、表面平整光滑、变形小、美观耐用、易加工。1.胶合板用三层或奇数多层的单板经热压胶合而成，各单板之间的纤维方向互相垂直、对称，克服木材各向异性缺陷。2.刨花板利用木材加工废料加工成一定规格的碎木、刨花后，经加胶热压而成。纵横面强度一致。不宜用于潮湿初。尚存在质量大和握钉力较差等问题。各类刨花板厚度尺寸有：6、8、10、13、16、19、22、25、30mm。按容量分为低密度、小密度、中密度和高密度刨花板。按加工方法分为平压法、挤压法和辊压法。按使用胶合剂不同分为耐水性和非耐水性刨花板。3.纤维板利用木材加工的废料或植物纤维做原料，经过破碎、浸泡、制浆、成型、干燥和热压等工序制成。分为硬质、半硬质和软质纤维板。4.细木工板一种拼合结构的板材，板芯用短小木条拼接，两面再胶合两层表板。一般使用16mm及19mm两种。5.空心板中板是由空心的木框或带某种少量填充物构成，两面在胶压上胶合板或纤维板。6.塑料贴面板7.合成木材又称钙塑材料，是一种主要由无机盐和有机树脂组成的一种复合材料。（四）藤材自生植物。木质藤本是一类茎干柔软，只能倚附它物上的植物，又分为缠绕藤本和攀援藤本。缠绕藤本是以主枝缠绕它物的藤，如紫藤、葛藤。攀援藤本是以卷须、不定根、吸盘等攀附器官攀援于它物的藤，如爬山虎、葡萄等。木质藤有许多工业利用的价值，如作为编织的原料，可以生产实用的器具或精美的工艺品等。（三）竹材生长快、杆直、无年轮、质轻、强度高、弹性大、价廉。竹材质地坚韧，富有弹性，纤维细长，顺纹抗拉和抗压强度超过一般木材的1～2倍，能承受弯曲和偏心压力，体轻，耐水，可广泛用处建筑、纺织、造纸、交通运输、农业、包装等。生产的板材有：竹材胶合板、竹编胶合板、竹篾胶合板、竹丝胶合板、竹材中密度纤维板、竹材碎料板等。5.5木材在设计中的应用折叠座椅曲美家具曲美圈椅曲美躺椅