Лучшие виды древесины для обработки на ЧПУ станке

Многие думают что древесина простой в обработке материал из-за того, что этот материал намного мягче металла. В некотором смысле это правда, так как вы можете запрограммировать параметры резки дерева с гораздо более высокими скоростями подачи по сравнению с большинством металлов. Однако, с другой стороны, древесина обладает многими уникальными свойствами, которые необходимо учитывать, чтобы оптимизировать процесс резки для достижения максимальной эффективности. Кроме того существуют разные виды древесины разница в обработке которых огромна.

Виды древесины для обработки на ЧПУ

Существует 3 основные категории древесины для деревообработки: лиственная древесина, хвойная древесина и инженерная древесина.

Лиственных породы

Лиственное дерево — это покрытосеменное растение, чаще называемое широколиственным деревом. В качестве примера можно привести дуб, березу и клен. Эти виды деревьев часто используются для изготовления высококачественной мебели, настилов, напольных покрытий и строительных компонентов.

Хвойная древесина

Хвойная древесина — это хвойное дерево, иногда называемое голосеменным. Они обычно менее плотные, чем лиственные породы, и поэтому их легче обрабатывать. Не позволяйте названию ввести вас в заблуждение: некоторые сорта хвойной древесины тверже, чем лиственные. Именно по этой причине таблицы скоростей и подач для концевых фрез классифицируются по шкеле твердости Янке. Твердость по Янке — это модифицированная шкала твердости с тестом, специально разработанным для классификации типов древесины.

Хвойная древесина используется для изготовления мебели, но также может использоваться для изготовления дверей, оконных рам и бумажных изделий. Пара примеров — сосна и кедры. В таблице ниже перечислены 20 распространенных пород дерева с указанием их твердости по Янке.

Название:	Твердость по Янке:
Бальза	90
Бакай	350
Ива	360
Сосна	380
Тополь	430
Каштан	540
Сосна красная	560
Пихта	600
Береза	760
Ясень	850
Кедр	900
Вишня	950
Грецкий орех	1010
Бук	1300
Дуб	1360
Клен	1450
Яблоко	1730
Вишня бразильская	2350
Олива	2700
Палисандр	3170

Инженерная древесина

Искусственная древесина или композитная древесина — это любой тип древесного волокна, частиц или прядей, скрепленных клеем или связующим веществом. Хотя некоторые из этих материалов легче обрабатывать, чем массив, клей, скрепляющий материал, может быть чрезвычайно абразивным. Это может вызвать преждевременный износ инструмента и создать трудности при обработке дерева с ЧПУ. Важно отметить, что некоторые виды инженерной древесины труднее обрабатывать, чем другие, особенно с большим количеством связующего материала. Эти типы должны быть запрограммированы с менее агрессивными скоростями и подачами. Например, древесноволокнистые плиты средней плотности (МДФ) труднее обрабатывать, чем фанеру, но намного легче, чем фенольные.

Одним из самых распространенных видов инженерной древесины является фанера. Под этим название скрывается довольно широкое разнообразие материалов.

Классификация фанеры

Фанера – листовой стройматериал, который изготавливается посредством склеивания и прессования нечетного количества слоев древесного шпона. Как материал для проведения работ строительно-отделочного направления фанера, пожалуй, самый популярный и востребованный. И это неудивительно, ведь лист фанеры характеризуется повышенными прочностными качествами, простотой обработки, длительным сроком эксплуатации и доступной стоимостью.

Но прежде, чем купить фанеру, стоит ознакомиться с ее классификацией и выбрать именно ту, что вам необходимо.

Марки, сорта, виды фанеры

Фанера, как и любой материал, должна соответствовать определенным требованиям ГОСТа. Согласно этим требованиям фанера классифицируется в зависимости от используемых клеевых составов, древесных пород, допустимых дефектов и пр.

Марки фанеры (степень водостойкости):

ФК – влагостойкая фанера. При производстве используется клеящий состав на карбомидных смолах. Оптимальна для проведения внутренних отделочных работ;

ФСФ –фанера повышенной водостойкости. При производстве используется клеящий состав на фенолформальдегидных смолах. Оптимальна для проведения как наружных отделочных работ, так и внутренних;

ФОФ или ламинированная –фанера повышенной влагостойкости. Покрывается высокопрочной бумагой (пленкой), которую тщательно пропитывают синтетической смолой. Оптимальна для уличных работ, в частности, организация опалубки и строительство;

ФБА – фанера неводостойкая.

Сорта фанеры:

Е (элита) – абсолютное отсутствие на поверхности дефектов, пятен, трещин и т.д.;

Первый (I)– допустимы минимальные дефекты и не более 3 здоровых червоточин на квадратный метр;

Второй (II)– допустимы небольшие дефекты и не более 10 здоровых червоточин на квадратный метр;

Третий (III) – допустимы некритичные дефекты и не более 10 червоточин диаметром не более 6 мм;

Четвертый (IV) – допустимы такие дефекты производства, как пятна масел, трещинки, металлические вкрапления и неограниченное количество червоточин.

Типы фанеры (механическая обработка):

НШ– шлифовка не проводилась;

Ш 1 – односторонняя шлифовка;

Ш 2 – двухсторонняя шлифовка.

Виды фанеры (древесные породы):

Березовая – главное преимущество – прочность. Оптимальна там, где на стройматериал будут оказываться повышенные нагрузки и давление;

Хвойная – главное преимущество – долговечность и малый вес;

Комбинированная– главное преимущество – цена. Фанера комбинированная по качественным показателям ближе к березовой, но гораздо дешевле.

Так же фанеру разделяют по назначению:

• мебельная;
• корабельная;
• строительная;
• авиационная;
• опалубочная;
• декоративная;
• транспортная.

В принципе, мы рассмотрели основные моменты, по которым классифицируют фанерные листы. Обязательно учитывайте свойства материала в зависимости от сортов, марок и т.д., для того, чтобы не ошибиться в выборе.

По аналогии с фанерой есть классификации других типов инженерных древесин, таких как МДФ, ДСП, ОСБ и других. Прежде чем покупать тот или иной материал обязательно узнайте его свойства. Есть виды которые совершенно не годятся для обработки на ЧПУ, или их обработка чрезвычайно затратна из-за добавления разных добавок, таких как кварцевый песок.

Свойства древесины

Размер зерна

С технической точки зрения древесину можно считать природным композитным материалом, поскольку она состоит из прочных и гибких волокон целлюлозы, скрепленных более жесткой клееподобной матрицей, состоящей из лигнина и гемицеллюлозы. Если подумать с точки зрения строительства, целлюлозные волокна будут стальной арматурой, а бетон — лигнином и гемицеллюлозой. Древесина с крупными волокнами целлюлозы считается крупнозернистой (дуб и ясень). Древесина, имеющая более мелкое и меньшее количество волокон, считается мелкозернистой (сосна и клен). Мягкая древесина, как правило, мелкозернистая, и поэтому считается, что ее легче обрабатывать, поскольку в ней не так много прочных волокон, которые можно срезать. Важно отметить, что не все деревья лиственных пород крупнозернистые, а не все деревья хвойных пород мелкозернистые.

Содержание влаги

Влажность (MC) является одной из наиболее важных переменных, которые следует учитывать при обработке древесины. Чрезвычайно распространенной проблемой при строительстве чего-либо из дерева является его склонность к деформации. Изменчивость влажности воздуха неизбежно влияет на содержание влаги в древесине. Любое изменение содержания влаги (будь то увеличение или уменьшение) нарушит форму заготовки. Вот почему необходимо учитывать, какой влажности подвергается продукт в месте произрастания.

Равновесное содержание влаги

Равновесная влажность возникает, когда древесина достигает точки баланса влажности. Важно учитывать регион и область применения конечного продукта, чтобы перед обработкой можно было выбрать древесину с правильным содержанием влаги. Большинство видов плосковолокнистой древесины изменяют размер на 1% на каждые 4% изменения влажности. Направление искривлений зависит от ориентации зерна.

Как правило, потребность в мощности для работы возрастает с увеличением содержания влаги, в основном из-за скачка плотности. Плотность древесины увеличивается с ростом влажности. Дополнительная мощность может быть необходима для выталкивания более тяжелой стружки из зоны резания во время деревообработки с ЧПУ. Стоит отметить, что, как и синтетические полимеры, древесина является вязкоупругим материалом, который поглощает энергию по мере того, как становится более влажным. Пропорциональный предел его механических свойств усиливается с увеличением влаги.

При обработке одних пород древесины температура в зоне резания будет расти с увеличением влажности, а у других пород она будет снижаться. Избегайте быстрого износа инструмента, уменьшая подачу при обработке древесины с содержанием влаги выше 10%.

Изменение температуры — не единственная причина, по которой более высокое содержание влаги связано с быстрым износом инструмента. Влага в древесине связана не только с водой, но и со смолами, сахарами, маслами, крахмалами, алкалоидами и танинами, присутствующими в воде. Эти вещества особенно хорошо реагируют с быстрорежущей сталью и в меньшей степени с карбидом.

Сучки и их влияние на деревообработку с ЧПУ

Сучок — это часть ветки, приросшая к стволу дерева. Влияние сучков на механические свойства древесины обусловлено нарушением однородности и изменением направления связанных с ним древесных волокон. Эти свойства ниже в этой части древесины, потому что волокна вокруг сучка деформируются и приводят к концентрации напряжений. Вокруг сучков во время сушки часто возникает «чеканка» (растрескивание из-за усадки). Твердость и прочность перпендикулярно зерну являются исключениями из обычно более низких механических свойств. Из-за этих последних двух исключений параметры деревообрабатывающей обработки должны быть уменьшены при столкновении с сучковатым участком заготовки, чтобы избежать ударной нагрузки.

Особенности при обработки разных видов древесины на ЧПУ станке

Сосна

Сосна меньше всего подходит для обработки на фрезерном станке с ЧПУ. В ней много смолы, и ворс будет вызывать сложности при фрезеровке — будет много заусенцев и неровностей даже при маленьком снятии материала.

Орех

Отлично подойдет для изготовления мелких узоров, поскольку его структура очень плотная и содержит минимум ворса, поэтому практически не будет заусенцев. Для этого материала как никогда важна точность позиционирования станка, чтобы мелкие узоры получились максимально точные и ровные.

Клен и Ясень

Твердая древесина с четко выраженным рисунком, хорошо подходит для 3D и 2D обработки, для нее желательная мощность шпинделя нужна 3 кВт. Больше подходит для изготовления крупных поделок, их довольно трудно и долго гравировать, зато результат будет впечатляющим. У Клена будет меньше ворса.

Бук

На нем получаются очень четкие 3D картинки, он не слоится, можно фрезеровать как вдоль так и поперек волокон. Оптимальный шпиндель 3 кВт ( золотая середина). На более мощных шпинделях можно, но дороже оборудование. На 1.5 кв будет долго (но тоже можно).

Береза

Твердая порода, но сильно бахрамится, нужно делать дополнительную обработку (остальное см. как для Ясеня)

Груша

Очень хорошая 3D обработка из нее, даже шкурить не надо. По составу такая же как орех.

Ольха

Мягкая хрупкая, очень хорошо обрабатывается 2D. 3D — не очень хорошо, потому что могут отрываться какие то элементы.

Дуб

Похож на ясень, клен и БУК, но с ним 3 D тяжело делать ( если не большое), потому что он скалывается вдоль волокон

Виды древесины. Глубина реза.

Максимальная глубина раза для разных видов дерева — Z = (X — коэффициент углубления)*(D — диаметр фрезы в миллиметрах)

• Мягкие породы: Сосна, Ель, Ольха, Кедр, Липа, Осина, Каштан, Тополь, ДВП, МДФ: Z = 1.5 * D
• Жесткие породы: Дуб, Бук, Вишня, Береза, Груша, Яблоня, Лиственница, Карагач, Ильм, Вяз, Платан, Лох узколистный, Палисандр, Фанера, Модел. пластик: Z = 1 * D
• Твёрдые: Орех, Граб, Ясень, Венге, Акация, Самшит, Клён, Рябина, Кизил, Фисташковое дерево, Мербау, Бамбук, Мутения: Z = 0.6 * D
• Очень твердые породы: Грецкий орех, Акация белая, Амарант, Ипе/Лапачо, Макассар, Олива, Ярра, Ятоба, Сукупира: Z = 0.5 * D