全 文 ：第 ww卷 第 ts期
u s s {年 ts 月
林 业 科 学
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红椎和西南桦人工林木材的机械加工性能 3
江京辉 吕建雄
k中国林业科学研究院木材工业研究所 国家林业局木材科学与技术重点实验室 北京 tsss|tl
摘 要 } 以红椎和西南桦人工林木材为研究对象 o以国内常用阔叶材蒙古栎为对照试材 o参照美国材料试验协会
标准k„≥א ⁄tyyy p {zl与新西兰林业科学研究院标准 o分别对其机械加工性能k刨削 !砂光 !钻孔 !成型铣削 !榫眼
加工 !车削 !横截l进行全面测试 o在此基础上对各项机械加工缺陷进行分类 o并根据各自标准对各项性能进行等级
评定 ∀结果表明 }tl 对于机械加工性能而言 o西南桦和蒙古栎的车削性能分别为良和中 o其他 y项均属于优 ~而红
椎木材的车削和榫眼加工 u项性能为良 o其他 x项性能为优 ~ul红椎 !西南桦和蒙古栎 v种木材机械加工性能质量
等级值分别为 w1sz ow1vx和 w1vu o同属为优级 ~vl 根据成型铣削试验结果 o西南桦木材平行区域宜采用顺铣的加工
方法 o对角区和端面区域采用逆铣 ~红椎对角区宜采用顺铣的加工方法 o平行区和端面区域宜采用逆铣 ~蒙古栎的
v个区域均可采用顺铣方式加工 ~wl 红椎和西南桦木材经 {s目和 tus目砂纸先后砂光后 o其轮廓算术平均偏差
k•¤l的平均值要比经 tus目砂纸砂光 u遍的小 o其波动程度也要小 o而蒙古栎的情况恰恰相反 ~蒙古栎经刨削≈刨
刀转速 x sss µ#°¬±pt o每英寸ku1xw ¦°l刀痕数 ws o加工厚度 s1{ °° 处理后表面质量要优于经过砂光k先 {s后 tus
目l后的表面 ∀
关键词 } 红椎 ~西南桦 ~蒙古栎 ~机械加工性能 ~质量等级值 ~质量等级
中图分类号 }×≥ytun 1z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lts p stus p sz
收稿日期 }ussz p sv p tu ∀
基金项目 }/十五0国家科技攻关计划项目子课题kussu…„xtx…szswl ∀
3 吕建雄为通讯作者 ∀
Μαχηινινγ Χηαραχτεριστιχσ οφ Χαστανοπσισ ηψστριξ ανδ Βυτυλα αλνοιδεσ Πλαντατιον Ωοοδ
¬¤±ª¬±ª«∏¬ | ¬¤±¬¬²±ª
k ΚεψΛαβορατορψοφ Ωοοδ Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψοφ Στατε Φορεστρψ Αδµινιστρατιον Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ ΙνδυστρψoΧΑΦ Βειϕινγ tsss|tl
Αβστραχτ} Œ±·«¬¶³¤³¨µo·«¨ °¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¬¨¶k¬±¦¯∏§¬±ª ³¯¤±±¬±ªo¶¤±§¬±ªo¥²µ¬±ªo¶«¤³¬±ªo °²µ·¬¶¬±ªo·∏µ±¬±ª¤±§
¦µ²¶¶¦∏·¬±ªl ²©·º²³¯¤±·¤·¬²±2ªµ²º± «¤µ§º²²§¶k Βετυλα αλνοιδεσανδ Χαστανοπσισηψστριξl o¦²°³¤µ¨§º¬·«¦²°°¨ µ¦¬¤¯ ¼¯¦²°°²±
∏¶¨§ Θυερχυσ µονγολια §²°¨ ¶·¬¦¤¯ ¼¯oº¨ µ¨ ¬±√¨ ¶·¬ª¤·¨§q× ¶¨·¶²±·«¨¬µ³¯¤±±¬±ªo¶¤±§¬±ªo¥²µ¬±ªo¶«¤³¬±ªo°²µ·¬¶¬±ªo·∏µ±¬±ª
¤±§¦µ²¶¶¦∏·¬±ª¤µ¨ ¦²±§∏¦·¨§¤¦¦²µ§¬±ª·²·«¨ ¦µ¬·¨µ¬¤„≥א ⁄tyyy p {z ¤±§·«¨ ·¨¶·²±¦µ²¶¶¦∏·¬±ª¬¶µ¨©¨µµ¨§·²·«¨ °¨ ·«²§
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¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶¤µ¨ ¦¯¤¶¶¬©¬¨§qŒ±·«¨ °¨ ¤±·¬°¨ o·«¨ ¬±§¬√¬§∏¤¯ ³µ²³¨µ·¬¨¶¤µ¨ ¤¶¶¬ª±¨ §·²·«¨ ¦²µµ¨¶³²±§¬±ªªµ¤§¨¶¤¦¦²µ§¬±ª·²
§¬©©¨µ¨±·¦µ¬·¨µ¬²±q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º ¤¶©²¯ ²¯º¶}tl „¯¯·«¨ ¬±§¨¬¨¶²© Βq αλνοιδεσ ¤±§ Θq µονγολια ¤µ¨ ¬± ¬¨¦¨¯¯ ±¨·ªµ¤§¨
¬¨¦¨³··∏µ±¬±ª ³µ²³¨µ·¼o º«¬¦«¬¶¬± ª²²§¤±§ °¬§§¯¨ ªµ¤§¨ oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q ƒ²µ Χq ηψστριξ o©¬√¨ ²©·«¨ ³µ²³¨µ·¬¨¶¶∏¦« ¤¶
³¯¤±±¬±ªo¶¤±§¬±ªo¥²µ¬±ªo¶«¤³¬±ª¤±§¦µ²¶¶¦∏·¬±ª¤µ¨ ¬± ¬¨¦¨¯¯ ±¨·ªµ¤§¨ o º«¬¯¨ ·∏µ±¬±ª¤±§ °²µ·¬¶¬±ª³µ²³¨µ·¼ ¤µ¨ ¬± ª²²§
ªµ¤§¨ qul ׫¨ ¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ ∏´¤¯¬·¼ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²©·«¨ ·«µ¨¨¶³¨¦¬¨¶o±¤°¨ ¼¯ o Βq αλνοιδεσo Χq ηψστριξ ¤±§ Θq µονγολιαo¤µ¨
w1vx ow1sz ¤±§w1uv oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ o º«¬¦«¬±§¬¦¤·¨ ·«¤··«¨ ²√¨ µ¤¯¯ ∏´¤¯¬·¼ ²© °¤¦«¬±¬±ª ³µ²³¨µ·¬¨¶¤µ¨ º¬·«¬± ·«¨ µ¤±ª¨ ²©
¬¨¦¨¯¯ ±¨·ªµ¤§¨ qvl ƒµ²°·«¨ µ¨¶∏¯·¶²©¶«¤³¬±ª ¬¨³¨µ¬°¨ ±·o¬·¦¤± ¥¨ ¦²±¦¯∏§¨§·«¤·o¬·¬¶¤³³µ²³µ¬¤·¨©²µ Βq αλνοιδεσ·² ¥¨
¦¯²¦®º¬¶¨ ¶«¤³¨§¬± ³¤µ¤¯¯¨¯ µ¨ª¬²±o¤±§¦²∏±·¨µ2¦¯²¦®º¬¶¨ ¶«¤³¨§¬± ¦µ²¶¶µ¨ª¬²± ¤±§ ±¨§¶∏µ©¤¦¨ o¤¯¶²©²µ Χq ηψστριξ ·² ¥¨
¦¯²¦®º¬¶¨ ¶«¤³¨§¬± ¦µ²¶¶µ¨ª¬²±o¤±§¦²∏±·¨µ2¦¯²¦®º¬¶¨ ¶«¤³¨§¬± ³¤µ¤¯¯¨¯ µ¨ª¬²± ¤±§ ±¨§¶∏µ©¤¦¨ q ƒ²µ Θq µονγολιαo¬·¬¶
¥¨·¨µ·² ¥¨ ¦¯²¦®º¬¶¨ ¶«¤³¨§¬± ¤¯¯·«¨ ·«µ¨¨µ¨ª¬²±¶qwl ƒ²µ·«¨ ¶³¨¦¬¨¶²© Βq αλνοιδε󤱧 Χq ηψστριξ o·«¨ ³µ²©¬¯¨ ¤µ¬·«°¨ ·¬¦
¤√¨ µ¤ª¨ §¨√¬¤·¬²±o¬±¶¼°¥²¯ ²©•¤o¬¶¶°¤¯¯¨µ¤©·¨µ¶¤±§¨§¥¼{s·²tus ªµ¬·¶¤±§³¤³¨µ·«¤±·«¤·¶¤±§¨§¥¼tus ªµ¬·¶¤±§³¤³¨µ
·º¬¦¨ o¤±§·«¨ ©¯∏¦·∏¤·¬±ªµ¤±ª¨ ²©·«¨ ©²µ°¨ µ¬¶¤¯¶²¶°¤¯¯¨µq‹²º¨ √¨ µo©²µΘq µονγολιαo·«¨ ²³³²¶¬·¨·µ¨±§º¤¶²¥¶¨µ√¨ §qŒ±
·«¨ °¨ ¤±·¬°¨ o·«¨ ¶∏µ©¤¦¨ ∏´¤¯¬·¼ ²© Θq µονγολια ¤©·¨µ³¯¤±±¬±ª·µ¨¤·°¨ ±·kµ²·¤·¬±ª√¨ ²¯¦¬·¼ ²© ³¯¤±±¬±ª ¥¯¤§¨¶¤·x sss µ#
°¬±pt o·«¨ ¤°²∏±·²©¦∏·¬±ª °¤µ®¶³¨µ¬±¦«²©ws ¤±§°¤¦«¬±¬±ª·«¬¦®±¨ ¶¶²©s1{ °°l¬¶¶∏³¨µ¬²µ·²·«¤·¶¤±§¨§¥¼{s·²tus
ªµ¬·¶¤±§³¤³¨µq
Κεψ ωορδσ} Βετυλα αλνοιδεσ~ Χαστανοπσισηψστριξ ~ Θυερχυσ µονγολιχα~°¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¼~ ∏´¤¯¬·¼ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ~ ∏´¤¯¬·¼ªµ¤§¨
当前 o我国高级室内装饰 !家具 !地板等实木用材仍主要依赖于国产和进口的天然阔叶材 o其中进口材比
例越来越大 ∀但是 o随着天然林资源的逐渐减少和国内外对天然林保护意识的加强 o优质实木用阔叶材资源
将会越来越紧缺 ∀另一方面 o我国南方具有丰富的珍贵阔叶林树种 o其中大部分具有重要的用材价值 o尤其
是近些年红椎k Χαστανοπσισ ηψστριξl和西南桦k Βετυλα αλνοιδεσl的人工林资源已经有了快速发展k吕建雄等 o
ussxl ∀因此 o加强对其木材材性及加工特性的系统研究 o是合理开发和持续利用这些资源的重要途径 ∀
作者已对红椎和西南桦 u种人工林木材的干缩特性及其力学特性开展了研究k吕建雄等 oussx ~ussyl ∀
在此基础上 o为了进一步提高人们对这 u种人工林木材的认可程度及其市场竞争力 o就有必要对其应用于高
档装饰材料 !家具等的主要机械加工性能k横截 !刨削 !砂光 !钻孔 !榫眼加工 !成型铣削 !车削l进行测试和评
估 ∀本文将全面 !系统地测定红椎和西南桦人工林木材的机械加工性能 o同时为便于进行比较 o选取了天然
林阔叶材蒙古栎k Θυερχυσ µονγολιχαl为对照试材 o为实现红椎和西南桦人工林木材高附加值的加工利用提供
技术指导 ∀
t 材料与方法
111 试验材料
红椎和西南桦试材采自广西省凭祥市 o树龄为 uu年 o平均胸径均为 uu ¦°o本次研究试材取自于每株 x1v
∗ z1v °段 ∀红椎 x株 o试验时平均含水率为 |1wv h o基本密度为 s1w|t ª#¦°pv ~西南桦 w株 o试验时平均含
水率为 |1sz h o基本密度为 s1xss ª#¦°pv ~蒙古栎的规格为 }截面 wss °° ≅ ys °° o长为 u ° o共 w块 o试验时
平均含水率为 z1zx h o基本密度为 s1xtu ª#¦°pv ∀试件的尺寸和数量如表 t o完全随机处理 ∀
112 试验设备和方法
表 1 机械加工性能试验试件尺寸与数量
Ταβ .1 Σπεχιµεν διµενσιον ανδ νυµ βερσφορ
µαχηινινγ τεστινγ
项目
Œ·¨°
试件尺寸
≥³¨¦¬° ±¨
§¬°¨ ±¶¬²±
试件数量
≥³¨¦¬°¨ ±
±∏°¥¨µ¶
刨削 °¯ ¤±±¬±ª yus °° ≅ tts °° ≅ ux °° vs
砂光 ≥¤±§¬±ª vsx °° ≅ tts °° ≅ t| °° vs
钻孔 …²µ¬±ª vsx °° ≅ zy °° ≅ t| °° vs
成型铣削 ≥«¤³¬±ª vsx °° ≅ zy °° ≅ t| °° vs
榫眼加工 ²µ·¬¶¬±ª vsx °° ≅ zy °° ≅ t| °° vs
车削 ×∏µ±¬±ª tuz °° ≅ us °° ≅ us °° vs
横截 ≤µ²¶¶¦∏·¬±ª tts °° ≅ ux °° ys
刨削 }使用 Ž˜• 2xssƒt型自动进料两面刨床 o美国材料试
验协会标准tl要求在刨切时一次只能加工一个面 o因此在
加工中只使用了设备的上刀轴 ∀在刨削过程中 o保持刀具
参数不变 o切削前角为 usβ o刀片数k±∏°¥¨µ²©®±¬©¨ o‘Žl为
v o刀具楔角为 v|β o刀具转速kµ²·¤·¬±ª √¨ ²¯¦¬·¼ ²© ³¯¤±±¬±ª
¥¯¤§¨¶o• °l为 x sss µ#°¬±ptk侯新毅 ousswl ∀切削厚度选
择的 v个水平为 u1x ot1y和 s1{ °° o在每个切削厚度 o根据
板材用在不同场合其每英寸ku1xw ¦°l刀痕数k®±¬©¨ °¤µ®¶
³¨µ¬±¦«oŽ°Œl是不同的 o所以选用的每英寸ku1xw ¦°l刀
痕数为 us ows ow{ ∀根据公式 ƒ≥ € k‘Ž≅ • °lΠkŽ°Œ≅ tu
≅ ux1wlk⁄¤µµ¨¯¯ oussul o就可得出进料速度k©¨ §¨¶³¨ §¨oƒ≥l
分别为 t|1t o|1xu oz1|w °#°¬±pt ∀
tl „≥א ⁄tyyy2{z qusss q „±±∏¤¯ ¥²²®²© „≥א ¶·¤±§¤µ§¶q
砂光 }使用 • ≥2yx型宽带单架砂光机 o自动进料速度 x1{ °#°¬±pt o每次打磨厚度 s1x °°∀对每个试件
的两面进行砂光 o其中一面用 {s目和 tus目砂布先后砂光 o而另一面用 tus目砂纸砂 u遍 ∀然后采用
‹„‘⁄≠≥˜• ƒ ∞2vx„型手持式表面粗糙度测定仪测量砂光后试件的表面粗糙度k侯新毅 ousswl o并与刨削≈刨
刀转速 x sss µ#°¬±pt o每英寸ku1xw ¦°l刀痕数 ws o加工厚度 s1{ °° 后的粗糙度进行比较 ∀
钻孔 }采用 …tv≥型台钻 o带有沉割刀钻头 o主轴转速为v yss µ#°¬±pt o钻头直径 ux °° o钻头垂直于试件
表面 o进料均匀缓慢 o加工时应在试件下面垫有同一种树种的板材 o尽量使其与试件紧密接触 ∀
成型铣削 }使用立式单轴手工进料木工铣床 o主轴转速为 y sss µ#°¬±pt ∀先将试样按所需成型的形状
划线 o然后用细木工带锯k也称/线锯0l加工出外部轮廓 o接下来在铣床上一次铣削成型 o每种木材均采用顺
铣和逆铣 u种成型铣削方式 ∀成型铣削加工质量分成 v个部分k末端木纹 !与木纹平行 !与木纹交叉的对角
区域l分别进行评价k×∏µ±¨ µετ αλqot||| ~⁄¤√¬¶ot|yul ∀
榫眼加工 }使用 Žvtu型立式单轴连续榫眼槽机 o主轴转速为 u wss µ#°¬±pt ∀试验时 o先用 tu °°的钻
头加工圆孔 o再用 tu1x °°的方凿把圆孔加工成方孔 o加工时尽可能使榫眼两边垂直于木材纹理 o且另外两
tut 第 ts期
边平行于木材纹理 ∀在加工时试件下面要用同种树种的木材作为垫板 o并尽可能使其与试件之间紧密无间
隙k侯新毅 ousswl ∀
车削 }使用 ×≥2tus型专用木工车床 o采用直齿刀和靠模配合进行车削加工 o转速为 w uts µ#°¬±pt o纵向
刀架进给速度为 y °#°¬±pt o其最大加工量为 {1x °° o采用的是一次成型加工 ∀
横截 }使用 ‘• Š2vs型手动精截圆锯机测试横截性能 o锯片转速为 w sssµ#°¬±pt o直径为 vsx °° o厚度为
v °° o锯齿角 wβ o锯片最高点高出床面 xv °°∀其评价方法参照新西兰林业研究学院的评价标准tl ∀
113 机械加工质量的评价标准
木材主要机械加工性能项目的测试参照美国材料试验协会标准进行 ~横截性能的评价参照新西兰林业
科学研究院制定的标准 ∀每种加工性能均依据加工试样产生缺陷的破坏程度以及缺陷对后续加工可能造成
的影响水平 o参照上述标准将每块试材的加工质量分为 x个等级 o一级 }优 o不存在缺陷 ~二级 }良 o存在其
轻微缺陷 o可通过砂纸轻磨消除 ~三级 }中 o存在较大的轻微缺陷 o还可通过砂纸打磨消除 ~四级 }较差 o深 !
大缺陷 o很难消除 ~五级 }极差 o限制使用 ∀
然后采用加权积分 o即一级为 x分 !二级为 w分 !三级为 v分 !四级为 u分 !五级为 t分 o分别乘以各自的
百分率 o得到的和为该项加工性能的质量等级值 o并以此来比较树种间或不同加工条件下各项性能指标的优
劣 o进一步将此质量等级值划分为优kw ∗ xl !良kv ∗ wl !中ku ∗ vl !差kt ∗ ul和劣ks ∗ tl o以此确定各项性能
的质量等级 ∀
表 2 西南桦 !红椎和蒙古栎木材刨削各级比率
Ταβ .2 Περχεντ οφ γραδε 1 ∗ 5 σαµ πλε φορ Β . αλνοιδεσ , Χ . ηψστριξ ανδ Θ . µονγολιχα αφτερ πλαννινγ
等级
Šµ¤§¨
树种
≥³¨¦¬¨¶
Ž°Œk加工厚度 u1x °°
¤¦«¬±¬±ª·«¬¦®±¨ ¶¶u1x °°l
Ž°Œk加工厚度 t1y °°
¤¦«¬±¬±ª·«¬¦®±¨ ¶¶t1y °°l
Ž°Œk加工厚度 s1{ °°
¤¦«¬±¬±ª·«¬¦®±¨ ¶¶s1{ °°l
us ws w{ us ws w{ us ws w{
西南桦 Β q αλνοιδεσ ts t{1us uy1zs xs xs xw1xw ts
一级
‘²qt 红椎 Χqηψστριξ |1|s uv vy1vs uz1vs t{1us us
蒙古栎 Θqµονγολιχα vs ys zx us wx1wx zs ts xs
西南桦 Β qαλνοιδεσ zs yv1ys wy1ys vy1vy xs xs |s1|s wx1wy |s
二级
‘²qu 红椎 Χqηψστριξ ts yu1|s uv uz1vs xv1ys yu1ys xw1xs yv1ys ys
蒙古栎 Θqµονγολιχα ts ws ux xs xw1xx vs {s |s xs
西南桦 Β qαλνοιδεσ ts t{1us uy1zs yv1yw |1ts
三级
‘²qv 红椎 Χqηψστριξ xs uz1us xw wx1ws |1ts wx1xs t{1us us
蒙古栎 Θqµονγολιχα vs vs us
西南桦 Β qαλνοιδεσ ts
四级
‘²qw 红椎 Χqηψστριξ vs uz1vs
蒙古栎 Θqµονγολιχα vs
西南桦 Β qαλνοιδεσ
五级
‘²qx 红椎 Χqηψστριξ ts
蒙古栎 Θqµονγολιχα
tl ‘¨ º  ¤¨¯¤±§ƒ²µ¨¶·• ¶¨¨¤µ¦«Œ±¶·¬·∏·¨ ·§qusss q„ ¦²°³¤µ¤·¬√¨ ¶·∏§¼ ²© ‘¨º  ¤¨¯¤±§³¬±¨ ¤±§¶¨¯¨ ¦·¨§¶²∏·«¨¤¶·„¶¬¤± ¶³¨¦¬¨¶q
u 结果与讨论
211 刨削
从表 u可知 o对西南桦木材而言 o当刨削厚度为 u1x °°时 o一级所占比率随着每英寸ku1xw ¦°l刀痕数
kŽ°Œl增大而递增 o而一 !二级试件所占的比率都在 {s h左右 ~当加工厚度为 t1y °°和 s1{ °° oŽ°Œ为 us
时 o加工厚度为 t1y °°的一 !二级试件比率要小于加工厚度 s1{ °°的一 !二级试件比率 oŽ°Œ为 ws和 w{
的一 !二级试件比率均为 tss h ∀产生的缺陷主要包括 }削片沟痕 !削片痕 !啃头和波纹 ∀对于红椎木材来
说 o当 Ž°Œ为 us时 o加工厚度越小其一 !二级试件比率就越大 ~当 Ž°Œ为 ws和 w{ o加工厚度 t1y °°和
s1{ °°时 o一 !二级试件比率均大于 {s h o甚至达到 tss h ~而加工厚度 u1x °° oŽ°Œ为 w{的一 !二级试件
uut 林 业 科 学 ww卷
比率仅有 wy h o小于 Ž°Œ为 ws一 !二级试样比率 ~加工厚度为 t1y °° oŽ°Œ为 w{时 o一 !二级刨削试样比
率最大 o其值为 tss h ∀产生的缺陷类型与西南桦的相同 o主要包括 }削片沟痕 !削片痕 !啃头和波纹 ∀对蒙
古栎木材进行刨削时 o无论哪一种加工厚度 oŽ°Œ为 w{和 ws的蒙古栎一 !二级试件比率均为 tss h ~当
Ž°Œ为 us时 o加工厚度越小 o其一 !二级试件所占的比率越大 ∀主要产生的缺陷包括 }削片沟痕 !凹凸纹理
和波纹 ∀
从刨削质量 !木材利用率和加工效率 v方面考虑 o根据上述试验结果得出 o在转速为 x sss µ#°¬±pt !加工
厚度为 s1{ °°时 oŽ°Œ为 ws的加工工艺最佳 ∀在此条件下比较西南桦 !红椎和蒙古栎木材的刨削性能 o对
每种木材进行等级积分加权 o得出西南桦 !红椎和蒙古栎的刨削质量等级值分别为 w1xx ow1ss和 w1ts ∀
212 砂光
v种木材经过 {s目和 tus目砂纸先后砂光后其结果如表 v所示 ∀ „≥א 标准要求以一级试件的比率作
为衡量其砂光性能好坏的指标 o在本次试验中 o西南桦 !红椎和蒙古栎的一级试件比率分别是 x|1vz h !
yx1ys h和 xz1tv h o其表面主要缺陷有毛刺和发黑 ∀另一种砂光工艺是 tus目砂纸砂光 u遍 o由结果表 w可
知 o所有树种木材的一级试件比率均要小于前一种工艺下的比率 ∀
表 3 砂光(80 ∗ 120)后一级和二级试件比率
Ταβ .3 Περχεντ οφ Νο .1 ανδ Νο .2 σαµ πλεσ
αφτερ σανδινγ(80 ∗ 120) h
等级
Šµ¤§¨
西南桦
Β q αλνοιδεσ
红椎
Χq ηψστριξ
蒙古栎
Θq µονγολιχα
一级 ‘²qt x|1vz yx1ys xz1tv
二级 ‘²qu ws1yv vw1ws wu1{z
表 4 砂光(120 ∗ 120)后一 !二 !三级试件比率
Ταβ .4 Περχεντ οφ Νο .1 ∗ 3 σαµ πλεσ
αφτερ σανδινγ(120 ∗ 120) h
等级
Šµ¤§¨
西南桦
Β q αλνοιδεσ
红椎
Χq ηψστριξ
蒙古栎
Θq µονγολιχα
一级 ‘²qt wv1zx vw1v{ v|1u|
二级 ‘²qu xv1tv xv1tv yt1zt
三级 ‘²qv v1tv tu1xs
图 t v种木材经 {s ∗ tus目砂光后 • ¤曲线
ƒ¬ªqt • ²∏ª«±¨ ¶¶¦∏µ√¨©²µ·«µ¨¨¶³¨¦¬¨¶
¤©·¨µ{s ∗ tus ¶¤±§¬±ª
图 u v种木材经 tus ∗ tus目砂光后 • ¤曲线
ƒ¬ªqu •²∏ª«±¨ ¶¶¦∏µ√¨ ©²µ·«µ¨¨¶³¨¦¬¨¶¤©·¨µtus ∗ tus ¶¤±§¬±ª
图 v v种木材经刨削后 • ¤曲线
ƒ¬ªqv •²∏ª«±¨ ¶¶¦∏µ√¨ ©²µ·«µ¨¨¶³¨¦¬¨¶¤©·¨µ³¯¤±±¬±ª
采用 ‹„‘⁄≠≥˜• ƒ ∞2vx„型手持式表面粗糙度测定仪
测量砂光后试件表面 v个不同位置的表面轮廓算术平均偏
差k•¤l值 o其评定长度为 ts °°∀图 t是西南桦 !红椎和蒙
古栎 v种木材经过 {s目和 tus目先后砂光后的 •¤曲线 o其
平均值分别为 t1txu ot1vyu和 t1|ww Λ° ~图 u是经过 tus目
砂光 u 遍后的 •¤曲线 o其平均值分别为 t1vy| ot1ys{ 和
t1x{{ Λ° ~图 v是经刨削kŽ°Œ为 ws o加工厚度 s1{ °° o主
轴转速 x sss µ# °¬±pt l后的 •¤曲线 o其平均值分别为
u1tvz ot1z{v和 t1uy| Λ°∀
由图 t ∗ v可知 o西南桦和红椎木材经 {s目和 tus目砂
纸先后砂光后 o其 •¤的平均值要比经 tus目砂纸砂光 u遍
的小 o其波动程度也要小 o而蒙古栎的情况恰恰相反 ~蒙古
栎经刨削k刨刀转速 x sssµ#°¬±pt oŽ°Œ为 ws o加工厚度 s1{ °°l处理后表面质量要优于经过砂光k{s和 tus
目l后的表面 ∀
vut 第 ts期
v种木材经过 {s目和 tus目砂纸先后砂光后 o通过加权积分得到西南桦 !红椎和蒙古栎木材的砂光性能
质量等级值 o其值分别为 w1x| ow1xy和 w1xz ov种树种木材的砂光性能等级都是优 ∀
213 钻孔
对西南桦 !红椎和蒙古栎木材试样采用带有圆形沉割刀的钻头进行中心钻孔加工 o加工后获得一级比率
分别为 zz1x| h o{v1vv h和 {t1sv h o一 !二级试样比率均高达 tss h ov种树种表现出优良的钻孔质量 ∀
孔的上周缘的加工质量明显优于下周缘 o在下周缘经常出现轻微毛刺缺陷 o通过加权积分 o得到西南桦 !
红椎和蒙古栎木材的钻孔性能质量等级值分别为 w1{v ow1{t和 w1z{ o均属于优等 ∀
214 成型铣削
成型铣削试验结果如表 x所示 o在 u种加工方式下 o统计成型面的 v个不同区域试件比率 ∀
表 5 成型铣削试验一级 ,一 !二级试样比率
Ταβ .5 Περχεντ οφ Νο .1 ανδ Νο .1 , 2 σαµ πλεσφορ σηαπινγ h
树种
≥³¨¦¬¨¶
加工方式
¤¦«¬±¬±ª
平行面 °¤µ¤¯¯¨ ¯¶∏µ©¤¦¨ 对角面 ⁄¬¤ª²±¤¯ ¶∏µ©¤¦¨ 端面 ∞±§¶∏µ©¤¦¨
一级
‘²qt
一 !二级
‘²qt ¤±§‘²qu
一级
‘²qt
一 !二级
‘²qt ¤±§‘²qu
一级
‘²qt
一 !二级
‘²qt ¤±§‘²qu
西南桦 顺铣 ≤¯ ²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª |y1z tss zy1z tss us |y1z
Β qαλνοιδεσ 逆铣 ≤²∏±·¨µ2¦¯²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª |v1v |y1y {s tss
红椎 顺铣 ≤¯ ²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª z|1v tss wt1w tss tv1{ y|
Χqηψστριξ 逆铣 ≤²∏±·¨µ2¦¯²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª |y1y tss uw1t |y1x
蒙古栎 顺铣 ≤¯ ²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª {u1{ tss z|1v tss v1w {u1{
Θq µονγολια 逆铣 ≤²∏±·¨µ2¦¯²¦®º¬¶¨ °¬¯¯¬±ª {u1{ tss us1z y|
通过表 x可以比较得到 ov种木材在不同区域内应采用不同成型铣削方式 o西南桦在平行区应该采用顺
铣 o对角区和端面可采用逆铣 ~红椎在平行区和端面应采用逆铣 o对角区采用顺铣 ~蒙古栎的 v个区域均采
用顺铣 ∀由最佳的成型铣削方式 o得到每种木材不同的区域的质量等级 ∀成型铣削过程中产生的缺陷有毛
状纹理 !擦痕 !灼烧和毛刺 ∀
表 6 3 种树种在平行面 !对角面和端面最优成型铣削
质量等级值以及平均质量等级
Ταβ .6 Τηε οπτιµιζεδ σηαπινγ θυαλιτψ γραδε ϖαλυε οφ τηρεε σπεχιεσ
ιν παραλλελ, διαγοναλ, ενδ συρφαχε ανδ µεαν ϖαλυε
等级
Šµ¤§¨
西南桦
Β q αλνοιδεσ
红椎
Χq ηψστριξ
蒙古栎
Θq µονγολιχα
端面质量等级值
׫¨ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²© ±¨§¶∏µ©¤¦¨ w1u v1s v1|
对角面质量等级值
׫¨ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²©§¬¤ª²±¤¯ ¶∏µ©¤¦¨ w1{ w1w w1{
平行面质量等级值
׫¨ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²©³¤µ¤¯¯¨ ¯¶∏µ©¤¦¨ x1s x1s w1{
平均值质量等级值
׫¨ ªµ¤§¨ ° ¤¨± √¤¯∏¨ ²©·«µ¨¨¶∏µ©¤¦¨ w1z w1t w1x
研究表明 }在平行区 !对角
区和端面上 o平行区域成型铣削
质量最好 o其次是对角区 o端面的
成型铣削性能最差 ~通过对上述
v个区域的平均等级值进行计
算 o得出 v个树种总成型铣削质
量等级值 o如表 y所示 o西南桦 !
红椎和蒙古栎 v种树种木材成型
铣削性能均属于优 o其等级值分
别为 w1z ow1t和 w1x ∀
215 榫眼加工
试验结果如表 z所示 o按照
表 7 榫眼加工后各等级试样所占的比率
Ταβ .7 Περχεντ οφ γραδε 1 το 4 σαµ πλε φορ τηρεε σπεχιεσ αφτερ µ ορτισινγ h
树种 ≥³¨¦¬¨¶ 一级 ‘²qt 二级 ‘²qu 三级 ‘²qv 四级 ‘²qw
西南桦 Β q αλνοιδεσ wx1ss uv1vv ut1yz ts1ss
红椎 Χq ηψστριξ tv1z| us1y| xs1ss tx1xu
蒙古栎 Θq µονγολιχα y{1|z uu1wt y1|s t1zu
„≥א 标准要求统计一 !二 !三级
试样 o蒙古栎木材表现出最好的
榫眼加工性能 o其一 !二 !三级试
样比率高达 |{1v{ h o其次是西
南桦木材 o其一 !二 !三级试样比
率达到 |s1ss h o红椎木材榫眼
加工性能稍差 o一 !二 !三级试样比率为 {w1w{ h ∀主要产生的缺陷有毛刺 !撕裂和压溃 ∀
试验结果表明 }榫眼上周缘的加工质量好于下周缘 o下周缘主要产生撕裂缺陷 ~内壁在平行纹理面光
滑 o而在垂直纹理面方向存在压溃缺陷 ~采用比率加权得出 v种木材的榫眼加工性能质量等级值 o则结果就
更为明显 o西南桦 !红椎和蒙古栎的榫眼加工质量等级值分别为 w1sv ov1vv和 w1x| ∀
wut 林 业 科 学 ww卷
216 车削
„≥א 标准要求把所有试件分成五级 o计算一 !二 !三级试件比率 o比较木材车削性能 ∀各等级比率见表
{ o其中产生的缺陷有表面切痕 !纹理撕裂和崩角 ∀西南桦和红椎这 u种人工林木材的车削性能质量等级值
分别为 v1s|和 v1ts o蒙古栎车削性能质量等级值为 u1zv ∀
表 8 车削后 1 ∗ 5 等级试件比率
Ταβ .8 Περχεντ οφ γραδε 1 το 5 σαµ πλεσ αφτερ τυρνινγ h
树种 ≥³¨¦¬¨¶ 一级 ‘²qt 二级 ‘²qu 三级 ‘²qv 四级 ‘²qw 五级 ‘²qx
西南桦 Β q αλνοιδεσ t1z| ww1yw uv1ut ut1wv {1|v
红椎 Χq ηψστριξ t1ys vx1w{ wt1|w tu1|s {1sy
蒙古栎 Θq µονγολιχα s1ss tw1u| xs1ss vs1vy x1vy
217 横截
v种木材试件的上部
及前边的横截效果等级都
很好 o试件外表及下部和
后边的试验结果见表 | o
其中存在的缺陷有崩茬和
撕裂 ∀
图 w 西南桦机械加工性能质量等级值
ƒ¬ªqw ±∏¤¯¬·¼ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²© °¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¬¨¶©²µ Β q αλνοιδεσ
表 9 横截后各等级试件比率
Ταβ .9 Περχεντ οφ διφφερεντ γραδεσσαµ πλεσ
αφτερ χροσσχυττινγ h
树种
≥³¨¦¬¨¶
一级
‘²qt
二级
‘²qu
三级
‘²qv
西南桦 Β q αλνοιδεσ yy1z vs1xy u1z{
红椎 Χq ηψστριξ xu1|w ww1tu u1|w
蒙古栎 Θq µονγολιχα vz1xs ys1|w t1xy
通过对各等级试件比率进行加权积分 o得到横截性
能等级值 o西南桦 !红椎和蒙古栎木材经横截后 o综
合等级值分别为 w1yw ow1xs和 w1vy ∀西南桦横截
性能最好 o红椎其次 o蒙古栎最差 o但横截性能均为
优 ∀
218 西南桦木材机械加工性能总结
从图 w所测性能质量等级可知 o西南桦人工林
木材优等级机械加工性能项目包括 }刨削 !砂光 !
钻孔 !成型铣削 !榫眼加工 !横截 ~良等测试项目
有 }车削 ∀与蒙古栎相比 o优良项目等级完全相
图 x 红椎机械加工性能质量等级值
ƒ¬ªqx ±∏¤¯¬·¼ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²© °¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¬¨¶©²µΧq ηψστριξ
同 ∀
219 红椎木材机械加工性能总结
从图 x可知 o红椎人工林木材优等级的加工性
能有 }刨削 !砂光 !钻孔 !成型铣削 !横截 ~良等加工
性能包括 }榫眼加工和车削 ∀与蒙古栎相比 o榫眼
加工性能稍差一点 o其他 y项等级范围均相同 ∀
2110 蒙古栎木材机械加工性能总结
从所有性能质量等级结果k图 yl可知 o蒙古栎
木材优等级性能有 }刨削 !砂光 !钻孔 !成型铣削 !
榫眼加工 !横截 o与西南桦木材的优等级完全相同 o
而车削性能为中级 ∀
2111 西南桦 !红椎和蒙古栎机械加工性能总结
总结上述 v点结论 o对每种木材机械加工性能
的质量等级值进行平均 o得到西南桦 !红椎和蒙古
栎的机械加工性能质量等级值分别为 w1vx ow1sz和
w1vuk图 zl ∀v种木材的机械加工性能质量等级均
为优 o西南桦比蒙古栎的机械加工性能要好 o红椎与蒙古栎相比略差 ∀因此 o从机械加工性能来看 o西南桦和
xut 第 ts期
图 y 蒙古栎机械加工性能质量等级值
ƒ¬ªqy ±∏¤¯¬·¼ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²© °¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¬¨¶©²µ Θq µονγολιχα
红椎人工林木材与蒙古栎一样 o是一种优良的实木
制品用材 o适用于制造高档家具与装饰用材等高附
加值产品 ∀
v 结论
tl 对于机械加工性能k刨削 !砂光 !钻孔 !成型
铣削 !榫眼加工 !车削 !横截l而言 o西南桦和蒙古栎
的车削性能分别为良和中 o其他 y项均属于优 ~而
红椎木材的车削和榫眼加工 u项性能为良 o其他 x
项性能为优 ∀
ul西南桦 !红椎和蒙古栎 v种木材机械加工性
能质量等级值分别为 w1vx ow1sz和 w1vu o同属为优
级 ∀表明西南桦和红椎人工林木材与蒙古栎一样 o
是一种优良的实木制品用材 o适用于制造高档家具
与装饰用材等高附加值产品 ∀
vl 根据成型铣削试验结果 o西南桦木材平行
区域宜采用顺铣的加工方法 o对角区和端面区域采
图 z v种木材综合机械加工性能质量等级值
ƒ¬ªqz ±∏¤¯¬·¼ ªµ¤§¨ √¤¯∏¨ ²©¦²°³µ¨«¨ ±¶¬√¨ °¤¦«¬±¬±ª³µ²³¨µ·¬¨¶©²µ·«µ¨¨¶³¨¦¬¨¶
用逆铣 ~红椎对角区宜采用顺铣的加工
方法 o平行区和端面区域宜采用逆铣 ~蒙
古栎的 v个区域均可采用顺铣方式加工 ∀
wl 西南桦和红椎木材经 {s目和 tus
目砂纸先后砂光后 o其轮廓算术平均偏差
k•¤l的平均值要比经 tus目砂纸砂光两
遍的小 o其波动程度也要小 o而蒙古栎的
情况恰恰相反 ~柞木经刨削k刨刀转速 x
sss µ# °¬±pt oŽ°Œ为 ws o加工厚度 s1{
°°l处理后表面质量要优于经过砂光k{s
至 tus目l后的表面 ∀
参 考 文 献
侯新毅 qussw1 三种桉树木材的机械加工和透明涂饰性能研究 q北京林业大学硕士学位论文 q
吕建雄 o林志远 o骆秀琴 o等 qussx1 红椎和西南桦人工林木材干缩特性的研究 q北京林业大学学报 ouzktl }y p | q
吕建雄 o骆秀琴 o蒋佳荔 o等 qussy1 红椎和西南桦人工林木材力学性质的研究 q北京林业大学学报 ou{kul }tt{ p tuu q
×∏µ±¨ µ≤ ° o≤²º± ⁄qt|||1 v种杨树木材机械加工性能的研究 q山东林业科技 okvl }tu p tz q
⁄¤µµ¨¯¯ • qussu1 ∂¤¯∏¨ ¤§§¨§«¤µ§º²²§°¤¦«¬±¬±ª¤±§³µ²¦¨¶¶¬±ªq„¶³¨ ± ∂¤¯∏¨§ „§§¨§ • ²µ®¶«²³ °¨ ¤¦¨ •¬√ µ¨o „…oƒ²µ¬±·¨® ≤¤±¤§¤ ≤²µ³q
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k责任编辑 石红青l
yut 林 业 科 学 ww卷