Un guide de base sur les propriétés du bois pour l'usinage CNC

Propriétés du bois pour l'usinage CNC
Jack Lie Expert en usinage CNC

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L'usinage CNC peut être utilisé pour fabriquer une large gamme de produits, y compris ceux en bois. Dans l'usinage CNC du bois, un bloc de bois est placé dans une machine CNC et un outil (tel qu'une toupie ou un tour) est utilisé pour couper et façonner le bois selon les instructions fournies par le programme informatique. Ce processus permet la production précise et efficace de formes et de conceptions complexes, et peut être utilisé pour créer une large gamme de produits en bois, des meubles et des armoires aux instruments de musique et à l'artisanat.

Pour optimiser le processus de coupe pour une efficacité ultime, de nombreux facteurs cruciaux doivent être pris en considération. Ici, nous allons spécifier les types de bois et les facteurs importants dans le processus d'usinage CNC.

Types de bois disponibles pour l'usinage CNC

Bois franc

Le bois dur est un type de bois qui provient d'arbres à feuilles caduques, qui sont des arbres qui perdent leurs feuilles chaque année. Les feuillus sont généralement plus denses, plus durables et plus chers que les résineux, qui proviennent de conifères. Quelques exemples d'arbres feuillus comprennent le chêne, l'érable et le cerisier. Les bois durs sont couramment utilisés dans les projets de meubles, de revêtements de sol et de menuiserie décorative. Ils sont également utilisés pour fabriquer une variété de produits tels que le papier, le placage et la pâte de bois.

Pour couper du bois dur avec une machine CNC, un programme informatique est utilisé pour entrer la conception souhaitée et la machine CNC utilise une variété d'outils de coupe, tels que des routeurs ou des fraises en bout, pour couper le bois dur à la forme souhaitée. Le bois dur est généralement fixé au lit de la machine CNC et l'outil de coupe est monté sur un bras mobile. Le bras déplace l'outil de coupe sur la surface du bois dur selon les instructions du programme informatique, créant des coupes précises avec un haut niveau de précision.

Bois tendre

Le résineux est un type de bois qui provient de conifères, qui sont des arbres qui portent des cônes et ont des feuilles en forme d'aiguilles ou d'écailles. Les résineux sont généralement moins denses, moins durables et moins chers que les feuillus, qui proviennent d'arbres à feuilles caduques. Quelques exemples d'arbres résineux comprennent le pin, l'épinette et le sapin. Les résineux sont couramment utilisés dans la construction, car ils sont solides et faciles à travailler. Le bois résineux est utilisé pour fabriquer des meubles ou est principalement utilisé pour les produits en papier, les portes et les vitres.

Le tableau ci-dessous conclut la dureté Janka de vingt types de bois courants.

Dureté Janka de 20 essences de bois

Nom Dureté Impériale Janka
Balsa 90
Buckeye, Jaune 350
Saule, noir 360
Pin, Sucre 380
Peuplier de l'Est 430
Châtaigne, Américaine 540
Pin, Rouge 560
Douglas-Fir, intérieur nord 600
bouleau, gris 760
Frêne, Noir 850
Cèdre rouge de l'Est 900
Cerise, noir américain 950
Noyer, Noir 1010
hêtre américain 1300
Chêne, Blanc 1360
Sucre d'érable 1450
Pomme 1730
Cerise, Brailian 2350
olive 2700
Palissandre, Indien 3170

Les outils et techniques de coupe spécifiques utilisés pour couper du bois résineux avec une machine CNC peuvent varier en fonction du type et de l'épaisseur du bois résineux, ainsi que de la finition souhaitée. En général, les bois plus tendres peuvent nécessiter l'utilisation d'outils de coupe plus tranchants et des vitesses de coupe plus lentes pour éviter les déchirures ou les éclats du bois.

Bois d'ingénierie

Le bois d'ingénierie, également appelé bois composite, bois synthétique ou panneau manufacturé, est un type de produit en bois fabriqué à partir de fibres, de particules ou de brins de bois liés avec une résine ou un autre agent de liaison. Il existe plusieurs types de bois d'ingénierie, notamment le contreplaqué, les panneaux de particules et les panneaux de fibres.

  • Contre-plaqué est fabriqué à partir de fines couches de placage de bois qui sont collées ensemble, le grain de chaque couche étant perpendiculaire à celui d'à côté. Cela donne au contreplaqué sa résistance et le rend moins sujet au gauchissement et au fendillement que le bois massif.
  • Panneaux de particules est fabriqué à partir de copeaux de bois, de copeaux et de sciure de bois mélangés à un liant de résine et pressés en feuilles. C'est une alternative peu coûteuse au contreplaqué, mais il n'est pas aussi solide ou durable.
  • Panneau de fibres est fabriqué à partir de fibres de bois qui sont mélangées à un liant de résine et formées en feuilles. Il est disponible en différentes densités et est utilisé pour une large gamme d'applications, y compris les revêtements de sol, les armoires et les meubles.

Les produits en bois d'ingénierie sont généralement moins chers que le bois massif et sont souvent utilisés comme substitut du bois massif dans la construction et d'autres applications. Ils peuvent également être plus stables et plus faciles à travailler que le bois massif, car ils sont moins sujets au gauchissement, au fendillement et au rétrécissement.

La machine CNC peut être programmée pour effectuer une large gamme de coupes, y compris des lignes droites, des courbes et des formes complexes. Il peut également être programmé pour faire plusieurs copies du même design. La précision des coupes et la capacité de produire des pièces en série font des machines CNC une méthode efficace et rentable pour créer des produits en bois d'ingénierie.

Que faut-il prendre en compte dans le travail du bois CNC ?

En raison des propriétés uniques des différents types de bois, plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de l'utilisation du bois pour l'usinage CNC :

  1. Densité
    Les bois plus durs et plus denses sont plus difficiles à usiner, car ils nécessitent plus de force de coupe et produisent plus d'usure sur les outils de coupe. Les bois plus tendres et moins denses sont plus faciles à usiner, mais ils peuvent ne pas être aussi solides ou durables.
  2. Force
    La résistance du bois varie en fonction de l'essence, du sens du grain et de la teneur en humidité. Il est important de tenir compte de la résistance du bois lors de la conception de pièces qui seront soumises à des charges ou à des contraintes.
  3. Stabilité
    Le bois est un matériau hygroscopique, ce qui signifie qu'il absorbe et libère l'humidité de l'air. Cela peut entraîner une dilatation et une contraction du bois, entraînant des changements dimensionnels. Il est important de tenir compte de la teneur en humidité du bois et de l'humidité relative de l'environnement d'usinage pour assurer la stabilité dimensionnelle.
  4. Usinabilité
    Certains bois sont plus faciles à usiner que d'autres en raison de leurs propriétés physiques et mécaniques. Par exemple, les bois tendres sont généralement plus faciles à usiner que les bois durs, mais ils peuvent ne pas être aussi solides ou durables.
  5. Finir
    La finition de surface du bois peut être améliorée en utilisant des outils de coupe tranchants et en appliquant une finition après usinage. Le ponçage et l'application d'une finition peuvent également aider à sceller le bois et à le protéger de l'humidité.
  6. Outillage
    Le choix des outils de coupe est important lors de l'usinage du bois. Les outils en acier rapide (HSS) et en carbure sont les plus couramment utilisés pour l'usinage du bois. Les outils HSS sont moins chers et peuvent être utilisés pour les bois plus tendres, mais ils ne sont pas aussi durables que les outils en carbure, qui sont plus chers mais peuvent être utilisés pour une plus large gamme de bois.
  7. Teneur en humidité (MC)
    La teneur en humidité (MC) est l'un des facteurs les plus cruciaux à prendre en compte lors de la transformation du bois. Un problème courant avec la construction de tout ce qui est en bois est sa tendance à se déformer. Les changements d'humidité dans l'air affectent certainement la teneur en humidité du bois. Toute modification de la teneur en humidité (qu'elle augmente ou diminue) aura un impact sur la structure de la pièce. C'est pourquoi vous devez tenir compte du type d'humidité auquel le produit sera exposé là où il sera finalement placé.
  8. Noeuds
    Un nœud est une branche ou une partie de branche qui a été incorporée au tronc. Les propriétés mécaniques du bois sont affectées par les nœuds du fait de l'interruption de la continuité et du changement de direction des fibres de bois qui leur sont liées. Ces propriétés sont plus faibles dans cette partie du bois car les fibres autour des joints sont tordues, provoquant des concentrations de contraintes. Pendant le processus de séchage, des « fissures » (fissures dues au retrait) se produisent souvent autour des nœuds. La résistance et la dureté perpendiculaires au grain sont des exceptions aux propriétés mécaniques inférieures en général. En raison de ces deux dernières exceptions, pour éviter les charges de choc, il est recommandé de réduire les paramètres de travail du bois lorsqu'il s'agit de parties nouées de la pièce.
  9. Taille d'un grain
    Le bois à grosses fibres de cellulose est appelé à grain grossier (chêne et frêne) et le bois à fibres plus petites et moins nombreuses est appelé à grain fin (pin et érable). Le bois résineux a souvent un grain fin et est donc façonné pour être plus facile à traiter car il contient moins de fibres solides à couper. Il convient de noter que tous les résineux ne sont pas à grain fin et que tous les feuillus ne sont pas à grain grossier.

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