CNC 機械加工は、木材を含む幅広い製品の製造に使用できます。 木材の CNC 加工では、木材のブロックを CNC マシンに配置し、ツール (ルーターや旋盤など) を使用して、コンピューター プログラムによって提供される指示に従って木材を切断および成形します。 このプロセスにより、複雑な形状やデザインを正確かつ効率的に製造することができ、家具やキャビネットから楽器や工芸品まで、幅広い木製品を作成するために使用できます。
究極の効率のために切断プロセスを最適化するには、考慮すべき重要な要素がたくさんあります。ここでは、CNC 加工プロセスにおける木材の種類と重要な要素を指定します。
CNC 加工に使用できる木材の種類
ハードウッド
広葉樹は、毎年葉を失う木である落葉樹に由来する木材の一種です。一般に、広葉樹は、針葉樹に由来する針葉樹よりも密度が高く、耐久性が高く、高価です。広葉樹の例としては、オーク、カエデ、チェリーなどがあります。広葉樹は、家具、フローリング、および装飾的な木工プロジェクトで一般的に使用されています。また、紙、ベニヤ、木材パルプなどのさまざまな製品の製造にも使用されます。
CNC マシンで広葉樹を切断するには、コンピューター プログラムを使用して目的のデザインを入力し、CNC マシンはルーターやエンド ミルなどのさまざまな切削ツールを使用して、広葉樹を目的の形状に切断します。通常、広葉樹は CNC マシンのベッドに固定され、切削工具は可動アームに取り付けられます。コンピューター プログラムの指示に従って、アームが硬材の表面上で切削工具を動かし、高精度で正確な切削を行います。
針葉樹
針葉樹は針葉樹に由来する木材の一種です。針葉樹は、円錐形を持ち、針状または鱗状の葉を持つ木です。一般に針葉樹は、落葉樹に由来する広葉樹よりも密度が低く、耐久性が低く、安価です。針葉樹の例としては、マツ、トウヒ、モミなどがあります。針葉樹は、丈夫で加工しやすいため、一般的に建設に使用されます。針葉樹は家具の製造に使用されるか、主に紙製品、ドア、窓ガラスに使用されます。
下の表は、一般的な 20 種類の木材のジャンカ硬度をまとめたものです。
20種類の木のジャンカ硬度
| 名前 | ジャンカインペリアル硬さ |
|---|---|
| バルサ | 90 |
| バックアイ、イエロー | 350 |
| ウィロー、ブラック | 360 |
| 松、砂糖 | 380 |
| コットンウッド、東部 | 430 |
| 栗、アメリカ | 540 |
| 松、赤 | 560 |
| ダグラス・ファー、インテリア・ノース | 600 |
| バーチ、グレー | 760 |
| アッシュ、ブラック | 850 |
| シダー、イースタンレッド | 900 |
| チェリー、アメリカンブラック | 950 |
| ウォールナット、ブラック | 1010 |
| ブナ、アメリカン | 1300 |
| オーク、ホワイト | 1360 |
| メープル、シュガー | 1450 |
| アップル | 1730 |
| チェリー、ブレイリアン | 2350 |
| オリーブ | 2700 |
| ローズウッド、インディアン | 3170 |
CNC マシンで針葉樹を切断するために使用される特定の切断ツールと技術は、針葉樹の種類と厚さ、および目的の仕上げによって異なります。一般に、柔らかい木材は、木材の引き裂きや分裂を防ぐために、より鋭い切削工具を使用し、切削速度を遅くする必要があります.
エンジニアードウッド
合成木材、人工木材、または製造されたボードとも呼ばれるエンジニアリングウッドは、樹脂または他の結合剤で結合された木材繊維、粒子、またはストランドから作られる木材製品の一種です。合板、パーティクルボード、ファイバーボードなど、いくつかの種類の人工木材があります。
- 合板 は、隣の層と直角に走る各層の木目と一緒に接着された木製ベニヤの薄い層から作られています。これにより、合板に強度が与えられ、無垢材よりも反りや割れが発生しにくくなります。
- パーチクルボード 木材チップ、削りくず、おがくずを樹脂バインダーと混ぜ合わせ、シートにプレスして作られています。合板に代わる低コストの代替品ですが、強度や耐久性は劣ります。
- 繊維板 木質繊維に樹脂バインダーを混ぜてシート状に成形したものです。さまざまな密度があり、フローリング、キャビネット、家具など、幅広い用途に使用されています。
加工木材製品は、一般に無垢材よりも安価であり、建設やその他の用途で無垢材の代替品としてよく使用されます。また、反り、割れ、収縮が少ないため、無垢材よりも安定して扱いやすくなります。
CNC マシンは、直線、曲線、複雑な形状など、さまざまなカットを作成するようにプログラムできます。また、同じデザインの複数のコピーを作成するようにプログラムすることもできます。カットの精度と部品の大量生産能力により、CNC マシンは、加工木材製品を作成するための効率的で費用対効果の高い方法となっています。
CNC木工で考慮すべきことは何ですか?
さまざまな種類の木材の固有の特性により、CNC 加工に木材を使用する際に考慮すべき要素がいくつかあります。
- 密度
より硬くて密度の高い木材は、より大きな切削力を必要とし、切削工具の摩耗が増えるため、機械加工がより困難になります。柔らかく密度の低い木材は機械加工が容易ですが、強度や耐久性に劣る場合があります。 - 力
木材の強度は、樹種、木目の方向、含水率によって異なります。負荷や応力がかかる部品を設計する際には、木材の強度を考慮することが重要です。 - 安定
木材は吸湿性材料であり、空気中の水分を吸収および放出します。これにより、木材が膨張および収縮し、寸法が変化する可能性があります。寸法安定性を確保するには、木材の含水率と加工環境の相対湿度を考慮することが重要です。 - 機械加工性
一部の木材は、物理的および機械的特性により、他の木材よりも機械加工が容易です。たとえば、針葉樹は一般に広葉樹よりも機械加工が容易ですが、強度や耐久性に劣る場合があります。 - 終了
木材の表面仕上げは、鋭利な切削工具を使用し、機械加工後に仕上げを施すことで改善できます。紙やすりで磨いたり仕上げを施したりすることで、木材を密封し、湿気から保護することもできます。 - ツーリング
木材を加工する場合、切削工具の選択は重要です。高速度鋼 (HSS) および超硬工具は、木材加工に最も一般的に使用されています。 HSS ツールは安価で、より柔らかい木材に使用できますが、より高価ですが幅広い木材に使用できる超硬ツールほど耐久性はありません。 - 水分含有量 (MC)
含水率 (MC) は、木材を加工する際に考慮すべき最も重要な要素の 1 つです。木材で何かを構築する際の一般的な問題は、反りやすいことです。空気中の水分の変化は、木材の含水量に確実に影響します。水分含有量の変化 (増加または減少) は、ワークピースの構造に影響を与えます。このため、製品が最終的に配置される場所にさらされる湿気の種類を考慮する必要があります。 - 結び目
結び目は、幹に組み込まれた枝または枝の一部です。木材の機械的特性は、連続性の中断とそれに関連する木材繊維の方向の変化の結果として、節によって影響を受けます。これらの特性は、接合部の周りの繊維がねじれて応力集中を引き起こすため、木材のこの部分では低くなります。乾燥の過程で、節の周りに「チェック」（収縮によるひび割れ）が発生することがよくあります。粒子に垂直な強度と硬度は、一般に機械的特性が低下する例外です。後者の 2 つの例外のため、衝撃荷重を避けるために、工作物の節のある部分を扱うときは木工パラメーターを減らすことをお勧めします。 - 粒度
大きなセルロース繊維を含む木材は粗い木目 (オークとアッシュ) と呼ばれ、繊維が小さく繊維が少ない木材は細かい木目 (マツとカエデ) と呼ばれます。針葉樹は多くの場合、きめが細かいため、切断する強力な繊維があまり含まれていないため、加工しやすい形状になっています。すべての針葉樹がきめが細かく、すべての広葉樹が粗いわけではないことに注意してください。
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