Dominando Características da Madeira para Fresamento CNC de Precisão

Maquinistas frequentemente confundem madeira por ser um "material de fácil usinagem" durante o fresamento CNC de madeira por causa de quão mais macio o material é que o metal. Em algum sentido isso é verdade, pois você pode programar parâmetros de corte de madeira no fresamento CNC com taxas de avanço muito mais altas comparadas à maioria dos metais. Por outro lado, no entanto, a madeira tem muitas propriedades únicas que precisam ser contabilizadas para otimizar o processo de corte para máxima eficiência.

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Tipos de Madeira para Fresamento CNC

Existem 3 categorias principais de madeira para marcenaria: madeira dura, madeira macia e madeira engenheirada.

Madeira Dura

A definição textbook de uma árvore de madeira dura é uma angiosperma, mais comumente referida como árvore de folha larga. Alguns exemplos seriam carvalho, bétula e ácer. Estes tipos de árvores são frequentemente usados para fazer móveis de alta qualidade, decks, pisos e componentes de construção.

Madeira Macia

Uma madeira macia é uma árvore conífera, às vezes conhecida como gimnosperma. Estas são tipicamente menos densas que madeiras duras e são portanto associadas a serem mais fáceis de usinar. Não deixe o nome enganar você: algumas madeiras macias são mais duras que algumas madeiras duras. As Tabelas de Velocidades e Avanços da Harvey Tool para sua oferta de Fresas Específicas para Material de Madeira são categorizadas por dureza Janka exatamente por esta razão. A dureza Janka é uma escala de dureza modificada com um teste especificamente desenhado para classificar tipos de madeira.

Madeira macia é usada para fazer móveis, mas também pode ser usada para portas, painéis de janela e produtos de papel. Alguns exemplos são pinho e cedro. A Tabela 1 lista 20 madeiras comuns com sua dureza Janka.

Nome Comum:	Dureza Janka Imperial:
Balsa	90
Olho-de-cabra, Amarelo	350
Salgueiro, Preto	360
Pinho, Açúcar	380
Algodão, Oriental	430
Castanha, Americana	540
Pinho, Vermelho	560
Douglas-Fir, Interior Norte	600
Bétula, Cinza	760
Freixo, Preto	850
Cedro, Vermelho Oriental	900
Cerejeira, Preta Americana	950
Nogueira, Preta	1010
Faia, Americana	1300
Carvalho, Branco	1360
Ácer, Açúcar	1450
Maçã	1730
Cerejeira, Brasileira	2350
Oliveira	2700
Jacarandá, Indiano	3170

Madeiras Engenheiradas

Madeira engenheirada, ou madeira compósita, é qualquer tipo de fibra de madeira, partícula ou material de fio mantido junto com um adesivo ou agente aglutinante. Embora alguns destes materiais sejam mais fáceis de usinar que madeiras sólidas, o adesivo mantendo o material junto pode ser extremamente abrasivo. Isso pode causar desgaste prematuro da ferramenta e criar dificuldades no fresamento CNC de madeira. É importante notar que alguns tipos de madeiras engenheiradas são mais difíceis de usinar que outros, especificamente aqueles com maior quantidade de material aglutinante. Estes tipos devem ser programados com velocidades e avanços menos agressivos. Por exemplo, fibra de média densidade (MDF) é mais difícil de usinar que compensado, mas muito mais fácil que fenólico.

Propriedades da Madeira

Tamanho do Grão

Tecnicamente falando, a madeira pode ser considerada um material compósito natural pois consiste em fibras de celulose fortes e flexíveis mantidas juntas por uma matriz semelhante a cola mais rígida composta de lignina e hemicelulose. Se você pensar em termos de construção, as fibras de celulose seriam a vergalhão de aço, e o concreto seria a lignina e hemicelulose. Madeira com fibras de celulose grandes são consideradas de grão grosso (carvalho e freixo). Madeiras que têm fibras menores e em menor quantidade são consideradas de grão fino (pinho e ácer). Madeiras macias tendem a ser de grão fino e são portanto estereotipadas como sendo mais fáceis de usinar já que não têm tantas fibras fortes para cisalhar. É importante notar que nem todas as árvores de madeira dura são de grão grosso e nem todas as árvores de madeira macia são de grão fino.

Teor de Umidade (MC)

O teor de umidade (MC) é uma das variáveis mais importantes a considerar ao usinar madeira. Um problema extremamente comum com a construção de qualquer coisa com madeira é sua tendência a empenar. A variabilidade de umidade no ar inevitavelmente afeta o teor de umidade dentro da madeira. Qualquer mudança no teor de umidade (seja um aumento ou diminuição) perturbará a forma da peça. É por isso que se deve levar em conta que tipo de umidade um produto será exposto em seu local final de repouso.

Teor de Umidade de Equilíbrio (EMC)

O teor de umidade de equilíbrio (EMC) ocorre quando a madeira atingiu um ponto de equilíbrio em seu teor de umidade. Valores de EMC internos nos Estados Unidos médias em cerca de 8%, com valores externos média em torno de 12%. Estes valores variam pelo país devido às diferenças de temperatura e umidade. Por exemplo, o sudeste dos Estados Unidos tem um EMC interno médio de 11% enquanto o sudoeste média cerca de 6% (excluindo a região costeira). É importante considerar qual região e aplicação o produto final vai encontrar para que a madeira com o teor de umidade correto possa ser selecionada antes da usinagem. A maioria das espécies de madeira de grão plano mudará de tamanho 1% para cada 4% de mudança no MC. A direção do empenamento depende da orientação do grão.

Geralmente, os requisitos de potência para uma operação aumentam com o aumento do teor de umidade, principalmente por causa do aumento na densidade. A densidade da madeira aumenta com o aumento do MC. A potência adicional pode ser necessária para empurrar um cavaco mais pesado para fora da zona de corte durante o fresamento CNC de madeira. Vale notar que, como polímeros sintéticos, a madeira é um material viscoelástico que absorve energia à medida que fica mais úmida. O limite proporcional de suas propriedades mecânicas intensifica-se à medida que o MC aumenta.

Ao usinar alguns tipos de madeira, a temperatura da zona de corte aumentará com o aumento do MC, mas em outras espécies diminuirá. Seja seguro e evite desgaste rápido da ferramenta diminuindo SFM ao usinar madeira com teor de umidade acima de 10%. As Tabelas de Velocidades e Avanços da Harvey Tool sugerem uma diminuição de 30 por ponto percentual de MC. Como sempre, porém, depende do tipo de madeira sendo usinada e do tipo de operação sendo realizada.

Mudança de temperatura não é a única razão pela qual maior teor de umidade está associado a desgaste rápido da ferramenta. A umidade dentro da madeira não está apenas associada à água, mas também com resinas, açúcares, óleos, amidos, alcaloides e tanino presentes dentro da água. Estas substâncias reagem particularmente bem com aço de alta velocidade, e em menor grau com carboneto.

Nós e Seu Efeito no Fresamento CNC de Madeira

Um nó é uma porção de um galho ou ramo que se tornou incorporado no tronco de uma árvore. A influência dos nós nas propriedades mecânicas da madeira é devido à interrupção da continuidade e mudança na direção das fibras de madeira associadas a ele. Estas propriedades são menores nesta porção da madeira porque as fibras ao redor do nó são distorcidas e levam a concentrações de tensão. "Verificação" (trincas devido a encolhimento) frequentemente ocorre ao redor dos nós durante a secagem. Dureza e resistência perpendicular ao grão são exceções às propriedades mecânicas geralmente menores. Por causa destas duas últimas exceções, parâmetros de usinagem de marcenaria devem ser reduzidos ao encontrar uma porção com nós da peça para evitar carga de choque.