分類
通常意義的木材是指樹木的樹幹部分，又稱原木或實木，是由纖維素、半纖維素和木素等組成的天然有機高分子材料，它天然生成，紋理自然、色澤質感親切，比強度大、易於加工，隔熱、隔音性好，是家具中不可或缺的材料。木質人造材料包括人造板材、人造方材和成型材料。木質複合材料包括木材塑膠、塑化碎料板和木質複合結構板等。由於木材資源的緊缺、人類環保意識的增強以及製造技術的進步，近十年來，世界木質人造材料和木質複合材料特別是人造板工業發展迅猛。常用人造板包括：膠合板、刨花板和纖維板(低密度、中密度、高密度)。下表列出了其中幾種典型人造板的類型、用途分類和加工性能。
典型的人造板材料人造板類型-材料組成-表面質量-邊部加工性能-用途分類-典型用途-專門用途針葉樹材膠合板-針葉樹材單板-砂光後表面光滑-較差-結構用-屋頂板、地板、牆面板-單板層積材(LVL)、混凝土模板、船舶膠合板闊葉樹材膠合板-闊葉樹材單板、人造板芯板-砂光後表面光滑-較差-多為非結構用-牆面裝飾板、家具、細木工-裝飾地板定向刨花板(OSB)-12×150mm刨花(多為楊木)-砂光後表面光滑-差-結構用-屋頂板、地板、牆面板、地板襯板-工字梁刨花板-刨花長度＜6mm；麥秸-用細刨花時表面很光滑-良好-多為非結構用-家具、細木工、地板襯板、樓梯踏板-無中密度纖維板(MDF)-木材纖維，纖維束，秸稈-表面非常光滑-很好-非結構用-家具、細木工、裝飾線條-無
加工特點
國內外對木材加工性能的研究已經比較成熟。木材與金屬性質不同，它是一種典型的具有非均質性和異向性的材料，它的切削特點主要有：
(1)木材材料性質和強度因方向各異，切削時作用於木材纖維方向的夾角不同，木材的應力和破壞載荷也就不同，因而產生的切屑形態和工件表面質量也不同。例如順紋切削時，材料超前劈裂發生在刃口斜上方，易於彎曲折斷，切削表面良好；逆紋切削時，材料超前劈裂發生在刃口斜下方，不易折斷，切削表面較差。由於木材的非均質性和異向性，切削方向不同需要不同結構的刀具。(2)木材硬度不高，機械強度極限較低，分離性好。(3)耐熱能力較差，加工時不能超過其焦化溫度(110～120℃)。(4)適於高速切削：木材切削速度一般在40～70m/s，最高可達120m/s，一般切削刀軸的轉速在3000～12000r/min，最高可達20000r/min。高速切削使切屑來不及沿纖維方向劈裂就被切刀切掉，可以獲得較高的幾何精度和表面粗糙度。(5)影響木材切削性能的因素很多，不同樹種材料的物理力學性質不同，樹種、密度、含水率、木材紋理、纖維方向、年輪、溫度、力學強度等，都可能會產生不同的切削動力消耗，或發生毛刺等加工缺陷。例如文獻[3]通過銑削方式研究木材早材和晚材間過渡區域和材料密度對切削力的影響；文獻[4]通過不同木材的微觀結構、木材密度研究對刀具磨損的影響，分析表明木材石英含量和木材密度與刀具磨損沒有明顯的線性關係，指出不能單獨用石英含量和大小以及密度來解釋切削刃磨損率情況。
2.3木質人造材料的加工特點
木質人造材料種類繁多，又涉及諸多影響因素，為對其進行系統研究帶來一定難度。目前還沒有這方面的系統深入研究報導。由於這些材料多以木材為主要原料，切削成不同形狀、大小的構成單元，再添加膠粘劑等製作而成，因此，木材的非均質性和異向性對這些材料的切削性能仍然有很大影響。國內外對其研究主要歸結為兩點：
(1)環境等其他條件對材料性能的影響。文獻[5,6]研究了不同相對濕度(65%RH和85%RH)環境下中密度纖維板、定向刨花板和刨花板這三種材料的靜力強度、硬度、疲勞壽命和蠕變的不同，結果顯示，MDF的靜力強度最大，刨花板最小，並且65%RH下三種材料的靜力強度都比85%RH下的大。另外,由於MDF的纖維比刨花尺寸小，即其材質均勻性更好，所以較高的相對濕度對OSB和刨花板的彈性模量和疲勞壽命造成地不利影響比對MDF的影響更明顯；(2)材料性能對切削力、刀具磨損和加工質量的影響。例如，文獻[7]對MDF切削力進行了試驗，研究MDF切削力的影響因素並提出切削力計算的經驗公式；人造板的含水率、密度與切削性能有很大關係，文獻[8]通過一系列切削試驗，測量切削力和表面粗糙度，研究刀具的磨損。
用銷孔鑽對MDF的鑽削試驗研究表明：影響鑽削的因素主要有進給量，轉速和切削速度等。軸向方向切削力最大，隨著切削速度的增加，切削力增大，當切削速度達到60m/min時，切削力開始減小。MDF鑽削切屑為細小粉末，其出口和入口質量隨著鑽孔數的增加而變差，但孔徑變化很小，在鑽孔17400個後，孔徑仍未超出加工偏差。
結構特點
3.1木質材料加工刀具基本結構特點
(1)如前所述，木質材料的切削方向不同時需要不同結構的刀具。例如，木材的鑽削分為橫向鑽削和縱向鑽削。橫向鑽削要採用鋒角180°（鑽頭兩條切削刃之間的夾角)、具有沉割刀的鑽頭，其中沉割刀用於在主刃參與切削前先切斷木材纖維以保證孔壁的質量。而縱向鑽削時採用錐形(即鋒角小於180°）鑽頭。
(2)刀具楔角(前刀面與後刀面的夾角)小：木材強度比金屬小得多，因此，其切削過程中，由於切削力的作用，木材首先發生變形，然後分離並排除切屑，切削的分離力所占的比例大，刀具的銳利程度對分離力的影響很大。所以小楔角利於木材分離。
3.2鑽頭
木材加工行業鑽頭的用量很大，主要用於加工各種盲孔、通孔和挖掉缺陷(節子)等。一般用45鋼做刀體，硬質合金做刀刃，銅銀釺焊而成。按照合金刀片焊接的形式可分為鑲片式和整體式，鑲片式只有刀頭為硬質合金，整體式刀頭和螺旋槽是一整體硬質合金棒，焊接和刃磨技術要求較高。
金屬加工用的通孔鑽如整體硬質合金直柄麻花鑽，鋒角一般大於80°，以保證鑽頭的強度。而木工鑽頭的鋒利性更重要。鑲片式硬質合金銷孔鑽用於橫向鑽削，一般刃部直徑3～16mm，有雙刃，三尖，鑽頭的中心尖要比二劃刃約高1mm，劃刃比主刃高0.5～1.0mm，其標準總長為57mm。整體式硬質合金通孔型鑽頭可用於縱向鑽削，鋒角一般為60°～80°，60°鑽削效果最佳，切削力小，毛邊少。木工鑽頭在普通排鑽上使用有左旋、右旋之分。以柄部作為安裝和刃磨的基準，一般要求柄部直徑為10mm，通過彈性夾頭等夾於鑽床,包括排鑽、立鑽、台鑽，鑽床轉速一般在3000～5000r/min。
3.3銑刀
木質材料加工用銑刀主要用於在銑床、鏤銑機及各類加工中心上，加工成型表面、榫槽、封邊等，轉速1～2萬r/min。按結構形式分為以下三類：
(1)整體式銑刀：一般用45鋼做刀體，硬質合金做刀刃，銅銀釺焊而成。刀片突出刀體1～1.5mm，后角10°～15°，前角25°～35°。這種銑刀用鈍後一般刃磨其前刀面，重磨多次後其切削圓直徑將逐漸變小，並且線型弧度會隨之改變，因而影響加工質量。所以整體式銑刀適於加工不需配合的線型。封邊機所用的封邊刀屬於這一類型。
(2)裝配式銑刀：其刀片一般為正多邊形，直接用螺釘安裝在刀體上，並可轉位使用。刀片使用變鈍後，把刀片轉到另一個刃(即刀片的另一邊)，即可繼續使用。這種銑刀經調整、更換或維修後仍可保持初始輪廓形狀不變，因而提高了加工質量，另外還可用同一刀體，通過配備不同線型的刀片來滿足不同型面的加工要求。
(3)組合式銑刀：整體式和裝配式銑刀都可以組合成組合式銑刀以加工不同型面。例如，單片指接刀組合使用可加工指榫。指榫拼接牢固、通用性好，是充分利用木材原料的重要手段。可根據材料寬度和拼接鬆緊要求調整刀片數量、切削深度。這種刀片一般標準化批量生產。
4木質材料加工刀具材料及其磨損
硬質合金刀具被廣泛用於切削各種木材、膠合板、刨花板、高中密度板等不同材料，其不僅能粗加工也能精加工，也可加工各種材料的貼面板材。PCD木工刀具的磨損量約為碳化鎢硬質合金刀具的1/5左右，至上世紀90年代末期，PCD木工刀具的份額已占其總套用的40%。全世界每年用於木材加工的PCD刀具價值4000～5000萬美元，今後以15%～20%的速度增長。我國PCD木工刀具目前主要用於強化複合地板和高硬度纖維板的數控加工。
木工刀具的磨損過程和金屬刀具一樣也分為初期磨損、持續磨損和急速磨損三個階段。研究分析知，木工鑽頭的磨損主要出現在後刀面，用硬質合金刀具鑽削MDF時，加工15000個孔後，磨損面積仍然很小，隨鑽孔數的增加磨損量呈緩慢遞增的趨勢，鑽孔量到達9000個後，磨損量趨於平穩，仍沒有進入急速磨損階段。
木工刀具加工對象是多組分的、複雜的混合體，木質材料的特殊性決定了木工刀具常見的三種磨損機理的特殊性。
(1)磨料磨損：由木質材料硬質點機械擦傷造成，這些硬質點包括：樹脂、石英砂、節子和膠合材料等；(2)化學腐蝕磨損：刨花板和中密度纖維板施膠過程添加的固化劑(氯化銨)和刀具產生氯氧反應造成的高溫氯氧化腐蝕；或者是木質材料切削環境中存在的單寧、醋酸和多元酚化合物對刀具的化學反應；(3)電化學腐蝕：因刀具材料各組分與木材中的水溶液、有機弱酸、多元酚化合物接觸，構成許多微小的原電池而發生。
因此，提高木工刀具的耐磨性主要有兩個途徑：一是提高刀具耐磨料磨損的能力；二是提高刀具抗腐蝕磨損的能力。利用表面滲層技術對碳化鎢硬質合金滲硼、釩、鉻、氮，對提高刀具耐磨性有利。鍍層刀具耐磨性也有不同程度的改進。塗層TiN，Ti(C，N)，ZrN，(Ti，Zr)N，TiAlN等的硬質合金材料，刀具壽命可以提高几倍。用CrN或Cr2N作塗層可明顯改善刀具與木質材料的摩擦阻力。金剛石硬度高、耐磨性好、化學惰性好，金剛石塗層木工刀具是一種理想的抗磨手段。NCD(Nanocrystalline Diamond)塗層也可以減小摩擦係數，減小量與塗層厚度、木材種類甚至其微觀結構有密切聯繫。切削刃的幾何形狀也是可靠塗層的關鍵因素。
結語
木質材料與我們的生產和生活有著密不可分的聯繫，其加工技術對我們國家建設和提高人民生活水平有著不可忽視的地位。隨著木工機械高速化與自動化的發展趨勢，木質材料切削加工有良好的發展趨勢與前景。因此，為了進一步提高生產效率和加工質量，降低加工成本；全面提升我國木質材料加工水平，增加在國際市場上的競爭力，對木質材料加工技術領域的相關問題迫切需要進行深入研究與解決，主要待解決問題至少包括：
(1)材料切削機理的研究，特別是用量大和難加工材料(如強化複合地板)的加工機理的研究；(2)針對不同材料加工的刀具磨損機理的深入研究，優選刀具材料、最佳化刀具結構；(3)提高刀具設計的CAD/CAM技術；(4)提高刀片的焊接與刃磨技術；(5)刀具使用合理化研究：包括不同加工方式應採用的不同結構的刀具；以及不同刀具使用時的合理切削參數。
