2 实木家具制造工艺
2.1 实木配料
配料是指按照零件的尺寸、规格和质量要求，将锯材和人造板锯割成各种规格方材毛料的加工过程。实木家具配料工作主要包括选料、控制含水率、确定加工余量和确定加工工艺等。配料是家具生产工艺过程中的重要环节，它对家具的质量、木材的利用率以及生产率都有重要影响。
2.1.1 实木选料
选料是指合理地确定各零件毛料所用锯材的树种、材质、含水率、规格、色泽及纹理的过程。家具的种类很多，不同的家具以及同一家具上不同部位的零件，对材料的要求可能会不同，合理选料既能提高产量，又能保证家具质量。
（1）按家具的质量要求选料
根据家具的质量要求，高档家具的部件一般都用同一树种的木材来配料；而普通家具，通常按硬材与软材来区分，将材质、颜色和纹理大致相似的树种混合配料，以达到节约用材、有效降低成本的目的。
（2）按家具零部件的用途选料
①家具外部用材 对于同一家具，其外表面应选用优质材，一般不能有节子、裂缝、腐朽、严重斜纹等缺陷。为了保证外部用材质量，国家标准对不同等级的家具做了规定：普级家具，要求材质近似，颜色大致相同，无明显色差，且材内不得有活虫，若有则要先进行杀虫处理；中级家具，要求对称部件用同种木材，且纹理大致相同，色彩大致相同，其他外表面只要求材质近似；高级家具，要求材性稳定，纹理美观，颜色相同的单一材种的优质材。
②家具内部用材 在满足力学性能和使用要求的条件下，根据家具的市场定位，应合理利用低质材。如家具的搁板、后背板、隔板、空芯覆面板的衬条等零部件，它们应在家具不可见或不显眼的位置。这样不仅对家具的使用强度与美观都没有影响，并且充分利用了木材，降低了成本。
③拼板用材 一般使用材种、材级近似的木材相拼，最好是选用同种、同等级的木材相拼，可减少拼板件的变形，确保拼板质量。
（3）含水率要符合要求
含水率对木材的尺寸精度、几何形状、榫接合强度、胶接强度等都有影响。因此，在选料时木材必须先进行干燥，使其含水率内外均匀一致，消除内应力，防止在加工和使用过程中产生弯曲、开裂等现象。由于使用地区和产品种类的不同，成材的含水率要求有所差异，即使同一种产品，因地区不同含水率要求也不一样。一般规定长江以南地区不能高于20％，长江以北地区不能高于18％，出口制品与高级制品用材不能高于12％。GB/T 6491—2012《锯材干燥质量》中规定用于胶拼部件的木材含水率为6％～10％，用于其他部件的木材含水率为8％～14％，采暖室内家具用料的含水率为5％～10％。根据上述规定，一般确定配料的最终含水率应在上述含水率范围内选取，而且要比使用地区或场所的木材平衡含水率约低2％～3％。
（4）按涂饰工艺要求来选料
对于家具颜色也要考虑，例如某些高档家具要求浅木纹本色透明时，其涂饰部位的用料要求就较严格，特别是木材材色与纹理。这类家具常选色泽较浅、材质较好的水曲柳、山毛榉和柚木等。而采用深色透明漆装饰时，涂饰部位的用料可放宽一些。如果采用不透明漆装饰，其表面用料则可放宽。对于成套家具，尤其是高档家具，其表面用料应尽量保证其材质、色泽、纹理相似及一致。
（5）其他要求
选择产品表面材料还应考虑木材纹理的方向，特别是门板、抽屉面板等部件，其木纹方向最好与地面相垂直，可以提高家具的美观性。另外，要考虑零部件在家具中的受力情况和强度要求，对于有榫眼、榫头的零件，其榫头与榫眼处不应有节子、腐朽、裂缝等缺陷。
2.1.2 配料工艺
（1）配料方式
单一配料法，在同一锯材上配制出一种规格的方材毛料。这种方式容易操作，但余料数量较大，出材率稍低。
综合配料法，在同一锯材上配制出两种以上规格的方材毛料。这种方式能够提高木材的利用率，但效率稍低。
（2）配料工艺
配料时，实木锯材都将被切割成一定规格的毛料，主要采用横截、纵解两种方式。横截指实木锯材根据产品长度尺寸的要求，在锯机上截成符合长度尺寸的毛料。纵解指根据实木家具的宽度尺寸要求，经过单锯片或多锯片截成符合宽度尺寸的毛料。
①先横截再纵解工艺 根据零件的长度要求，先将板材横截锯成一定规格的长度，同时截掉锯材的一些缺陷，如开裂、腐朽、节子等，再将其纵向锯解成方材或弯曲件的毛料，如图2-1。此工艺适合于原材料较长和尖削度较大的锯材配料。将长料截成短料，便于车间内的运输，也便于纵解。采用毛边板配料时，可克服板材尖削度过大而造成出材率低这一问题。还可长、短毛料搭配锯截，做到长材不短用。但是在截掉锯材缺陷的同时，一些有用的锯材也被锯掉，造成浪费。
图2-1 先横截再纵解
②先纵解再横截工艺 根据零件的宽度或厚度尺寸要求，先将板材纵向锯解成长条，然后根据零件的长度要求，将长条横截成毛料，如图2-2。此工艺适合于配制同一宽度或厚度规格的大批量毛料。锯材可使用单锯机或多锯片纵解圆锯机上进行加工，如果使用多锯片纵解圆锯机，整块板材一次就能锯成多根板条，生产效率较高。在锯掉有缺陷的部分时，被锯掉的优质材较少。但是由于锯材长，占用场地的面积较大，运输锯材不方便。
图2-2 先纵解再横截
③先划线再锯解工艺 根据零件的规格、形状等要求，用零件样板在板面上划好线，再锯解。这种工艺可以提高出材率，在生产中主要针对曲线形零部件的加工，特别是锯制曲线件加工的各类零部件。划线方法有平行划线法和交叉划线法两种。
平行划线法，就是先将长板按零件长度锯成短板，同时注意剔除缺陷部分，然后用样板在短板上进行划线，如图2-3。这种方法配料方便，生产效率高，但出材率稍低。
图2-3 平行划线法
交叉划线法，就是先用样板在整个板材上选材划线，即在划线时避开木材的缺陷部分，以达到充分利用木材的目的，如图2-4。该方法虽能提高木材出材率，但配料锯解很不方便，劳动强度大、生产效率低，适用于小批量生产或贵重木材的配料。
图2-4 交叉划线法
④先粗刨再锯解工艺 通过粗刨加工，将木材的缺陷、纹理、色泽表露出来，然后根据这些情况合理配料，对于节子、裂纹等等缺陷可根据用料要求进行修补，以提高配料质量和出材率。粗刨加工根据具体情况可进行两面或一面粗刨，粗刨后可以分别进行直接横截、纵解或划线后再锯解等三种加工工序，直至加工出毛料为止。先粗刨后锯解的综合性配料工艺流程如图2-5所示。由于木材表面已进行粗刨，在锯解成毛料后，对于质量要求不高的零件就只需加工其他面了，减少加工工序。但锯材一般较长，未锯解就粗刨，在车间里运输不方便，占地面积大。
图2-5 先粗刨后锯解的综合性配料工艺流程
以上几种配料工艺各有特点，在实际生产中，可根据零件具体的要求和现有的生产条件，结合各种不同的配料工艺特点，选出最为合理的配料工艺方案，从而保证家具质量，提高劳动生产率和出材率。
2.1.3 毛料出材率
锯材配料的材料利用程度可用毛料出材率表示，它是指毛料材的体积与锯成毛料所耗用的成材材积之比。
影响毛料出材率的因素很多，如加工零件要求的尺寸和质量、配料方式、加工方法、操作人员的技术水平、采用的设备和刀具等。家具厂在计算出材率时，不是分批统计零件出材率，而是加工出一批家具后综合计算出材率。这不仅包括直接加工成毛料所耗用的材积，还包含锯出毛料时剩余材料再利用的材积，因此毛料出材率实际上是木材利用率。如何提高木材利用率一直是在探索的问题，目前生产中在提高毛料出材率方面，有以下一些措施：
①选择合理的配料工艺，在选择成材配料方案时，应尽量采用划线套裁，或粗刨后划线然后锯解的配料方案，可以使毛料出材率分别提高9％和12％左右。虽然增加了工序及划线工作量，但由于提高了后续工序的生产率及出材率，所以也可以得到一些补偿。
②尽可能实行零部件尺寸规格化，按零件的尺寸规格要求选用相应规格的锯材，这样可充分地利用板材的幅面，锯出更多的毛料。
③一些材料上有节子、裂纹、局部腐朽、钝棱等缺陷，如果它们是零部件允许的缺陷，在不影响家具质量的情况下，不必过分去除，尽量修补。
④配料时，应根据板材质量，将各种长度规格的毛料搭配下锯。纵解时可以将锯下的边角材料集中管理，在配制小毛料时使用，实验证明此方法可节省10％左右的木材。
⑤将配料时剩下的小料加工成细木工板、碎料板等以代替拼板使用；将小料在长度、宽度和厚度方向上进行胶拼，使窄料变宽、短料变长、薄料变厚；对于弯曲零件，如果先将板材预先拼成宽板再锯解，也可以提高木材利用率。
2.1.4 加工余量
2.1.4.1 定义
加工余量是指将毛料加工成形状、尺寸和表面质量等方面都符合设计要求的零件时所切去的那部分材料，即毛料尺寸跟零件尺寸之差。加工余量分为工序余量和总加工余量。
（1）工序余量
工序余量是为了消除上道工序所留下的形状和尺寸误差，而从工件表面切去的那一部分木材。所以，工序余量应是相邻两工序的工件在某个尺寸方向上的尺寸之差。例如零件经刨床刨削后，留有波纹，还需经过砂磨机刨削一层木材才能达到精度与光洁度要求，因而需留一定的加工余量。
（2）总加工余量
总加工余量是为了获得形状、尺寸和表面质量都符合于技术标准要求的零部件时，从毛料表面切去的木材总量。因此，总余量等于各工序余量之和。如果毛料是湿料，还要加上毛料的干缩余量。
加工余量按零部件的加工阶段又可分为零件加工余量和部件加工余量。以零件的形态进行切削加工时，所切去的那部分木材就称为零件加工余量；而当零件组装成部件后，为了修正部件的形状和尺寸，还需再对部件进行加工时，所切去的那部分木材就称为部件加工余量。
2.1.4.2 加工余量与木材损耗、加工精度的关系
（1）加工余量与木材损耗
若加工余量过小，可能达不到加工质量的要求，加工出的废品就会增多，木材损耗增大，使总的木材损耗增加，如图2-6。如果加工余量过大，虽然废品率可以显著降低，加工质量得以保证，但木材也因切削损失过多而增大损耗。
图2-6 加工余量与木材损耗的关系
1—废品损失；2—余量损失；3—总损失
（2）加工余量与加工精度
加工余量过大不仅浪费木材，而且增加切削走刀的次数，降低了生产效率，否则就要增加吃刀量，即增加切屑的厚度。这样因切削量增大，导致切削阻力增大，使整个工艺系统的弹性变形随之加大，会降低工件的切削加工精度。
加工余量过小，则要求机床、刀具、夹具调整的精度高，这样既增加了调整的难度，也提高了调整的技术要求，就会增加调整的时间，使生产效率降低。
因此，确定合理的加工余量不仅可以达到合理利用木材、提高生产效率和降低能耗的目的，而且能保证工件的加工精度与表面质量，并有利于实现连续化和自动化生产。
2.1.4.3 加工余量的确定与影响因素
影响加工余量的因素有很多，主要有尺寸误差、形状误差、表面粗糙度误差、工件加工定位误差、锯片厚度与偏斜度，除了这些，材料的性质、干燥质量、设备精度、刀具的几何参数等都对其有所影响。
（1）尺寸误差
毛料的尺寸误差是指在配料过程中，毛料尺寸上所产生的偏差。比如，配料时所选用的成材规格与毛料尺寸不符合，一般是成材的厚度大于毛料所要求的厚度；在锯解时，锯口位置发生偏移造成尺寸误差，这也会导致加工余量有误差。
（2）形状误差
毛料形状误差表现为毛料表面不平行、相邻面不垂直以及表面不成平面等。毛料产生形状误差的主要原因是木材干燥质量不好或含水率过高所致。木材的干燥过程是木材内应力的变化过程，因此木材容易产生翘曲等变形。
（3）表面粗糙度误差
在锯材加工成毛料的过程中，常常会在毛料的锯解表面留有较深的锯痕、撕裂等加工缺陷；同时毛料通过刨削和铣削加工时，表面可能会留下刀具的波纹，这都是表面粗糙度误差。
（4）工件加工定位误差
工件加工定位误差是由于工件相对于机床刀具位置的误差，以及定位基准和测量基准不相符时所产生的基准误差。
（5）锯片厚度与偏斜度
工件在加工过程中，有时需进行截断、纵解或锯边，所用设备的锯片厚度以及锯片偏斜度等因素都将影响毛料加工余量的大小。
在实际生产时，以上这些影响因素都是需要考虑的，根据生产实践，得到一些经验值，见表2-1。
表2-1 加工余量经验值
