Ann. For. Sci. 61 (2004) 55-64
DOI: 10.1051/forest:2003084

Study of the properties of thirteen tropical wood species to improve the prediction of cutting forces in mode B.

Florent Eyma^a, Pierre-Jean Méausoone^b and Patrick Martin<sup>c

a</sup>  IUT Paul Sabatier, Dépt GMP, University of Toulouse, 1 rue Lautréamont, 65000, Tarbes, France
^b  Enstib, University of Nancy, 27 rue du Merle Blanc, 88000, Épinal, France
^c  Ensam, 4 rue des Augustin Fresnel, 57000, Metz, France

(Received 13 September 2002; accepted 16 December 2002)

Abstract - The aim of this study is to investigate the influence of the physical and mechanical characteristics on the behaviour of wood during machining (for cutting process 90-0). In order to work on relatively homogeneous wood species, it was decided to use tropical woods. Different characteristics were measured: Physical (specific gravity, shrinkage) and Mechanical (hardness, fracture toughness, shearing, compression parallel to the grain), These characteristics were assessed separately to cutting forces involved during machining. Results obtained showed good correlations, particularly with very good results for fracture toughness parameters. Then, different formulations, based on statistical analysis, using all parameters, allowed to define a new material coefficient K_m to predict the general behaviour of wood during machining and the cutting forces involved more precisely. It appeared clearly that the study of wood characteristics is a good means to improve knowledge on cutting condition optimisation, and to predict quality and efficiency of the cutting process.

Résumé - Étude des propriétés de 13 essences de bois tropicaux pour améliorer la prédiction des efforts de coupe en mode B. Le but de ce travail est d'étudier l'effet des caractéristiques physiques et mécaniques du bois sur son comportement durant l'usinage (dans le processus de coupe 90-0). De façon à travailler avec des essences de bois relativement homogènes, il a été décidé d'utiliser des bois tropicaux. Différentes caractéristiques ont été mesurées : physiques (infradensité, retraits) et mécaniques (dureté, ténacité, cisaillement et compression parallèle au fil du bois). Ces caractéristiques furent comparées séparément aux efforts de coupe induits lors de l'usinage. Les résultats obtenus ont montré de bonnes corrélations, avec notamment de très bons résultats pour les paramètres de ténacité. Puis, on a obtenu plusieurs formulations basées sur une analyse statistique, et utilisant l'ensemble des paramètres. Ces formulations, par l'intermédiaire d'un nouveau coefficient de matériau K_m, ont permis de définir plus précisément le comportement général du bois au cours de l'usinage et les efforts de coupe induits. Il apparaît clairement que l'étude des caractéristiques du bois est un bon moyen pour améliorer les connaissances concernant l'optimisation des conditions de coupe, et pour prédire la qualité et l'efficacité du processus de coupe.

Key words: cutting forces / mechanical characteristics / tropical wood / specific gravity / wood machining

Mots clés : efforts de coupe / propriétés mécaniques / bois tropicaux / infradensité / usinage du bois

Corresponding author: Florent Eyma florent.eyma@iut-tarbes.fr

© INRA, EDP Sciences 2004