Verbesserung der Oberflächenbearbei­tung von Holz mit geometrisch bestimmten Schneiden durch lineare Schnittbewegung

Zusammenfassung

In der Zeit vom 01.09.1996 bis 30.09.1998 wurde das Forschungsvorhaben zum Thema „Verbesserung der Oberflächenbearbeitung von Holz mit geometrisch bestimmten Schneiden durch lineare Schnittbewegung“ im Institut für Holz- und Papiertechnik an der Technischen Universität Dresden durchgeführt.
Das Ziel des Projektes lag in der Schaffung der Grundlagen für die technische Realisierung von spanenden Verfahren unter Nutzung des Prinzips der linearen Schnittbewegung bei der Bearbeitung von Oberflächen hölzerner Werkstücke. Außerdem sollte ein Weg aufgezeigt werden, das zur Zeit hauptsächlich im Einsatz befindliche Verfahren für diese Bearbeitungsaufgabe, das Umfangsfräsen, zu ersetzen.
Die zuletzt genannte Zielstellung konnte noch nicht in befriedigendem Maße erfüllt werden.
Im Forschungszeitraum wurden konzeptionelle Untersuchungen zur Thematik durchgeführt und verschiedene Realisierungsmöglichkeiten teils praktisch erprobt. Dabei wurden sowohl Verfahrensskizzen mit bewegten als auch mit feststehenden Werkzeugen in die Betrachtungen einbezogen. Im Ergebnis dieser Untersuchungen konnte klar herausgestellt werden, daß es zur Zeit unmöglich ist, das Prinzip mit bewegtem Werkzeug (umlaufend, reversierend) in geforderter Güte umzusetzen. Dabei stehen vor allem die notwendige Führungsqualität, das dynamische Verhalten der Werkzeuge und letztendlich die zu erreichenden Schnittgeschwindigkeiten im Mittelpunkt. In der Konsequenz dieser Feststellung wurde sich verstärkt den bereits existierenden Verfahren mit feststehenden Werkzeug, wie das Finieren, gewidmet.
Als dabei zu lösende Probleme stehen die geringe Spanabtragsrate des Verfahrens, welche es zur Zeit auf die Bereiche der Nachbearbeitung beschränken, die ungenügende Möglichkeit der Vorwahl einer Zieldicke des Werkstückes und die geringen Schnittgeschwindigkeiten da.
Als Lösungsansätze wurden erste Prototypen kaskadenförmig angeordneter mehrschneidiger Werkzeuge entwickelt, die eine bedeutend größere Spanabtragsrate zulassen. Durch den Einsatz von Spanbrechern und Druckbalken vor der Schneide kann der Restriktion von geringen Schnittgeschwindigkeiten wirkungsvoll begegnet werden.
Die Analyse des linearen Spanungsvorganges an einer serienmäßigen Finiermaschine brachte erste Ergebnisse bei der Ermittlung von Schnittwerten, wie Schnittkräfte, Reibungsbedingungen, Oberflächen-, Geräusch- und Verschleißkenngrößen in Abhängigkeit unterschiedlichster Wirkstellenparameter und spanungstechnischer Bedingungen. Diese ermittelten Abhängigkeiten und Größen stellen eine unabdingbare Voraussetzung für zukünftige Entwicklungsaufgaben auf dem Gebiet der Linearspanung dar. Es konnte nachgewiesen werden, daß im Bearbeitungsprozeß geringere spezifische Schnittkräfte, ein deutlich gesenkter, ungefählicher Geräuschpegel, nahezu Staubfreiheit und eine erhöhte Arbeitssicherheit im Gegensatz zum Umfangsfräsen vorliegt.
Der eingeschlagene Weg hin zum Einsatz von feststehenden Werkzeugen in Durchlauf-Kantenbearbeitungsanlagen hat gezeigt, daß selbst die Bearbeitung von Holzwerkstoffen unter sehr großem Arbeitseingriff (Millimeterbereich) möglich ist. Der begrenzte Zeitraum innerhalb des Forschungsvorhabens stand jedoch einer Weiterentwicklung dieser favorisierten Verfahrensgestaltung entgegen.
Die mit Sicherheit in Zukunft steigenden Energiepreise sowie das Einsparungspotential an aufwendigen Absaug- und Lärmschutzmaßnahmen rechtfertigen eine Fortführung der Entwicklung und Untersuchungen zur Thematik in jedem Fall.
Das Ziel des Vorhabens wurde teilweise erreicht.

Das Forschungsprojekt (Nr. 10811 B) wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V. (AiF) finanziell gefördert.

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Christian Gottlöber
Letzte Änderung: 06.12.2016