Magnetostriktive Schnittkraftmessungen beim Holzfräsen

Zusammenfassung

Es wurden die Schnittkräfte, beim Holzfräsen gemessen. Untersucht wurden Rotbuche, Finnische Birke und Fichte bei verschiedenen Faserrichtungen und dabei jeweils Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Neben-Eingriffsgröße innerhalb weiter Grenzen verändert. Gemessen wurde mit magnetostriktiven Gebern, die so angeordnet waren, daß die Schnittkraft in zwei Komponenten zerlegt wurde, in Hauptschnittkraft und Stützkraft. Beide Kräfte sind getrennt gemessen worden. Mit den dynamisch geeichten Meßwertgebern konnte der wirkliche Schnittkraftverlauf festgestellt und die tatsächlichen Schnittkräfte ermittelt werden. Hierbeizeigte es sich, daß diese zum Teil erheblich größer sind als die bisher in der Literatur angeführten Werte. Aus dem Zusammenwirken der beiden Kraftkomponenten konnten Aufschlüsse über den Zerspanungsvorgang gewonnen werden. Weiterhin wurde gefunden, daß, besonders bei großen Spanungsdicken, die gebräuchliche Mittenspandicke beim Holzfräsen keine geeignete Bezugsgrundlage darstellt. Wenn mit dem der Schnittkraftamplitude zugeordneten größten Spanungsquerschnitt gerechnet wird, ist es auch bei Holz möglich, eine „Spezifische Schnittkraft” zu bestimmen. Im Vergleich zu Metall ist sie jedoch von Schnittrichtung und Vorschubgeschwindigkeit abhängig. Aus dem zeitlichen Verlauf der Schnittkraft konnte der Leistungsbedarf der Fräsmaschine abgeleitet werden. Beispiele anhand der Versuchsergebnisse zeigten gute Übereinstimmung mit den Erfahrungswerten der Holzbearbeitungsmaschinen-Industrie.

Summary

The forces involved in woodmoulding were measured. The investigations were carried out on common beech, Finnish birch, and pine for different directions of grain, the respective cutting speed, feeding rate, depth of cut being varied within wide limits. Magnetostrictive sources were used for the measuring and these were arranged, so that the cutting-forces were resolved into two components, i. e. the main and auxiliary cutting-forces both having being separately registered. The sources were graduated dynamically. By this means, the actual trend of the cutting-forces could be determined together with the true cutting-forces. It was shown that some of these were considerably greater than the value given in literature.

Conclusions regarding the woodworking process could be derived from knowledge of the combined of the two components of force.

It was also found that the conventional “mean chip-thickness” was no suitable reference in the case of woodworking, particularly with thick chips. The largest cross-section corresponding to an amplitude of cutting-force can be used to calculate a “specific cutting-force” for wood. In comparison to metal, however, this value depends on the direction of the cut with respect to the grain, and on the feeding rate.

The power requirements of the milling-machine can be derived from the curve of cutting-force against time. Examples taken from the test results showed good agreement with practical values obtained by manufacturers of woodworking machinery.