Dynamic model for the determination of instability of periodic circular cutting of wood tissue

Abstract

Shown is a dynamic model of periodic circular cutting of oriented wood tissue in which both the properties of the material and the dynamic properties of the machining system have been considered. The cutting or exciting force is the result of internal and external modulation. The internal modulation is the result of the effect of the properties of the machined material which are given by specific cutting pressure k _s, while the external modulation is the consequence of the varying material flux which is affected by relative displacements between the workpiece and the tool. Relative displacements, which are the consequence of the manner of excitation and dynamic properties of the machining system, are also the cause of self-excitation occurrence. As in the process of cutting, the cutting or self-exciting force depends on relative displacements between the tool and the workpiece, the dynamic model developed is non-linear. By simulation of a dynamic model it is possible to analyse the process of cutting wood tissue in its entirety, and it can thus be employed to optimize the selection of tools and the processing parameters of machining.

Zusammenfassung

Dargestellt wird ein dynamisches Modell der periodischen bogenförmigen Spannung des orientierten Holzgewebes, in dem sowohl die Eigenschaften des Materials als auch die dynamischen Eigenschaften des Bearbeitungssystems berücksichtigt sind. Die Schnitt- bzw. Erregungskraft ist die Folge von innerer und äußerer Modulation. Die innere Modulation ist das Resultat des Einflusses der Eigenschaften des Bearbeitungssystems, die mit spezifischem Schnittdruck k _s angegeben werden; die äußere Modulation ist aber die Folge des veränderlichen Materialflusses, der durch die relativen Verschiebungen zwischen dem Werkstrück und dem Werkzeug beeinflußt wird. Die relativen Verschiebungen, welche die Folge der Erregungsweise und dynamischen Eigenschaften des Bearbeitungssystems sind, sind auch die Ursache für das Entstehen der Selbsterregung. Da die Schnitt-bzw. Erregungskraft im Spanungsvorgang von den relativen Verschiebungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück abhängt, ist das entwickelte dynamische Modell nichtlinear. Mit der Simulation des dynamischen Modells ist es möglich, den Vorgang der Spanung des Holzgewebes in seiner Ganzheit zu analysieren und das Modell kann zur Optimierung der Auswahl von Werkzeugen und technologischen Parametern der Bearbeitung dienen.