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Authors: Enßle, Magnus
Title: Standwegverlängerung durch gezielte Änderung der Mikrogeometrie an Diamantwerkzeugen für die Holz- und Holzwerkstoffbearbeitung
Other Titles: Improving the tool life travel path of diamond wedges in working of wood and derived timber products
Issue Date: 2008
metadata.ubs.publikation.typ: Dissertation
URI: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-35884
http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/4153
http://dx.doi.org/10.18419/opus-4136
ISBN: 978-3-00-025270-9
Abstract: Dem Ausbrechen von Diamantpartikeln an der PKD-Schneide durch Einschlüsse in Holzwerkstoffen kann durch Anbringen einer speziellen Mikrogeometrie an der Schneide entgegengewirkt werden. Durch sie wird die Schneidenschartigkeit verringert und somit die Ober-flächenqualität verbessert. Weitgehend unbekannt sind die notwendigen Mikrofreiwinkel und die Fasenbreiten, welche eine bestmögliche Bearbeitungsqualität bei gleichzeitiger Steigerung des Standweges ermöglichen. Dabei ist die exakte Fertigung kleinster Fasen unter 100 µm Breite nicht trivial. Neue, noch in der Entwicklung befindliche Laserverfahren können hier Abhilfe schaffen. In dieser Arbeit konnten Werkzeuge entwickelt werden, deren Stabilität gegen Schneidenausbruch im Vergleich zu den Standard-PKD-Messern um ein Vielfaches verbessert wurde. Eine deutliche Reduzierung der Schartigkeit führt zu deutlich besseren Oberflächen. Bei der Bearbeitung von (Weich-)Holz sind schlanke Schneidkeile und Spanwinkel im Bereich zwischen 20° und 25° erforderlich. Der Einsatz von CVD-diamantbeschichteten Hartmetallmessern kam aufgrund der Schneidenverrundung durch die Beschichtung ohne ein an-schließendes Schärfen der Schneide für die Holzbearbeitung nicht in Frage. Eine verrundete Schneide führt zur Zelldeformation des empfindlichen Werkstoffes. Ein neu entwickeltes Plasmaschärfverfahren ermöglicht das Fertigen scharfer Schneiden. Der unterbrochene Schnitt, die Inhomogenitäten im Holz (z.B. Äste) sowie Sandeinschlüsse im Holz beanspru-chen die wenig duktile Diamantschicht und führen zu Materialabplatzern an der Schneidkan-te. Optimale Randbedingungen hinsichtlich Substratvorbehandlung, Schichtdicke und Schneidkantenradius der zu beschichtenden Hartmetallmesser wurden für die Holzbearbeitung neu entwickelt.
The destruction of PCD cutting edges due to inclusions in derived timber products can be counteracted by chamfering the cutting edge. By means of such chamfers the chipping of the cutting edge can be reduced in addition, and consequently the surface quality can be improved. Being unknown to a large extent are the necessary micro-wedge angle and width of chamfer, which enables the best possible machining quality while the tool life travel path increases at the same time. Yet it is not trivial to exactly produce smallest chamfers with a width below 100 µm. New laser methods which are still being developed may remedy this matter. In this paper tools of which the breakaway behaviour was improved many times over, in comparison with standard PCD cutters could be developed. A clear reduction in chipping leads to noticeably better surfaces. Slim wedges are required for the working of (soft) wood. The use of CVD diamond-coated carbide cutters was out of the question for woodworking because of the cutting edge rounding due to the coating. A rounded cutting edge leads to cell deformation and destruction of the delicate material. The interrupted cut, inhomogeneities (e.g. branches) as well as sand inclusions in wood put the diamond layer, which is not very ductile, under stress and lead to break-aways on the cutting edge. A newly developed plasma sharpening method makes it possible to produce sharp cutting edges. The optimum boundary conditions for coated carbide cutters such as substrate pre-treatment, coating thickness and cutting edge radius were developed anew for woodworking.
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