Beitrag zur Werkstoff orientierten Gestaltung von CNC-Fertigungsprozessen am Beispiel der Holz- und Möbelindustrie

Research output: Types of thesisDoctoral thesis

Contributors

  • Hans-Peter Linde - (Author)

Abstract

Auf Grund der zunehmenden technologischen Komplexität moderner CNC-Maschinen, neu entstehender Werkstoffe bzw. Werkstoffkombinationen und deren Berücksichtigung bei der CNC-Programmierung sowie eine engere Verflechtung von Konstruktion (CAD) und Fertigung (CAM) gewinnt die Werkstoff orientierte Gestaltung von CNC-Fertigungsprozessen zunehmend an Aktualität.rnDie derzeit typische Programmiermethodik, erst ein Bearbeitungsverfahren auszuwählen, danach eine Geometrie zu beschreiben und anschließend eine Technologie zu beschreiben, ist ein unzureichender Ansatz für die Bearbeitung von Holz und Holzwerkstoffen.rnDas Ziel der Arbeit bestand darin, eine Programmiermethodik zu entwickeln, welche die Bearbeitung des Werkstoffes Holz in seiner Komplexität berücksichtigt. Besonderer Wert wurde dabei auf die Beschreibung der Zusammenhänge zwischen Material, Bearbeitungsobjekt, Technologie und Werkzeug gelegt. Die materialspezifischen und fertigungstechnischen Faktoren der spanenden Holzbearbeitung wurden rechentechnisch aufbereitet und in einer für den CNC-Anwender nutzbaren Wissensbasis zusammengeführt. Die Beschreibung der Ergebnisse erfolgt in Anlehnung an die Standards STEP bzw. STEP-NC. rnIn einem ersten Schwerpunkt der Arbeit wurden die Werkzeuge für die CNC-Bearbeitung a-nalysiert und klassifiziert. In der Holzbearbeitung existiert eine erheblich größere Vielfalt von Werkzeugformen und Werkzeugtypen, als vergleichsweise in der Metallbearbeitung. Das hatte zur Folge, dass die verfügbaren Standards nicht ausreichend waren, um diese Vielfalt eindeutig zu beschreiben. Bei der Klassifikation der Werkzeuge wurden typische, nicht brachen-spezifische Bezeichnungen unter Verwendung der Sachmerkmale nach DIN 4000 verwendet.rnEin weiterer Schwerpunkt der Arbeit bildete die Beschreibung der wesentlichen Materialeigenschaften zur werkstoffgerechten Programmierung. Vorhandene Werkstoffmodelle basieren im Wesentlichen auf homogenen und isotropen Werkstoffen und sind damit in dieser Form nicht geeignet, um Holz und Holzwerkstoffe ausreichend zu beschreiben. Im Ergebnis der Arbeit wurden das Faserrichtungsmodell und das Schichtenmodell entwickelt. Diese Werkstoffmodelle berücksichtigen den Schichtenaufbau und die materialspezifischen Eigenschaften im gesamten Fertigungsprozess. Für die Programmierung besteht damit die Möglichkeit, die materialspezifischen Eigenschaften in der gesamten CNC-Technologie nutzen zu können.rnIm Hauptteil der Arbeit wird eine Prozessoptimierung für die Bearbeitung von plattenförmigen Bauteilen dargestellt. Die typischen CNC-Bearbeitungsverfahren in der Holzbearbeitung werden analysiert und klassifiziert. Als Betrachtungsebene wurde dabei immer vordergründig der Fertigungsprozess und nicht das einzelne Verfahren betrachtet. Die Beschreibung der Bearbeitungsprozesse erfolgte nach ISO 10303 bzw. ISO 14649.rnEs wurde eine Systematik zur Beschreibung als CNC-Bearbeitungsobjekte für Holz und Holz-werkstoffe unter Beibehaltung der Komplexität der Bearbeitungen und Nutzung der Feature-Technologie erstellt. Die CNC-Bearbeitungen wurden als mehrstufige, komplexe Bearbeitungen, so genannte Bearbeitungsobjekte, klassifiziert. Es erfolgte eine Einteilung in Format und Funktions- bzw. Gestalt gebende Bearbeitungsobjekte.rnEs wurde nicht das Ziel verfolgt, die Gesamtheit der Einflussfaktoren zu betrachten, sondern es erfolgte eine Konzentration auf typische und für den Anwender praktikable Einflussfaktoren. Dabei wurden vorzugsweise die prozessspezifischen Größen der Wirkpaarung Werkzeug/Werkstoff betrachtet. Im Vordergrund stand dabei die Einflussbestimmung auf die Vor-schubgeschwindigkeit. Die Werte der einzelnen Einflussfaktoren begründen sich auf beschreibbare Eigenschaftsverläufe bzw. auf vorhandene Erfahrungswerte.rn

Details

Original languageGerman
Qualification levelDr.-Ing.
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
Publication statusPublished - 2008
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