Modelling chip ejection of wood cutting tools using the Discrete Element Method with bonded particles

Research output: Book/Conference proceeding/Anthology/ReportConference proceedingContributed

Abstract

Die Kenntnis des Spanauswurfs von Zerspanungswerkzeugen ist für die Erfassung von Spänen und Staub bei der Holzbearbeitung von großer Bedeutung. In der Praxis ist der Luftstrom in Absaughauben oft suboptimal, da das Wissen über den anfänglichen Spanauswurf in Abhängigkeit von den Schneidgeometrien und Prozessparametern fehlt. Die ineffiziente Auslegung von Absaughauben führt dann dazu, dass hohe Luftgeschwindigkeiten erforderlich sind, um eine ordnungsgemäße Spanabsaugung zu erreichen, was wiederum zu hohen Energiekosten führt. In diesem Beitrag wird ein vereinfachtes Modell für die Simulation des Schneidens von Spanplatten und der Freisetzung von Holzspänen aus einem Bearbeitungswerkzeug vorgestellt. Das Modell basiert auf der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) mit gebundenen Partikeln, die einen Ansatz für die Modellierung der komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Holzmaterial bietet. Die Bonded-Particle-Methode ermöglicht eine Darstellung der orthotropen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften von Holz. Um eine realistische Partikelbeschleunigung zu erreichen, müssen die Modellparameter kalibriert werden. Das Modell liefert dann wertvolle Informationen über die Flugbahnen der Holzspäne und ihre Interaktion mit dem Spanraum des Werkzeuges. Simulationsstudien können in Zukunft zu einem besseren Verständnis des Spanflusses in Abhängigkeit von diversen Prozessparametern beitragen. Darüber hinaus können die Simulationen genutzt werden, um die Form des Spanraums eines Werkzeugs oder die Konstruktion von Spanhauben zu optimieren, um eine effektivere und effizientere Staubabscheidung zu erreichen.

Details

Original languageGerman
Number of pages8
Publication statusPublished - 2023
Peer-reviewedNo

Seminar

Title25th International Wood Machining Seminar
SubtitleHeart of Wood Machining in Japan
Abbreviated titleIWMS-25
Conference number25
Duration4 - 7 October 2023
Website
Degree of recognitionInternational event
LocationNagoya International Exhibition Hall
CityNagoya
CountryJapan

Keywords

Keywords

  • Spanerfassung, Spanauswurf, Diskrete Elemente Methode, Spanplatte, Bonded Particle Method, Nutsägen