Das Flattern im Griff

Brettchen mit einer Dicke von 3 mm konnten bislang wirtschaftlich nur mit einer Dünnschnittgattersägemaschine hergestellt werden. Mehr als 1 m/min Vorschub ist hiermit nicht machbar. Hinzu kommen starke dynamische Belastungen des Maschinengestells und der Fundamente durch die Hubbewegungen des Gatters. Das erfordert aufwändige Maschinengrundgestelle und Dämpfungseinrichtungen. Kreissägen bieten hier den Vorteil einer wesentlich höheren Vorschubgeschwindigkeit und eines gleichmäßigeren Laufs. Das Problem hierbei ist die mit der Stammblattdicke abnehmende Stabilität des Sägeblattes sowie die damit verbundene Verringerung der Eigenfrequenzen und der untersten kritischen Drehzahl des Werkzeugs. Die Holzausbeute wird hauptsächlich durch die Breite der Schnittfuge und diese wiederum durch die Zahnbreite bestimmt, die direkt von der Stammblattdicke abhängt. Weitere wichtige Kriterien zur Beurteilung des Verfahrens sind der Schnittleistungsbedarf und die Lärmemission, die vom dynamischen Verhalten des Werkzeuges und des Werkstückes beeinflusst wird.

Im Rahmen dieses Projektes wurde ein vorhandener Versuchsstand für den Betrieb mit vier dünnen Sägeblättern auf einer Welle umgebaut und die Werkzeuge mit einer hydrodynamischen Führung stabilisiert. Eine Dreipunktführung gewährleistet eine hinreichende Stabilität der dünnen Sägeblätter.

Gemeinsam mit einem Werkzeugproduzenten wurden Sägeblätter mit einer Stammblattdicke von 1 mm dimensioniert und entwickelt. Material und Porosität der keramischen Führungskörper konnten zusammen mit dem Lieferanten festgelegt werden. Durch verschiedene Untersuchungen wurde eine geeignete Führungsflüssigkeit gefunden, wodurch auf die bislang übliche Druckluft verzichtet werden konnte. Eine zentrale Aufgabe war es, für die Führungskörper geeignete Halterungen zu konstruieren und jeden einzelnen Körper trotz beengter räumlicher Platzverhältnisse mit Schmierstoff zu versorgen.

In statischen und dynamischen Versuchen wurden geführte und ungeführte Werkzeuge getestet und ihre statischen Steifigkeiten, Eigenfrequenzen sowie ihre untersten kritischen Drehzahlen ermittelt. Nach den Versuchen laufen dünne Sägeblätter mit einer Drehzahl von n = 2000 min-1 optimal. Die erzielbare Vorschubgeschwindigkeit hängt dabei von der Zähnezahl ab. Bei der genannten Drehzahl und einer Zähnezahl von z = 32 ist rechnerisch eine Vorschubgeschwindigkeit von vf = 8 m/min und bei z = 72 eine Vorschubgeschwindigkeit von vf = 16 m/min möglich.

Nach umfangreichen Leerlaufversuchen erfolgten die ersten Sägeschnitte mit den zur Verfügung stehenden Sägeblättern, wobei maßhaltige Brettchen mit guten Schnittoberflächen entstanden. Beim Einsatz von mehreren Sägeblättern tauchte jedoch das Problem auf, dass sich die Randbereiche der beiden Sägeblätter mit zunehmender Drehzahl gegenseitig annähern, da sich zwischen diesen beiden Werkzeugen ein Unterdruck bildet. Dieser Effekt bewirkt eine Funkenbildung zwischen Werkzeug und Führungselementen. Er konnte durch Einbringen von Luftausgleichsöffnungen deutlich gemindert werden. Die Experimente am Versuchsstand zeigten, dass mit den dünnen, geführten Sägeblättern die meisten der gestellten Anforderungen erfüllt werden konnten. Es ist vorgesehen, mit einem Industriepartner das Vorhaben bis zur Serienreife weiter zu entwickeln. Prof. Uwe Heisel,

Dr. Johannes Tröger und

Dipl.-Ing. Kai Schumacher