Performance of helical edge milling cutters in planing wood

Abstract

A new design of a milling cutter with solid helical edge has been developed for improving the performance of cutting wood. Development of the new helical edge milling cutter with its geometries for planing wood has been followed by some research progresses. In this work, a conventional edge milling cutter and helical edge milling cutters were tested in planing spruce wood (Picea abies). The purpose of the research work was to investigate chip flow, power consumption, noise emissions, edge wear, and surface roughness characteristics of the helical edge milling cutters in planing spruce wood. Experimental results showed that the helical edges compared to the conventional edge milling cutter provide better chip flows with nearly axial direction and low flight velocity. Though the extreme helical edges up to 75° inclination angle generate comparable or slightly larger cutting power than the conventional edge, they considerably generate lower sound pressure level of up to 5 dB(A). The helical edge milling cutters are better in wear resistance, suffer less edge fractures, and produce better surface quality of planed wood than the conventional edge milling cutter.

Zusammenfassung

Neuartige Umfangsplanfräswerkzeuge mit schraubenlinienförmigen Schneiden (extremen Werkzeug-Neigungswinkeln λ _S) sind zur Verbesserung des Zerspanungsverhaltens an Massivholz entwickelt worden. Im Beitrag werden Untersuchungen der neuartigen Fräswerkzeuge im Vergleich zu einem herkömmlichen Werkzeug bei der Bearbeitung von Fichte (Picea abies) dargestellt. Dabei stehen der Spanflug, die Schnittleistung, die Lärmemissionen, der Schneidenverschleiß und die Oberflächenqualität im Mittelpunkt der Betrachtungen. Die Experimente haben eindeutig bewiesen, dass die Werkzeuge mit schraubenlinienförmigen Schneiden einen nahezu axialen Spanflug mit stark verringerten Fluggeschwindigkeiten aufweisen. Es wurde ein vergleichbarer Betrag bzw. ganz leichter Anstieg der Schnittleistung an den Werkzeugen mit extremer Schneidenneigung bis 75° im Gegensatz zum herkömmlichen Fräswerkzeug ohne Schneidenneigung registriert. Bemerkenswert ist jedoch die festgestellte starke Senkung des Schalldruckpegels von bis zu 5 dB(A). Auch bezüglich des Verschleißes sind die neuartigen Werkzeuge bedeutend resistenter und es wurden weniger Schneidenausbrüche gefunden. Die gemessene Werkstückqualität, beschrieben über die Oberflächenrauheit, ist besser als bei Bearbeitung mit dem herkömmlichen, konventionellen Werkzeug ohne Schneidenneigung.