Värinän kokeminen koneistuksen aikana voi olla merkittävä päänvaiva ja aiheuttaa valmistajille ylimääräistä aikaa ja kustannuksia.
Haluatko tietää, miten tämän ongelman voi estää?
On aika ymmärtää koneistuksen tärinää ja löytää tehokkaita tapoja vähentää tai välttää sitä.
Tässä oppaassa käsittelemme työstössä esiintyvän tärinän syitä ja suosittelemme strategioita sen välttämiseksi tai vähentämiseksi. Käsittelemme myös parhaita käytäntöjä asennukseen ja käyttöön, joita tulisi noudattaa tärinän riskin vähentämiseksi minkä tahansa työstöoperaation aikana.
Näiden tietojen avulla olet paremmin valmistautunut optimoimaan koneesi asetukset ja varmistamaan nopeat sykliajat ja korkealaatuiset osat jokaisessa työvaiheessa.
Mitä on tärinä koneistuksessa?
Koneistuksen tärinä on eräänlaista värähtelyä tai värähtelyä, jota normaalisti esiintyy jyrsinnässä, porauksessa tai hionnassa. Koneistajat kutsuvat tärinää yleensä "herkäksi leikkaukseksi" tai "resonanssiksi". Kun sitä esiintyy, koneet tuottavat korkean valittavan äänen ja työkalusta syntyvät lastukaistaleet ovat paksuja ja epävakaita.
Värinä voi johtaa huonoon pinnanlaatuun, epätasaisiin lastuamissyvyyksiin ja jopa naarmuuntuneisiin työkaluihin. Vakavissa tapauksissa se voi aiheuttaa itse koneen katastrofaalisen vikaantumisen.
Värinän aiheuttaa epätasapaino työkappaleeseen painautuvien leikkausvoimien ja yhtä pitkillä etäisyyksillä mitattujen leikkausvoimien luomien momenttien välillä.
Tämän epätasapainon luoma energia kahdentuu säännöllisesti aiheuttaen resonanssiaaltoja, jotka värähtelevät näiden kahden inertiapisteen välillä, mikä johtaa pakotettuun harmoniseen värähtelyyn, joka tunnetaan nimellä chatter.
Tämän värähtelyn nopeus ja voimakkuus riippuvat monista tekijöistä, kuten työstettävän materiaalin tyypistä, syöttönopeudesta, koneen jäykkyysasteesta ja valmistustoiminnoissa käytetyn leikkaustyökalun vaatimustenmukaisuudesta.
Koneistajien on tärkeää ymmärtää, miten tärinän mahdolliset syyt tunnistetaan ja miten niitä voidaan lieventää ennen kuin katastrofaalinen vika voi tapahtua.
Tässä on joitakin yleisiä ratkaisuja, joita käytetään usein tärinän vähentämiseen tai poistamiseen jyrsinnässä ja porauksessa:
- Karan kierrosten säätö
- Toimintaparametrien optimointi
- Käytä tukevampia kokoonpanoja ja tukevampia työkaluja, kuten vahvempia karoja jäykissä rungoissa
- Lastuamissyvyyden tai lastukuorman lisääminen
- Leikkaustyökalujen tasapainotus ennen asennusta
- Kaikkien liikkuvien osien voitelu työstettäville materiaaleille sopivalla tavalla
Värinän tyypit koneistuksessa
CNC-koneistuksessa voi esiintyä pääasiassa kahdenlaisia tärinää. Joitakin niistä ovat seuraavat:
Tool Chatter
Tyypillisesti CNC-jyrsinkoneiden leikkaustoimintojen aikana esiintyy tärinää. Ne alkavat leikata, ja tärinän siirtyessä työkappaleeseen ne lisäävät siihen erilaisia ominaisuuksia. Tämän vuoksi instrumentti ja työkappale alkavat liukua toisiaan vasten, mikä tekee tärinästä kovempaa.
Työkappaleen puhe
Jos asetat työkappaleen jyrsinkoneen työpöydälle väärin päin, se voi joskus aiheuttaa siirtymäjä ja tärinää. Tämän seurauksena työkappaleen ohut seinämä voi alkaa täristä sen liikkuessa leikkaustyökalua kohti.
On tärkeää pitää mielessä, että tärinää on usein vaikea välttää. Työkappaleen pinta voi naarmuuntua, jos jyrsinnän aikana esiintyvä tärinä on yli 100 µm. Jos kuitenkin välität lopputuotteesi laadusta, sinun kannattaa ehkä harkita työkalun ja työkappaleen välisen tärinän korjaamista.
Alla käymme läpi joitakin strategioita puheen vähentämiseksi.
Värinän syitä koneistuksessa
Koneistuksen tärinä on eräänlaista värähtelyä, jota esiintyy metallinleikkausoperaatioissa ja joka johtaa huonoon pinnanlaatuun ja lyhentää työkalun käyttöikää. Vaikka tärinää voi olla vaikea havaita, koska se on arvaamatonta ja hyvin lyhytaikaista, oikeat analyysi- ja ehkäisytekniikat voivat auttaa vähentämään tai jopa poistamaan sen.
Värinän aiheuttaa yleensä leikkausprosessin epävakaus. Tämä voi johtua useista tekijöistä, kuten työkalun kulumisesta tai taipumasta suurista syöttönopeuksista tai leikkausvoimista, epätasapainoisesta leikkuureunasta tai hampaan muodosta, joka johtuu virheellisistä hiontakulmista tai epätasaisesta lastuamis-uran pituudesta, riittämättömästä jäähdytysnesteen virtauksesta, virheellisistä työkappaleen kiinnitystekniikoista, riittämättömästä koneen jäykkyydestä ja epäsymmetrisistä materiaalin hiontaolosuhteista.
Työkalun värinään voivat vaikuttaa myös sen rintakulma, nokkasäde ja helpotuskulma sekä työkappaleen materiaalin koostumus. Myös työkalun kuluminen voi vaikuttaa värinään, eikä sitä pidä jättää huomiotta liian kauan, koska se heikentää vakaan työstöprosessin edellytyksiä.
Jos työstöolosuhteet pysyvät muuttumattomina pitkään uuden työkalun ensimmäisen käyttökerran jälkeen, tärinää voi esiintyä työkalun pinnan liiallisen kulumisen vuoksi, sillä sen leikkuuterä tai hampaan muoto on nyt epätasapainoinen verrattuna ennen ensimmäistä käyttökertaa.
Siksi on tärkeää tarkistaa työkalut säännöllisesti niiden käytön aikana ja verrata niitä hyväksyttyihin toleransseihin, kuten eri koneistusstandardien ohjeissa, kuten ISO 13399 Level 1A -työkalun nimitysmuotokoodiohjeissa, on esitetty.
Työkalujen asianmukainen huolto on olennaista, jotta vältetään terän geometrian ajan myötä muuttuvien muutosten aiheuttamat väärät näytöt, jotka voisivat muuten johtaa liiallisiin värähtelyihin koneistuksen aikana, mikä voi puolestaan aiheuttaa tärinää jokaisen työkappaleeseen tehtävän leikkauksen yhteydessä.
Värinän vaikutukset koneistukseen
Värinä on ei-toivottu ja joskus vaarallinen ilmiö koneistuksessa, joka voi johtaa huonompaan pinnanlaatuun, työkappaleen hylkäämiseen, työkalun rikkoutumiseen ja lisääntyneeseen konemeluun. Mitä värinä sitten tarkalleen ottaen on, mikä sen aiheuttaa ja mitä sen poistamiseksi voidaan tehdä?
Värinä on leikkaustyökalun värähtelyä materiaalin pinnalla, joka johtuu erilaisista ongelmakohdista työstöprosessissa. Se johtuu työkalun terään vaikuttavien leikkausvoimien dynaamisesta luonteesta, joka on seurausta koneen olosuhteiden ja työkappaleen geometrian välisistä jaksollisista vuorovaikutuksista.
Yleisiä rupattelun vaikutuksia ovat:
- Leikkaustyökalun ja työkappaleen välinen virheellinen kohdistus.
- Huono karan tasapaino tai sen pyörimisnopeuden häiriöt johtuvat ulkoisista tekijöistä, kuten ilmavirroista.
- Työkalun geometrian epätäydellisyydet, kuten epätyypillinen rintakulma tai tasaisuus, voivat myös johtaa värinöihin tai työkalun taipumiseen suurten lastuamisvoimien alaisena.
Koneistuksen aikana tärinää voidaan vähentää useilla tavoilla, joita käsitellään jäljempänä.
Strategioita tärinän välttämiseksi tai vähentämiseksi koneistuksessa
Värinä on yleinen ja mahdollisesti tuhoisa ongelma, joka voi vaikuttaa työstöprosessiin. Yleensä epätasapainossa olevan leikkuutyökalun aiheuttama värinä aiheuttaa ei-toivottua värähtelyä työkappaleeseen ja leikkuutyökaluun leikkauksen aikana. Värinän esiintyminen voi vaikuttaa negatiivisesti työkalun käyttöikään ja osan laatuun.
Häiriön vähentämiseksi tai poistamiseksi voidaan käyttää useita strategioita, kuten:
- Nopeuden säätö: Karan kierrosten hidastaminen ja lastuamissyvyyden pienentäminen voi auttaa vähentämään tärinää.
- Kiihtyvyysnopeuksien hidastuminen: Kiihtyvyyksien pienentäminen voi auttaa minimoimaan tärinää työstöjaksoa aloitettaessa ja eri akselien ylimenojen välillä siirryttäessä.
- Erilaisten leikkausnopeuksien tai syöttöjen käyttäminen: Käyttämällä kahta eri nopeutta tai syöttöä työkalun vastakkaisilla puolilla luodaan asynkroninen liike, joka auttaa vaimentamaan muiden lähteiden, kuten käyttömoottoreiden tai koneen rungon taipumisen, aiheuttamia tärinöitä.
- Työkalujen tasapainotustekniikoiden, kuten nokkapyörimisnopeuden tasapainotustekniikoiden, käyttö: Tämä strategia vähentää työkalun tärinää vastustamalla epätasapainoisten leikkaustyökalujen – erityisesti moniteräisten työkalujen – pintavoimia.
- Kun otetaan huomioon muut tärinään mahdollisesti vaikuttavat alueet, kuten holkin jäykkyys, koneen osien rakenteelliset ominaisuudet, karan virheellinen kulmakohdistus XYZ-akseleihin nähden jne.: Aivan kuten muilla teollisuudenaloilla (esimerkiksi autoteollisuudessa) on havaittu konemelun lähteitä, työstökoneen suunnittelun kaikkien osa-alueiden pohtiminen voi usein johtaa ratkaisuihin, joita koneistajat, käyttäjät ja insinöörit eivät ole aiemmin osanneet ennakoida!
- Tarkista säännöllisesti koneen linjaus ja varmista, että kara on tehokkaasti tasapainossa: Tarkasta molemmat karan laakerit varmistaaksesi, etteivät ne ole ylikuormitettuja tai alttiita ennenaikaiselle vikaantumiselle virheellisen voitelun tai epäpuhtauksien kertymisen vuoksi.
- Lisäksi, Kiinnitä huomiota työpajasi ulkopuolisiin olosuhteisiin: Ryhdy asianmukaisiin toimenpiteisiin vähentääksesi ankarien ulkoisten lämpötilojen, sääolosuhteiden jne. aiheuttamia tärinöitä, sillä ne voivat kaikki johtaa huonoon leikkausvakauteen missä tahansa sorvissa tai jyrsinkoneessa.
Työkalun valinta ja asetukset tärinän välttämiseksi tai vähentämiseksi
Yksi tärkeimmistä vaiheista koneistuksen valmistelussa on työkalu valinta ja asetukset. Värinän vähentämisessä tai poistamisessa työkalun valinnalla ja asetuksilla voi olla suuri merkitys. Leikkaussärmän tulee olla terävä, puhdas, oikean muotoinen ja kokoinen, asianmukaisesti karkaistu ja hiottu käyttötarkoitukseen sopivaksi.
Harjakulmien on oltava positiivisia hyvän lastunkulun varmistamiseksi. On tärkeää varmistaa, että työkalulla on oikea kierukkakulma, jos sitä käytetään suurnopeuksisissa töissä, jotta lastunpoisto urien välistä on tehokasta.
Jos mahdollista, tulisi ottaa käyttöön tärinänvaimennusjärjestelmä vaimentamaan tärinää, joka johtuu koneistuksen aikana käytettävistä suurista nopeuksista/syöttötavoista. Tällainen lähestymistapa tarkoittaa "passiivisten" tärinänvaimentimien, kuten molybdeenikumimateriaalin, käyttöä täysmetallisten leikkaustyökalujen tai raskaampien materiaalien sijaan, jotka ovat alttiita värähtelytaajuuksille.
Työntekijöitä on myös opetettava oikeista työstötekniikoista, jotka voivat auttaa vähentämään laikan/työkalun tärinää ja varmistamaan turvallisen työympäristön prosessin jokaisessa vaiheessa.
On myös tärkeää ottaa huomioon koneen dynamiikka toimintoa määritettäessä, kuten koneen osien mekaaninen kireys ja löysyys, karan liikeominaisuudet sekä kiilakiila-asetukset, jotka määrittävät komponenttien vaihdon tai osien välisen vaihdon liikkeet koneistussyklin päättymisen jälkeen, jota kutsutaan paikannustarkkuudeksi.
Värähtelyn vähentämiseksi ja yhdenmukaisuuden ylläpitämiseksi moniosaisten prosessien aikana yhdenmukaisten mallien/prototyyppien luomiseksi.
Yleisesti ottaen ruuvien kiristäminen auttaa estämään liiallista tärinää koneistuksen aikana. Tämä auttaa pitämään tärinän hallinnassa; liian suuri voima voi kuitenkin aiheuttaa enemmän haittaa kuin hyötyä. Siksi oikeat määrät on testattava/löydettävä metallisilla rakotulkeilla työkappaleen mittojen mukaisesti ennen niiden levittämistä suoraan karoille ja muille muovirakenteille koneissa.
Näin ollen sänkyihin ei tule minkäänlaista muodonmuutosta, joka aiheuttaisi ongelmia sopiviin puristimiin sovitettaessa ja niihin liittyvien tehtävien suorittamisessa. Tämä puolestaan vahingoittaisi kalliita metallisia työkaluteriä ja niiden leikkausgeometriaa, mikä johtaisi epätyydyttäviin ja sattumanvaraisesti syntyviin hylkytuotteisiin.
Perimmäisenä tavoitteena on pystyä:
- Luo virheettömiä osia joka kerta minimoimalla seisokkiajat ja pienentämällä hylkyprosentteja.
- Tarpeen mukaan esiin nousee kysymyksiä, joihin on vastattava nopeasti ja kaikkien standardien ja määräaikojen mukaisesti. Lisäksi kysymys, johon on vastattava nopeasti, on asiakastyytyväisyys.
- Näin ollen loistavan maineen ylläpitämisestä pidettiin ylpeänä, ja lopulta poikettiin tuotevikojen todennäköisyyksistä ja korvattiin ne perusteellisesti.
- Myös aiemmin vertailuarvoina pidettyjen varmuuksien huolellinen, usein ja uskollinen ylläpitäminen.
- Takuun hankkiminen vakuutuksen kera
- Lähettämällä tasaisesti herkullisesti, saatu verrattoman kauniisti.
- Asianmukaisten välttämättömyysvaatimusten täyttäminen asianmukaisesti
- Varmistamme, että menestystarinoita rakennetaan jatkuvasti fantastisesti.
Värinän välttämisen tai vähentämisen edut koneistuksessa
Värinä, jota joskus kutsutaan myös "värähtelyksi", on ei-toivottu ilmiö, jota esiintyy koneistusprosesseissa, kuten jyrsinnässä, porauksessa ja sorvauksessa. Sillä on monia negatiivisia vaikutuksia valmiiseen osaan, sillä se voi aiheuttaa pinnanlaatuongelmia työkalun taipuman vuoksi ja johtaa huonoon osan tarkkuuteen värinän vuoksi. Myös tuotantomäärään vaikuttaa tuottavuus, koska värinän esiintyminen heikentää tuottavuutta. Äärimmäisissä tapauksissa komponentti voidaan hylätä kokonaan värinän vuoksi.
Värinän vähentämisen tai välttämisen hyödyt koneistusprosesseissa ovat lukuisia. Se mahdollistaa komponenttien tasaisemman pinnanlaadun ja paremman osien tarkkuuden, mikä johtaa tasaisempaan tuotteen laatuun ja suurempaan asiakastyytyväisyyteen.
Lisäksi se vähentää työkalun taipumista ja lyhentää sykliaikoja, mikä auttaa lisäämään tuottavuutta ja alentamaan koneistukseen liittyviä kokonaiskustannuksia.
Lisäksi työkalujen vähäisempi kuluminen ehkäisee kulumiseen liittyviä vikoja, ja pidempi työkalun käyttöikä vähentää työkalujen vaihtokustannuksia, mikä voi lopulta vähentää seisokkiaikoja säännöllisten huoltotoimien aikana.
Kaiken kaikkiaan tärinän vähentäminen tai välttäminen koneistustoiminnoissa tuo sekä välittömiä etuja, kuten parantuneen tuottavuuden että kustannussäästöjä. Siksi sen tulisi olla prioriteetti tuotantotiimeille, jotka pyrkivät toimittamaan korkealaatuisia osia tehokkailla kustannuspisteillä, mikä lopulta johtaa korkeampaan asiakastyytyväisyyteen ja tehokkuuden kasvuun kaikissa toiminnoissaan.
Usein kysytyt kysymykset (FAQ)
Mitkä ovat tärinän syyt koneistuksessa?
Työstössä esiintyvään tärinään voi vaikuttaa useita tekijöitä, kuten työkalun rakenne, leikkausolosuhteet ja työstökoneen jäykkyys.
Mitä seurauksia tärinästä on koneistuksessa?
Koneistuksen aikana esiintyvä tärinä voi johtaa merkittäviin seurauksiin, kuten työkalun käyttöiän lyhenemiseen, sykliajan pidentymiseen ja komponenttien laadun heikkenemiseen.
Kuinka työstökoneen jäykkyys voi auttaa estämään tärinää koneistuksessa?
Jäykemmässä työstökoneessa värinän esiintyminen on epätodennäköisempää, koska se kestää paremmin työstöprosessin aikana syntyviä leikkausvoimia.
Miten leikkausparametrit voivat auttaa estämään tärinää koneistuksessa?
Koneistuksessa värinän minimointi onnistuu parhaiten säätämällä leikkausparametreja, kuten syöttönopeutta, leikkausnopeutta ja leikkaussyvyyttä, kunnes ne ovat optimaaliset.
Mitä aktiivisia tai passiivisia tärinänvaimennustekniikoita on olemassa tärinän vähentämiseksi koneistuksessa?
Modaalianalyysi ja vaimennusmateriaalien käyttö ovat kaksi esimerkkiä aktiivisesta ja passiivisesta värähtelynvaimennusmenetelmästä, joita voidaan käyttää tärinän vähentämiseen koneistuksessa. Molempia tekniikoita voidaan soveltaa joko aktiivisesti tai passiivisesti.
Miten tärinä vaihtelee suoritettavan työstöoperaation tyypin mukaan? (h3)
Koska suurnopeusjyrsinnässä ja -sorvauksessa tarvittavat leikkausnopeudet ovat huomattavasti suurempia kuin tyypillisissä koneistusmenetelmissä, tärinä voi olla erityisen ongelmallinen piirre näissä prosesseissa.
Mitä parhaita käytäntöjä on värinän välttämiseksi tai vähentämiseksi koneistuksessa? (h3)
Leikkausgeometrian muuttaminen, jäykemmän työstökoneen käyttö, leikkausparametrien optimointi sekä aktiivisten tai passiivisten tärinänvaimennustekniikoiden soveltaminen ovat joitakin parhaita käytäntöjä, joita voidaan käyttää koneistuksessa tärinän välttämiseksi tai vähentämiseksi.
Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että työstössä esiintyvä tärinä johtuu erilaisista värähtelyistä, joita voi esiintyä leikkausprosessin aikana, ja sillä voi olla haitallisia vaikutuksia tuottavuuteen ja tarkkuuteen. Tehokkain tapa vähentää tai välttää tärinää on ryhtyä toimenpiteisiin sen syntymisen estämiseksi ensisijaisesti.
Tähän voi kuulua:
- Terävän työkalumateriaalin valinta, jolla on pieni kaltevuuskulma;
- Työkalun jäykkyyden lisääminen käyttämällä jäykempää työkalunpidintä ja lisäämällä karan nopeutta;
- Vastapainojen, vaimennusmateriaalien ja taajuussäätölaitteiden asentaminen työstökoneen kiskoihin
- Aktiivisten säätömenetelmien, kuten aktiivisen tärinänvaimennuksen, hyödyntäminen;
- Koneen vakauden ylläpitäminen asianmukaisella huollolla ja voitelulla;
- Työkappaleen painon tasapainottaminen lisätuilla tai kiinnikkeillä;
- Useilla leikkaavilla reunoilla tai pitkäkärkisillä työkaluilla työskentely;
- Hyödynnä nykyaikaisia CAM-ohjelmistojen ominaisuuksia, jotka vähentävät ei-toivottuja häiriöitä koneistuksen aikana.
Näiden menetelmien noudattaminen lisää tuottavaa aikaa vähentyneen tärinäleikkauksen ansiosta.
