Het ervaren van geratel tijdens bewerkingen kan een grote hoofdpijn veroorzaken, waardoor fabrikanten extra tijd en kosten krijgen.
Wilt u weten hoe u dit probleem kunt voorkomen?
Het is tijd om inzicht te krijgen in trillingen tijdens het bewerken en effectieve manieren te vinden om deze te verminderen of te voorkomen.
In deze gids bespreken we de oorzaken van trillingen bij het bewerken en bevelen we strategieën aan om dit te voorkomen of te verminderen. We bespreken ook de beste praktijken voor installatie en bediening die moeten worden gevolgd om het risico op klapperen tijdens elke bewerking te verminderen.
Met deze informatie bent u beter toegerust om uw machine-instellingen te optimaliseren en bij elke bewerking snelle cyclustijden en hoogwaardige onderdelen te garanderen.
Wat is Chatter in verspanen?
De chatter in de bewerking is een type trilling of oscillatie dat normaal gesproken optreedt bij frees-, boor- of slijpbewerkingen. Machinisten noemen chatter meestal "gevoelig snijden" of "resonantie". Wanneer het optreedt, produceren de machines een hoog, huilend geluid en zijn de spaanstroken die door het gereedschap worden gegenereerd dik en onstabiel.
Chatter kan resulteren in een slechte oppervlakteafwerking, ongelijkmatige zaagdieptes en zelfs ingekerfd gereedschap. In ernstige gevallen kan dit een catastrofaal falen van de machine zelf veroorzaken.
Chatter wordt veroorzaakt door een onbalans tussen de snijkrachten die op het werkstuk drukken en de momenten die ontstaan door snijkrachten gemeten op gelijke afstanden.
De energie die door deze onbalans wordt gecreëerd, dupliceert zichzelf regelmatig en veroorzaakt resonantiegolven die trillen tussen deze twee traagheidspunten, wat resulteert in een geforceerde harmonische oscillatie die bekend staat als chatter.
De snelheid en intensiteit van deze trillingen zijn afhankelijk van vele factoren, zoals het type materiaal dat wordt bewerkt, de snelheid van de voeding, de mate van machinestijfheid en de flexibiliteit van het snijgereedschap dat wordt gebruikt voor productiebewerkingen.
Het is belangrijk dat machinisten begrijpen hoe ze potentiële oorzaken van geratel kunnen identificeren en hoe ze dit kunnen verzachten voordat catastrofale storingen kunnen optreden.
Hier volgen enkele algemene oplossingen die vaak worden gebruikt om trillingen bij het frezen en boren te verminderen of te elimineren:
- Spiltoerentallen aanpassen
- Bedrijfsparameters optimaliseren
- Gebruik stevigere opstellingen met steviger gereedschap, zoals sterkere spindels op stijve frames
- Verhoging van de snedediepte of spaanbelasting
- Uitbalanceren van snijgereedschappen voorafgaand aan installatie
- Smeren van alle bewegende delen die geschikt zijn voor de materialen die worden bewerkt
Soorten gebabbel bij machinale bewerking
Bij CNC-bewerking zijn er hoofdzakelijk twee vormen van gebabbel die u kunt ervaren. Sommigen van hen zijn als volgt:
Gereedschapsgeluid
Trillingen treden doorgaans op tijdens snijbewerkingen met behulp van CNC-frezen. Ze beginnen met trimmen en naarmate de trillingen worden overgebracht op het werkstuk, voegen ze verschillende functies toe. Hierdoor beginnen het instrument en het werkstuk tegen elkaar aan te glijden, waardoor het gebabbel luider wordt.
Geratel van het werkstuk
Als u het werkstuk verkeerd op de werktafel van de freesmachine legt, kan dit soms offsets en trillingen veroorzaken. Als gevolg hiervan kan de dunne wand van het werkstuk gaan schudden als het naar het snijgereedschap beweegt.
Het is belangrijk om in gedachten te houden dat wat gebabbel vaak moeilijk te vermijden is. Het oppervlak van uw werkstuk kan bekrast raken als de trilling tijdens het frezen meer dan 100 µm is. Als u echter om de kwaliteit van uw output geeft, moet u waarschijnlijk overwegen om iets te doen aan het gebabbel tussen het gereedschap en het werkstuk.
Hieronder bespreken we een aantal strategieën om het gebabbel te verminderen.
Oorzaken van gebabbel bij machinale bewerking
Het geratel bij het bewerken is een soort trilling die optreedt tijdens het snijden van metaal, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerking en een kortere standtijd. Hoewel chatter moeilijk te detecteren kan zijn omdat het onvoorspelbaar is en zeer kort duurt, kunnen de juiste analyse- en preventietechnieken helpen de chatter te verminderen of zelfs te elimineren.
Chatter wordt doorgaans veroorzaakt door instabiliteit in het snijproces. Dit kan het gevolg zijn van verschillende factoren, waaronder gereedschapsslijtage of doorbuiging door hoge voedingssnelheden of snijkrachten, een onevenwichtige snijkant of tandvorm als gevolg van onjuiste slijphoeken of ongelijke spaankamerlengte, onvoldoende koelmiddelstroom, onjuiste klemtechnieken voor werkstukken, onvoldoende stijfheid van de machine, en niet-symmetrische materiaalslijpomstandigheden.
Het klapperen van het gereedschap kan verder worden beïnvloed door de spaanhoek, de neusradius en de ontlastingshoek, evenals door de samenstelling van het werkstukmateriaal. Gereedschapsslijtage kan ook een factor zijn die bijdraagt aan ratelen en mag niet te lang worden genegeerd, omdat dit de voorwaarde voor stabiele bewerkingen schendt.
Als de bewerkingsomstandigheden na het eerste gebruik van een nieuw gereedschap lange tijd onveranderd blijven, kan er ratel optreden als gevolg van overmatige slijtage aan het oppervlak van het gereedschap, dat nu een ongebalanceerde snijkant of tandvorm heeft ten opzichte van vóór het eerste gebruik.
Het is daarom belangrijk om gereedschappen regelmatig te controleren terwijl ze worden gebruikt en ze te vergelijken met geaccepteerde toleranties zoals uiteengezet in verschillende instructies voor bewerkingsnormen, zoals ISO 13399 Level 1A gereedschapsaanduiding vormcoderichtlijnen.
Het goed onderhouden van gereedschap is essentieel om valse indicaties te voorkomen die worden veroorzaakt door veranderingen in de geometrie van de snijkant die anders zouden kunnen leiden tot overmatige trillingen tijdens bewerkingen, wat kan resulteren in klapperen bij elke snede die wordt gemaakt in het werkstukmateriaal dat wordt verwerkt.
Effecten van Chatter op bewerking
Chatter is een ongewenste en soms gevaarlijke gebeurtenis bij het bewerken, die kan resulteren in een inferieure oppervlakteafwerking, het afkeuren van werkstukken, gereedschapsbreuk en meer machinegeluid. Dus wat is chatter precies, wat veroorzaakt het en wat kan er gedaan worden om het te elimineren?
Chatter is een oscillatie van het snijgereedschap over het materiaaloppervlak die het gevolg is van verschillende probleemgebieden binnen het bewerkingsproces. Het ontstaat vanwege de dynamische aard van de snijkrachten die op de gereedschapsbit inwerken en die het gevolg zijn van periodieke interacties tussen de machineomstandigheden en de geometrie van het werkstuk.
Veel voorkomende effecten van chatter zijn onder meer:
- Verkeerde uitlijning tussen het snijgereedschap en het werkstuk.
- Een slechte balans van de spil of verstoringen van de rotatiesnelheid worden veroorzaakt door externe factoren zoals luchtstromen.
- Onvolkomenheden in de geometrie van het gereedschap, zoals een atypische spaanhoek of uniformiteit, kunnen ook leiden tot trillingen of doorbuiging van het gereedschap bij hoge snijkrachten.
Er zijn verschillende manieren om klapperen tijdens bewerkingen te verminderen, die hieronder worden besproken.
Strategieën om trillingen bij machinale bewerking te voorkomen of te verminderen
Chatter is een veelvoorkomend en potentieel destructief probleem dat van invloed kan zijn op het bewerkingsproces. Chatter wordt meestal veroorzaakt door een uit balans zijnd snijgereedschap en veroorzaakt tijdens het zagen een ongewenste trilling in het werkstuk en het snijgereedschap. Als er trillingen optreden, kunnen de standtijd en de kwaliteit van de onderdelen negatief worden beïnvloed.
Om chatter te verminderen of te elimineren, kunnen verschillende strategieën worden toegepast, zoals:
- Snelheid aanpassen: Door het toerental van de spil te vertragen en de snedediepte te verkleinen, kan het klapperen worden verminderd.
- Acceleratiesnelheden vertragen: Het verlagen van de acceleratiesnelheden kan trillingen helpen minimaliseren bij het opstarten van een bewerkingscyclus en de overgang tussen passages op een andere as.
- Gebruik maken van verschillende snijsnelheden of voedingen: Door twee verschillende snelheden of voedingen aan weerszijden van het gereedschap te gebruiken, wordt een asynchrone beweging gecreëerd, wat helpt bij het dempen van trillingen die door andere bronnen worden geproduceerd, zoals aandrijfmotoren of het buigen van het machineframe.
- Gebruik maken van balanceringstechnieken voor de gereedschappen zelf, zoals RPM-balanceringstechnieken met bendeneus: Deze strategie vermindert gereedschapstrillingen door oppervlaktekrachten van ongebalanceerde snijgereedschappen tegen te gaan, vooral die met meerdere bladen in hun samenstelling.
- Rekening houdend met andere gebieden die kunnen bijdragen aan trillingen, waaronder de stijfheid van de spantang, structurele kenmerken van machineonderdelen, onjuiste hoekuitlijning van spindels ten opzichte van XYZ-assen, enz.: Net zoals bevindingen die een bijdrage leveren aan machinegeluid in andere industrieën (bijvoorbeeld de automobielindustrie), kan het nadenken over alle aspecten van het ontwerp van werktuigmachines vaak oplossingen opleveren die voorheen niet waren voorzien door machinisten, operators en ingenieurs!
- Controleer regelmatig de uitlijning van de machine en zorg ervoor dat uw spindel effectief in balans is: Inspecteer beide spindellagers om er zeker van te zijn dat ze niet overbelast zijn of vatbaar zijn voor vroegtijdig falen als gevolg van gebrekkige smering of ophoping van verontreinigingen.
- Bovendien let op de omstandigheden buiten uw werkplaats: Neem passende maatregelen om trillingen te verminderen die worden veroorzaakt door barre buitentemperaturen, weersomstandigheden, enz., aangezien deze allemaal kunnen leiden tot een slechte snijstabiliteit op elke draaibank of freesmachine.
Gereedschapsselectie en -instelling om chatter te voorkomen of te verminderen
Een van de belangrijkste stappen bij het opzetten van een bewerking is tools selecteren en instellen. Als het gaat om het verminderen of elimineren van chatter, kunnen de selectie en configuratie van het gereedschap een groot verschil maken. De snijkant moet scherp, schoon zijn, de juiste vorm en maat hebben, op de juiste manier gehard zijn en geslepen zijn voor de toepassing.
De spaanhoeken moeten positief zijn om een goede spaanstroom te garanderen. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het gereedschap de juiste spiraalhoek heeft als het wordt gebruikt voor bewerkingen met hoge snelheid, zodat een effectieve spaanafvoer tussen de spaankamers mogelijk is.
Waar mogelijk moet een antivibratiesysteem worden toegepast om klappertrillingen te dempen als gevolg van de hoge snelheden/voedingen die worden gebruikt tijdens bewerkingen. Een dergelijke aanpak impliceert het gebruik van “passieve” trillingsdempers zoals molybdeenrubber in plaats van massief metalen snijgereedschappen of zwaardere materialen, die gevoelig zijn voor trillingsfrequenties.
Werknemers moeten ook worden geïnstrueerd over de juiste bewerkingstechnieken die kunnen helpen het ratelen van wielen/gereedschappen te verminderen en tegelijkertijd een veilige werkomgeving te garanderen tijdens elke stap van het proces.
Het is ook belangrijk om bij het opzetten van een bewerking rekening te houden met de machinedynamiek, zoals mechanische dichtheid en losheid van machineonderdelen, spilbewegingskenmerken, samen met gib-instellingen die bewegingen bepalen voor vervanging van componenten of omschakeling tussen onderdelen na voltooiing van de bewerkingscyclus. positioneringsnauwkeurigheid genoemd.
Om trillingen te verminderen en de uniformiteit te behouden tijdens bewerkingen waarbij processen uit meerdere delen betrokken zijn, voor consistente modellen/prototypegeneratiedoeleinden.
Over het algemeen zal het aandraaien van schroeven helpen bij het voorkomen van overmatige trillingen tijdens het bewerken. Dit helpt het gebabbel onder controle te houden; te veel kracht kan echter meer schade dan voordeel veroorzaken. Daarom moeten de juiste hoeveelheden worden getest/gevonden met metalen voelermaten, zoals vereist per werkstukafmetingen, voordat ze rechtstreeks op spindels en andere kunststofbedconstructies in machines worden aangebracht.
Er treedt dus geen enkele vorm van vervorming op de bedden op, wat problemen veroorzaakt bij het passen in de juiste klemmen en het uitvoeren van de taken die daarmee verband houden, wat vervolgens schade veroorzaakt aan dure metalen gereedschapsbits en de snijgeometrie dienovereenkomstig, wat leidt tot onbevredigende afgewezen eindproducten. lukraak.
Het uiteindelijke doel is om:
- Creëer keer op keer onberispelijke onderdelen met minimale uitvaltijd en lagere uitvalpercentages.
- Wanneer nodig komen er vragen naar boven die snel en volgens alle normen en deadlines beantwoord moeten worden. Bovendien is de vraag die snel beantwoord moet worden de klanttevredenheid.
- Zo werd er trots op gehouden om een uitstekende reputatie te behouden, waarbij uiteindelijk werd afgeweken van de kans op productfalen en deze grondig werd vervangen.
- Ook het zorgvuldig, frequent en getrouw handhaven van eerdere gebenchmarkte zekerheden.
- Het verkrijgen van garantiedekking met zekerheid
- Gestaag verzenden, verrukkelijk en weergaloos mooi geworden.
- Het op een fatsoenlijke manier uitvoeren van de juiste noodzakelijke zaken
- Ervoor zorgen dat succesverhalen voortdurend op fantastische wijze worden opgebouwd.
Voordelen van het vermijden of verminderen van trillingen bij het bewerken
Chatter, soms ook wel "vibratie" genoemd, is een ongewenst fenomeen dat optreedt bij bewerkingsprocessen zoals frezen, boren en draaien. Het heeft veel negatieve effecten op het afgewerkte onderdeel, omdat het oppervlakteafwerkingsproblemen kan veroorzaken door gereedschapsafbuiging en kan leiden tot slechte nauwkeurigheid van het onderdeel door chatter. De productie-output wordt ook beïnvloed omdat de productiviteit afneemt wanneer chatter optreedt. In extreme gevallen kan het onderdeel volledig worden geschrapt vanwege chatter.
De voordelen van het verminderen of vermijden van trillingen bij bewerkingsprocessen zijn talrijk. Het zorgt voor een gladdere oppervlakteafwerking van componenten en een verbeterde nauwkeurigheid van de onderdelen, wat resulteert in een consistentere productkwaliteit en een grotere klanttevredenheid.
Bovendien vermindert het de gereedschapsdoorbuiging en verkort het de cyclustijden, wat helpt de productiviteit te verhogen en de totale kosten in verband met bewerkingen te verlagen.
Bovendien is minder slijtage van gereedschappen bestand tegen slijtagegerelateerd falen, terwijl een langere levensduur van het gereedschap minder frequente gereedschapsvervangingskosten oplevert, wat uiteindelijk de uitvaltijd tijdens periodieke onderhoudsactiviteiten kan verminderen.
Over het geheel genomen heeft het verminderen of vermijden van klapperen bij bewerkingsbewerkingen zowel directe voordelen, zoals verbeterde productiviteit als kostenbesparingen. Als zodanig zou het een prioriteit moeten zijn voor productieteams die streven naar onderdelen van hoge kwaliteit die tegen efficiënte kosten worden geleverd, wat uiteindelijk zal leiden tot een hogere klanttevredenheid en efficiëntiewinst in hun activiteiten.
Veelgestelde vragen (FAQ's)
Wat zijn de oorzaken van klapperen bij machinale bewerking?
Een verscheidenheid aan factoren kan bijdragen aan ratelen bij het bewerken, waaronder het ontwerp van het gereedschap, de snijomstandigheden en de stijfheid van de werktuigmachine.
Wat zijn de gevolgen van ratelen bij verspanen?
Het geratel dat optreedt tijdens het bewerken kan aanzienlijke gevolgen hebben, waaronder een verkorting van de standtijd, een toename van de cyclustijd en een vermindering van de componentkwaliteit.
Hoe kan de stijfheid van werktuigmachines trillingen tijdens de bewerking helpen voorkomen?
Het is minder waarschijnlijk dat er trillingen optreden bij werktuigmachines met een hogere mate van stijfheid, omdat deze beter geschikt zijn om de snijkrachten op te vangen die tijdens het bewerkingsproces ontstaan.
Hoe kunnen snijparameters trillingen tijdens de bewerking helpen voorkomen?
Bij machinale bewerking kan het minimaliseren van klapperen het beste worden bereikt door snijparameters zoals voedingssnelheid, snijsnelheid en snedediepte aan te passen totdat ze optimaal zijn.
Wat zijn enkele actieve of passieve technieken voor trillingscontrole om trillingen bij machinale bewerking te verminderen?
Modale analyse en het gebruik van dempende materialen zijn twee voorbeelden van actieve en passieve benaderingen voor trillingscontrole die kunnen worden gebruikt om trillingen bij het bewerken te verminderen. Beide technieken kunnen zowel actief als passief worden toegepast.
Hoe varieert het ratelen afhankelijk van het type bewerking dat wordt uitgevoerd? (h3)
Omdat de snijsnelheden bij hogesnelheidsfrees- en draaibewerkingen veel hoger zijn dan die bij typische bewerkingsprocedures, kan ratel een bijzonder problematisch aspect van deze processen zijn.
Wat zijn enkele best practices voor het vermijden of verminderen van trillingen bij het bewerken? (h3)
Het veranderen van de snijgeometrie, het gebruik van een werktuigmachine met een hogere mate van stijfheid, het optimaliseren van de snijparameters en het toepassen van actieve of passieve trillingscontroletechnieken zijn enkele van de beste praktijken die bij het bewerken kunnen worden gebruikt om klapperen te voorkomen of te verminderen.
Conclusie
Samenvattend wordt geratel bij het bewerken veroorzaakt door verschillende trillingen die kunnen optreden tijdens het snijproces en die schadelijke gevolgen kunnen hebben voor de productiviteit en precisie. De meest effectieve manier om chatten te verminderen of te voorkomen, is door stappen te ondernemen om te voorkomen dat dit überhaupt gebeurt.
Dit kan zijn:
- Selecteren van scherp gereedschapsmateriaal met een lage spaanhoek;
- Het vergroten van de gereedschapsstijfheid door gebruik te maken van een stijvere gereedschapshouder en het verhogen van de spilsnelheid;
- Het installeren van contragewichten, dempingsmaterialen en frequentieafstemmingsapparatuur langs de rails van de werktuigmachines
- Gebruik maken van actieve controlemethoden zoals actieve trillingsdemping;
- Het handhaven van de stabiliteit van de machine met goed onderhoud en smering;
- Uitbalanceren van het gewicht van het werkstuk met extra steunen of armaturen;
- Gebruik van gereedschappen met meerdere snijkanten of gereedschappen met verlengde punt;
- Profiteer van moderne CAM-softwarefuncties die ongewenste verstoringen tijdens het bewerken verminderen.
Het volgen van deze methoden zal resulteren in een toename van de productieve tijd als gevolg van minder trilsnijden.
