Chatter în prelucrarea CNC - O prezentare generală
Chatter(振刀 în chineză, literal „uneltă vibrantă”) este unul dintre cele mai comune și mai distructive fenomene de instabilitate dinamică în operațiunile de prelucrare CNC. Se referă lavibrații auto-excitatecare apar între scula de tăiere și piesa de prelucrat în timpul îndepărtării materialului, producând urme vizibile de vibrații pe suprafața prelucrată, uzură accelerată a sculei și, în cazuri grave, ruperea catastrofală a sculei sau deteriorarea mașinii.
Tipuri de Chatter
表格
| Tip | Mecanism | Frecvența tipică |
|---|---|---|
| Chatter regenerativ | Decalaj de fază între tăieri succesive pe aceeași suprafață | Scăzut spre mediu (sute de Hz) |
| Modul-Coupling Chatter | Interacțiunea între două sau mai multe moduri de vibrație | Mediu |
| Vibrație forțată | Excitare externă (ax dezechilibrat, rulmenți defecte) | Se potrivește cu sursa de excitație |
| Friction Chatter | Fixați-comportamentul de alunecare la interfața-cipului instrumentului | Scăzut |
Printre acestea,vorbăria regenerativăeste cel mai răspândit și{0}}mecanismul cel mai bine studiat în operațiunile de frezare, strunjire și găurire.
Cauzele fundamentale ale chatterului
1. Parametrii de tăiere
Viteza excesivă a axului sau adâncimea de tăiere: Împinge sistemul dincolo de limita de stabilitate
Rată de alimentare inadecvată: Un avans prea mic poate crește frecarea și poate promova vibrațiile
Distribuție slabă a sarcinii așchiilor: Angajare neuniformă în frezare (în special crestare sau viraj)
2. Factori ai sistemului de scule
Conexiune sculă (raport L/D): Uneltele mai lungi au rigiditate mai mică și frecvență naturală
Rigiditate insuficientă a sculei: Suporturi slabe de scule, cleme uzate sau prindere necorespunzătoare
Scule dezechilibrate: Geometrie asimetrică a sculei sau locație neuniformă a plăcuței
Margini de tăiere uzate sau deteriorate: Forțele de tăiere neregulate induc vibrații
3. Piesa de prelucrat și setare
Prindere slabă a piesei de prelucrat: Rigiditatea insuficientă a dispozitivului de fixare permite deplasarea piesei de prelucrat
Piese de prelucrat-subțiri sau subțiri: Rigiditate structurală și amortizare scăzute
Proprietățile materialelor: materialele dure, gomose sau care se întăresc-(de exemplu, titan, oțel inoxidabil, Inconel) sunt mai predispuse la zgomot
4. Starea mașinii-unelte
Rulmenți axului uzați: Rigiditate redusă a rulmentului și deformare crescută
Componentele mașinii slăbite sau deteriorate: Căile de ghidare, șuruburi cu bile sau cuplaje cu joc excesiv
Amortizare inadecvată a mașinii: mașinile ușoare-de mare viteză pot să nu aibă o amortizare structurală suficientă
5. Dinamica proceselor
Efect regenerativ: Suprafața ondulată lăsată de trecerea anterioară a dintelui modulează grosimea așchiei în trecerea curentă, creând o buclă de feedback
Amortizarea procesului: La viteze mici de așchiere, frecarea flancului sculei de piesa de prelucrat asigură o amortizare stabilizatoare; acest efect se diminuează la viteze mai mari
Consecințele Chatterului
表格
| Aspect | Impact |
|---|---|
| Calitatea suprafeței | Finisaj slab al suprafeței, ondulație și inexactitate dimensională |
| Durata de viață a sculei | Așchiere prematură, fractură sau uzură rapidă a flancurilor |
| Sănătatea mașinii | Deteriorări ale rulmenților axului, căilor de ghidare și componentelor structurale |
| Productivitate | Rate reduse de îndepărtare a materialului și timpi de ciclu măriți |
| Siguranţă | Risc de ejectare a sculei sau de dislocare a piesei de prelucrat |
Metode de eliminare sau suprimare a discuțiilor
Optimizarea parametrilor
Selectarea vitezei axului: Foloseștediagrame de lobi de stabilitate (SLD)pentru a identifica zonele stabile de viteză (lobii) care evită vibrațiile regenerative
Reduceți adâncimea de tăiere sau lățimea tăieturii: Operați sub limita critică de stabilitate
Creșteți hrana pe dinte: Sarcinile mai mari de așchii pot îmbunătăți amortizarea procesului
Soluții de scule
Reduceți depășirea sculei: Utilizați cea mai scurtă combinație posibilă de sculă și suport
Folosiți suporturi-de scule cu rigiditate ridicată: mandrine hidraulice, suporturi de fixare-retractabile sau mandrine de frezat în loc de mandrine
Aplicați freze cu pas variabil-sau elicoidal-variabil: Întrerupeți starea fazei de regenerare prin distanțare neuniformă dintre dinți
Asigurați-vă echilibrul corect al sculei: echilibrare dinamică pentru operațiuni cu viteză mare-
Piesa de prelucrat și dispozitivul de fixare
Îmbunătățiți rigiditatea de prindere: Folosiți suporturi suplimentare, contrapuncturi sau dispozitive de amortizare
Optimizați orientarea piesei de prelucrat: Poziționați direcția cea mai rigidă împotriva forțelor de tăiere
Îmbunătățiri ale mașinilor și proceselor
Sisteme active de amortizare: Amortizoare piezoelectrice sau magnetoreologice
Detectarea și suprimarea-chatterului în timp real: Senzori de emisie acustică sau de forță cu control adaptiv al vitezei axului
Strategii de frezare trocoidale sau de{0}}înaltă eficiență: Mențineți angrenarea constantă a sculei pentru a evita schimbările bruște de sarcină
