Yüksək sürətli, yüksək dəqiqlikli son frezalama maşınlarının kəsici millərində titrimi necə minimuma endirmək olar?

Rezonansdan Çəkinmə və Sabitlik Lobu Analizi Vasitəsilə Yüksək Sürətli Fırlanan Millin Titriməsinin İdarə Edilməsi

Modal analiz və harmonik rezonans xəritələşdirməsi ilə kritik sürətlərin müəyyənləşdirilməsi və onlardan çəkinilməsi

Yüksək sürətli frezələmə zamanı çoxlu mill titrəşməsi adətən harmonik rezonans problemlərinə gətirib çıxarır. Əsasən, bu, kəsici qüvvələrin maşının təbii tezlikləri ilə üst-üstə düşdüyü zaman baş verir. Bu gün çoxlu mühəndislər bu problemli sürət aralıqlarını müəyyən etmək üçün ya əl ilə testlərdən, ya da kompüter simulyasiyalarından istifadə edirlər. Xüsusilə alüminium ərintiləri ilə işlədikdə, son illərdə «Machining Dynamics» jurnalında dərc olunmuş araşdırmalara görə, əsas 450–900 Hz diapazonundan hər iki tərəfdən təqribən 15% uzaqlaşmaq, məcburi titrəşmələri təqribən 40% azaldır. Bu tezliklərdən uzaqlaşmaq, alətlərin meyl etməyə başladığı və kəsici qüvvələrin nəzarətsiz şəkildə dalğalanmasına səbəb olan və narahat edici çatlatma dövrələrini dayandırır. Bu günlərdə bir çox istehsalat müəssisələri maşınlarının içərisinə kiçik sürətlənmə ölçənləri quraşdıraraq, harmonikləri real vaxtda izləyir və problemlər tamamilə başlamazdan əvvəl sürətləri düzəldirlər.

Alüminium və aviakosmik əlavələr üçün titrəməsiz frezələmə sürətlərini seçmək üçün sabitlik lobu diaqramlarından istifadə etmək

Sabitlik lobu diaqramları, qısaca SLD kimi də bilinən bu diaqramlar, əsasən frezələmə sürətinin oxuna paralel kəsilmə dərinliyi ilə necə qarşılıqlı təsir etdiyini və titrəmə həddi çox keçildiyi zaman nə baş verdiyini göstərir. Bu cədvəllərə baxarkən operatorlar RPM diapazonunun yuxarı hissəsində, daha dərin kəsilmələr aparmaq mümkündür, lakin titrəmə problemləri ilə qarşılaşmamaq üçün uyğun olan 'şirin nöqtələri' müəyyən edə bilərlər. Məsələn, Ti-6Al-4V materialına baxaq. SLD-lər göstərir ki, 18 000–22 000 RPM aralığında işləmək, adi sürətlərə nisbətən təxminən 35 faiz daha böyük oxuna paralel kəsilmə dərinliyinə imkan verir. Bu, istehsalçıların səth bitirilməsini 0,8 mikrondan aşağı saxlayaraq metal çıxarma sürətini 15 faiz artırmasına imkan verir. Çoxlu zavodlar modellərinin doğruluğunu yoxlamaq üçün sınaq nümunələrində FFT analizi aparırlar; bu da titrəmə tezliklərinin maşınla işləmə prosesində həqiqətən bastırılıb-bastırılmadığını təsdiqləməyə kömək edir.

Titremənin azaldılması üçün Millət dizaynı, vəziyyətin monitorinqi və dinamik balanslaşdırma

5 µm-dən az çıxıntı əldə etmək: dəqiq balanslaşdırma, yataq ön gərginliyinin optimallaşdırılması və real vaxt rejimində titrəmənin monitorinqi

Dəqiq frezələmə əməliyyatları zamanı yüksək sürətli millərdə titrəşimləri idarə etmək üçün çıxıntıyı 5 mikrondan aşağı saxlamaq çox vacibdir. Dinamik balanslaşdırma üsulları, kütlə paylanmasını dəqiq tənzimləyərək bu problemli mərkəzdənqaçma qüvvələrini azaltmağa kömək edir; müasir lazer sistemləri qalıq balanssızlığı 0,1 qram·millimetrdən aşağı endirə bilir. Yataqlarla bağlı olaraq, doğru ön yükləməni tapmaq da çox vacibdir. Doğru ön yükləmə daxili boşluq problemlərini aradan qaldırır, lakin çoxlu sürtünmə yaratmır. Tədqiqatlara görə, bu balansı düzgün tənzimləmək, yataqların düzgün yüklənmədiyi konfiqurasiyalara nisbətən titrəşim genliklərini 40–60 faiz azalda bilir. Həqiqi vaxt rejimində titrəşim monitorinqi aparılan və daxilində sürətləndirici sensorlar olan istehsalat sahələrində bu sistemlər 20 kiloherc tezliyinə qədər problemləri aşkar edir və operatorlara sistemin nəzarətdən çıxmadan əvvəl xəbərdarlıq siqnalları verir. Xüsusi olaraq alüminium emal proseslərinə baxdıqda, spektral analiz balanssızlıq nümunələrini müəyyən etməyə kömək edir ki, maşınlar maksimum dövrlərdə belə sabit qalmaq üçün avtomatik olaraq sürətlərini tənzimləyə bilsin. Bütün bu amillərin birgə təsiri yataqların ömrünü standart praktikalara nisbətən təxminən 30 faiz uzadır və istehsal seriyaları boyu titrəşimlərin (çatter) qarşısını alır.

Daxili balanssızlıq mənbələrinin diaqnostikası — yataqların deqradasiyası, rotorun asimmetriyası və istilikdən qaynaqlanan uyğunsuzluq

Maşınlar davamlı olaraq titrəməyə başladığında, adətən daxildə üç səbəb olur: aşınmış yataqlar, balanssız rotorlar və istilik səbəbilə yerini dəyişmiş hissələr. Aşınan yataqlar xüsusi harmonik nöqtələrdə, xüsusilə hamıya məlum olan kürəciyin keçid tezliklərində daha yüksək titrəmələr yaradır. Səthdə çuxur zədəsi olduqda, səs əhəmiyyətli dərəcədə güclənir və bəzən təxminən 15–20 desibel qədər arta bilər. Rotor problemləri halında maşın fırlanma sürəti ilə eyni zamanda titrəyir; bu, texniki xidmət mütəxəssislərinin faz analizi üsulları ilə müəyyən edə biləcəyi bir hadisədir. İstilikdən qaynaqlanan mislaynment (uyğunsuzluq) uzun müddət işləmədən sonra baş verir, çünki müxtəlif hissələr müxtəlif sürətlərlə genişlənir. Hava və kosmos sənayesində istifadə olunan materiallarda temperatur fərqinin 15 °S-dən çox olması halında komponentlərin təxminən 8–12 mikrometr qədər uyğunsuzluğa uğramasını müşahidə etmişik. Titrəmə spektrlərinə baxmaq, hansı problem ilə qarşılaşdığımızı müəyyən etməyə kömək edir. Yataq problemləri adətən tezlik spektrində yan zolaqlar şəklində görünür, rotor problemləri isə əsas dövrlənmə tezliyində (RPM) aydın izlər buraxır, istiliklə əlaqəli problemlər isə zaman keçdikcə amplitudada qradual olaraq artır. Bu nümunələri erkən aşkar etmək, mexaniklərin tamamilə sıradan çıxmadan əvvəl tədbirlər görməsinə imkan verir. Yataqları mümkün qədər tez əvəz etmək və ya soyutma sistemlərini tənzimləmək, böyük sıradan çıxmalara mane olmaq və alüminium son frezaların dayanıqlı və pozuntusuz işləməsini təmin etmək üçün hər şeyi dəyişdirir.

Sərtliyi artırmaq və titrəməyə səbəb olan rezonansı pozmaq üçün alətlərin hazırlanma strategiyaları

Sistem sərtliyinin maksimuma çatdırılması: optimal alət uzunluğu, sap diametri və hidravlik/mexaniki alət tutucularının seçimi

Titresiz emal prosesini təşkil etmək, əsasən, bütün sistemin mümkün qədər sərt olmasına və doğru alət qurulmasına əmin olmaqla bağlıdır. Alətlərin çox uzun çıxmasına icazə verməyin; beləliklə, onların uzunluğunu diametrinə nisbəti təqribən 3:1 nisbətindən aşağı qalsın. Bu, vaxt keçdikcə daha da güclənən və üzləşdiyimiz bu sıxıcı titrəmələri azaltmağa kömək edir. Şaft ölçüsünü təxminən %20 artırdıqda, bir sıra əsas mühəndislik prinsiplərinə əsasən, çoxlu zavodlar sərtliyin əhəmiyyətli dərəcədə artırıldığını müşahidə edirlər. Alət tutucular da vacib rol oynayır. Hidravlik tutucular, təzyiqi alətin üzərində daha bərabər paylayaraq, dəqiq işləməni pozan kiçik hərəkətləri dayandırdığı üçün adi mexaniki tipli tutuculara nisbətən titrəmələrlə daha yaxşı mübarizə aparır. Bütün bu sərtlik yaxşılaşdırmaları yüksək sürətli fırlanan millərdə işlədikdə böyük fərq yaradır, çünki enerjinin kəsilmə sahəsinə geri qayıdaraq problemlər yaratmasını əhəmiyyətli dərəcədə mane olur.

Rezonansı söndürən alət geometriyaları: dəyişən addımlı frezalar və inteqral söndürücü elementlər

Dəyişən pilləli frezalar, alüminium və aviakosmik ərlər üzərində işlənərkən yaranan titrəmələrə qarşı mübarizə aparmaq üçün flütlerini alətin ətrafında bərabər deyil, qeyri-bərabər məsafələrlə yerləşdirirlər. Bu qeyri-müntəzəm nümunə, stabillik lob diaqramlarında göstərilən qeyri-sabit tezliklərlə üst-üstə düşməyən şəkildə çiplərin materiala təsir etdiyi yerin dəyişdirilməsini təmin edən həndəsi konstruksiyaya əsaslanır (bu diaqramlar frezələmənin təhlükəsiz parametrlərini müəyyənləşdirmək üçün maşinçılar tərəfindən istifadə olunan cədvəllərdir). Bəzi istehsalçılar indi kəsici alətlərinin daxilinə xüsusi titrəmə söndürən sistemlər də daxil edirlər. Bunlara titrəmələri baş verərkən udan kiçik çəki elementləri daxildir. Mikroskopik səviyyədə qazınmış səthlərlə birlikdə bu birləşmə son araşdırmalara görə çox effektiv işləyir. Testlər göstərir ki, standart alətlərə nisbətən titrəməyə davamlılıqda təxminən 40 faiz yaxşılaşma müşahidə olunur. Ən yaxşı tərəfi isə bu texnologiya kəsici kənarın əsas formasını pozmadan hər iki növ titrəmə problemi ilə mübarizə apara bilir.

Dəqiq Frezələmədə Öz-İşə Salınan Titreməni Qarşısını Almaq Üçün Kəsilmə Parametrlərinin Optimallaşdırılması

Yüksək sürətli son frezələmə zamanı bu narahat edici öz-uyğundurulmuş titrəmələri dayandırmaq üçün üç əsas sahədə parametrləri dəqiq tənzimləmək lazımdır. Başlayaq kəsmə sürəti (Vc) ilə. Çoxları bilirlər ki, alüminium üçün dəqiqədə təxminən 100 metr sürətlə çox yavaş getmək problemlərə səbəb olur, çünki bu, mühəndislərin rezonans zonaları adlandırdığı sahəyə düşür. Daha yaxşı nəticələr əldə etmək üçün sistem tamamilə daha sakit işləyir və bütün o silahlanma işləri olmadan dəqiqədə təxminən 120–180 m/sürət aralığında işlətmək lazımdır. Növbəti mövzu diş başına verilən sürət (fz)-dir. Bu parametr zamanla harmonikların necə yığıldığını təsir edir, buna görə də diqqətlə tənzimlənməlidir. Yaxşı başlanğıc nöqtəsi istehsalçının tövsiyə etdiyi qiymətin yarısıdır; sonra qeyri-adi titrəmələrə diqqət yetirərək onu yavaş-yavaş artırmaq lazımdır. Sonuncu, kəsmə dərinliyi (Ap) də olduqca vacibdir. Qabaqcadan kəsmələr üçün maksimum 1 mm-dən az bir dərinlik seçilməlidir, yekun emal üçün isə yalnız 0,05–0,1 mm arası çox kiçik icazələr buraxılmalıdır. Niyə? Çünki daha dərin kəsmələr material üzərində yükü artırır və heç kimin görmək istəmədiyi bu uzaqdan görünən titrəmə izlərini yaradır. Bu parametrləri səhv tənzimləsəniz, diqqət edin — alətlər təxminən %40 daha sürətli aşınır və səthlər demək olar ki, üç dəfə daha pürüzlü olur! Buna görə də ağıllı istehsalat müəssisələri bu günlərdə real vaxt rejimində monitorinq avadanlığına investisiya edirlər. Belə sistemlər seçilmiş parametrlərin praktikada həqiqətən işləyib-işləmədiyini yoxlayır və müasir maşınların çatıb gəldiyi bu qədər yüksək dəqiqədə fırlanma sürətlərində belə millin sabit işləməsini təmin edir.

SSS

Fırlanma mili titrəşməsində harmonik rezonans problemləri nədir?

Harmonik rezonans problemləri, kəsici qüvvələr maşının təbii tezlikləri ilə üst-üstə düşdükdə yaranır və çox vaxt fırlanma milinin artıq titrəşməsinə səbəb olur. Bu problemlər modallaşdırma analizi və harmonik rezonans xəritələşdirməsi istifadə edilərək müəyyən edilə bilər və bunlardan qaçınmaq mümkündür.

Stabililik lobu diaqramları emal prosesində necə kömək edir?

Stabililik lobu diaqramları fırlanma milinin fırlanma sürəti ilə ox boyu kəsmə dərinliyi arasındakı əlaqəni əks etdirir; bu da operatorlara çatmanın (chatter) qarşısını almaq və daha dərin kəsmələri effektiv şəkildə etmək üçün optimal dövrlər diapazonunu tapmağa kömək edir.

Dinamik balanslaşdırma fırlanma milinin titrəşməsini azaltmaqda hansı rol oynayır?

Dinamik balanslaşdırma kütlənin paylanmasını optimallaşdıraraq mərkəzdənqaçma qüvvələrini azaldır və beləliklə dəqiq fırlanma mili işini təmin edir və titrəşmələri minimuma endirir.

Sərtliyi artırmaq və çatma (chatter) nəticəsində yaranan rezonansı maneə törətmək üçün hansı alət strategiyalarından istifadə olunur?

Alətin optimal çıxıntısı və sap diametri ilə birlikdə hidravlik alət tutucularının tətbiqi sistem sərtliyini artırır, titrəşmələri pozur və emal dəqiqliyini artırır.