Yuqori tezlikdagi, yuqori aniqlikdagi konchilik frezalash mashinalarining kesish o'qlarida titroshlarni qanday kamaytirish mumkin?

Rezonansdan qochish va barqarorlik lobini tahlil qilish orqali yuqori tezlikdagi o'q tebranishini boshqarish

Modal tahlil va garmonik rezonans xaritalash orqali tanqidiy tezliklarni aniqlash va ulardan qochish

Yuqori tezlikda frezalash paytida o'qning ortiqcha tebranishi odatda garmonik rezonans muammolariga bog'liq. Asosan, bu kesish kuchlari mexanizmning tabiiy tebranish chastotalari bilan mos kelganda sodir bo'ladi. Hozirgi kunda ko'pchilik muhandislar bu muammoli tezlik oralig'ini aniqlash uchun yoki amaliy sinovlar, yoki kompyuter simulyatsiyalariga tayanadilar. Ayniqsa, alyuminiy qotishmalari bilan ishlaganda, so'nggi yili "Machining Dynamics" jurnalida nashr etilgan so'nggi tadqiqotlarga ko'ra, asosiy 450 dan 900 Gts gacha bo'lgan diapazondan har ikki tomonda taxminan 15% oralig'ini saqlab turish majburiy tebranishlarni 40% atrofida kamaytiradi. Bu chastotalardan xalos bo'lish kesuvchi vositalarning og'ishi va kesish kuchlarining noqonuniy o'zgarib turishiga sabab bo'ladigan noxush chattering (tebranish) halqalarini to'xtatadi. Bugungi kunda ko'p do'konlar bu muammolarga haqiqiy vaqtda nazorat qilish va muammolar to'liq boshlanishidan oldin tezlikni sozlash imkonini berish uchun o'z mexanizmlariga maydano'q tezlanishsimetr (akselerometr) o'rnatadi.

Aluminiy va aerofig'ona qotishmalar uchun titroqqa sabab bo'lmaslik sharoitida ishlov berish tezligini tanlashda barqarorlik lobli diagrammalaridan foydalanish

Barqarorlik lobli diagrammalari, yoki qisqacha SLDlar, asosan frezada ishlash tezligi bilan o'q bo'ylab kesish chuqurligi o'rtasidagi munosabatni va titroq chegaralari ortiqcha bosilganda nima sodir bo'lishini ko'rsatadi. Bu diagrammalarga qaraslikda operatorlar RPM diapazonining yuqori qismida joylashgan, chuqurroq kesishlarni amalga oshirish imkonini beruvchi 'shirin nuqtalarni' aniqlashi mumkin, bu esa titroq paydo bo'lishini oldini oladi. Masalan, Ti-6Al-4V materialini oling. SLDlar shuni ko'rsatadiki, 18 000 dan 22 000 gacha RPM oralig'ida ishlash oddiy tezliklarga nisbatan taxminan 35 foizga ko'proq o'q bo'ylab kesish chuqurligiga imkon beradi. Bu ishlab chiqaruvchilarga sirt sifatini 0,8 mikronga yetkazib turib, metallni 15 foiz tezroq olib tashlash imkonini beradi. Ko'pchilik korxonalar o'z modellarining aniq ekanligini tekshirish uchun sinov namunalari ustida FFT tahlili o'tkazadi; bu esa ishlov berish jarayonida noqulay titroq chastotalari haqiqatan ham bostirilganligini tasdiqlashga yordam beradi.

Vibratsiyani bostirish uchun o'q dizayni, holatni nazorat qilish va dinamik muvozanatlash

5 µm dan kam chiqishni qo'lga kiritish: aniq muvozanatlash, yorug'lik yopishni optimallashtirish va haqiqiy vaqtda vibratsiyani nazorat qilish

Aniq frezeralash operatsiyalari paytida yuqori tezlikdagi o'qlarda titroshlarni nazorat qilishda doiraviy chetlanishni 5 mikronga qadar kamaytirish juda muhim ahamiyatga ega. Dinamik muvozanatlantirish usullari massaning to'g'ri taqsimlanishini ta'minlab, shu bilan birga noqulay markazdan qochma kuchlarni kamaytiradi; zamonaviy lazer tizimlari qoldiq nosimmetriyani 0,1 gramm·millimetrdan kam darajaga etkazishi mumkin. Podshipniklar bilan ishlashda esa to'g'ri oldi yuklashni tanlash ham juda muhimdir. To'g'ri oldi yuklash ichki bo'shliq muammolarini hal qiladi, lekin ortiqcha ishqalanishni keltirib chiqarmaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, bu muvozanatni to'g'ri sozlash podshipniklar to'g'ri yuklanmagan konfiguratsiyalarga nisbatan titroshlarning amplitudalarini 40 dan 60 foizgacha kamaytirishi mumkin. Haqiqiy vaqt rejimida titroshlarni nazorat qiluvchi, ichki tezlanishometrlarga ega ishlab chiqarish korxonalarida bu tizimlar 20 kilogerts chastotagacha bo'lgan muammolarni aniqlay oladi va bu operatorlarga tizim nazoratdan chiqib ketishidan oldin ogohlantirish belgilari beradi. Ayniqsa, aluminiy qayta ishlash jarayonlariga e'tibor bersak, spektral tahlil nosimmetriya namunalarni aniqlashga yordam beradi va shu sababli avtomatik ravishda tezlikni moslashtirish orqali maksimal aylanish tezligida ham barqarorlikni saqlash imkonini beradi. Barcha ushbu omillar birgalikda podshipniklarning xizmat ko'rsatish muddatini standart amaliyotlarga nisbatan taxminan 30 foizga uzaytiradi va ishlab chiqarish jarayonida butun davomida titroshlarning (chatter) paydo bo'lishini oldini oladi.

Ichki noziklik manbalarini aniqlash — yorug'likning buzilishi, aylanuvchi qismning simmetriyasizligi va issiqlikka bog'liq o'zaro moslikning buzilishi

Agar uskunalar doimiy ravishda tebranishni boshlasa, odatda ichida uchta sabab bo'ladi: ishqalanish qismi (podshipniklar) yaxshi ishlamay qolgan, aylanuvchi detallar (rotorlar) muvozanatsiz yoki issiqlik ta'sirida detallar siljigan. Ishqalanish qismi (podshipniklar) yaxshi ishlamay qolganida, ayniqsa biz barcha tan oladigan sharcha o'tish chastotalarida, ma'lum garmonik nuqtalarda tebranish kuchayadi. Shu bilan birga, sirtga zarar yetkazilganda (pitting), shovqin ancha kuchayadi va ba'zida 15–20 desibelga ko'tariladi. Rotor muammolari bilan bog'liq holda, uskuna aylanish tezligiga mos ravishda tebranadi; bu holatni texnik xizmat ko'rsatish mutaxassislari fazo tahlili usullari yordamida aniqlashlari mumkin. Issiqlikka bog'liq muvozanatsizlik esa uzun muddat ishlashdan keyin vujudga keladi, chunki turli qismlar turli tezlikda kengayadi. Biz 15 °C dan ortiq harorat farqi tufayli kosmik sanoat darajasidagi materiallarda komponentlar 8–12 mikrometr miqdorida muvozanatsizlanishga uchragan holatlarga guvoh bo'ldik. Tebranish spektrini tahlil qilish qaysi muammo bilan shug'ullanayotganimizni aniqlashga yordam beradi. Podshipnik muammolari odatda chastota spektrida tomon chiziqlari (sidebands) sifatida namoyon bo'ladi, rotor muammolari asosiy aylanish tezligi (RPM) chastotasida aniq belgilarni qoldiradi, issiqlikka bog'liq muammolar esa vaqt o'tishi bilan amplitudada asta-sekin o'sadi. Ushbu namunalarni erta aniqlash mexaniklarga narsalar butunlay buzilishidan oldin choralar ko'rish imkonini beradi. Podshipniklarni kechroq emas, balki ilgirroq almashtirish yoki sovutish tizimlarini sozlash — katta avariyalarni oldini olish va shuningdek, qo'shimcha to'xtashlarsiz aluminiy uchlari bilan ishlov berilayotgan frezalar (end mills) doimiy ravishda samarali ishlashini ta'minlashda juda muhim ahamiyatga ega.

Chattirishga sabab bo'ladigan rezonansni kamaytirish va qattiklikni oshirish uchun uskunalar strategiyalari

Tizimning qattikligini maksimal darajada oshirish: optimal uskuna uzunligi, shank diametri va gidravlik/mexanik uskuna tutqichlarini tanlash

Titrovsiz ishlashni ta'minlash asosan butun tizimning qattiq (qat'iy) bo'lishini va to'g'ri kesuvchi qurol o'rnatilishini ta'minlashga bog'liq. Kesuvchi qurolning uzunligi diametridan juda ko'p ortib ketmasligi uchun uni juda uzoqqa chiqarmang — uzunlik va diametr nisbati taxminan 3:1 dan oshmasligi kerak. Bu vaqt o'tishi bilan kuchayib boradigan noqulay titrovlarni kamaytirishga yordam beradi. Shank o'lchamini taxminan 20% ga oshirganda, ba'zi oddiy muhandislik prinsiplariga ko'ra, aksariyat korxonalar qattiqlikda sezilarli oshishni kuzatadilar. Qurol ushlagichlari ham muhim ahamiyatga ega. Gidravlik ushlagichlar oddiy mexanik turdagi ushlagichlarga qaraganda titrovlarga chidamliligi yuqori bo'ladi, chunki ular bosimni kesuvchi qurol bo'ylab bir tekis tarqatadi va shu tufayli aniqlikni buzadigan mayda harakatlarni to'xtatadi. Barcha ushbu qattiqlikni oshirish choralari yuqori tezlikdagi dvigatellarda ishlatilganda katta farq qiladi, chunki ular kesish sohasiga muammo keltiruvchi energiyaning orqaga qaytishini sezilarli darajada kamaytiradi.

Rezonansni yengilatuvchi qurol geometriyalari: o'zgaruvchan g'ildirakli frezalar va integratsiyalangan yengilatish

O'zgaruvchan burilish burchagidagi o'yma qirrali frezalar (end mills) qirralarni kesuvchi asbobning aylanasi bo'ylab teng emas, balki noaniq tarzda joylashtirish orqali chatishtirishga qarshi kurashadi. Bu noaniq naqsh sanoatda ishlatiladigan alohida qotishmalar — ayniqsa, aluminiy va kosmik sanoat qotishmalari — bilan ishlash paytida hosil bo'ladigan noqulay rezonanslarni to'xtatadi. Geometriya jihatdan chip (kesilgan material) materialga uriladigan joy doimiy ravishda o'zgarib turadi, shu sababli u barqarorlik lob diagrammasida (ustuvor kesish parametrlarini aniqlash uchun ishlov beruvchilar tomonidan foydalaniladigan jadvallar) ko'rsatilgan barqarorsizlik chastotalari bilan mos kelmaydi. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar hozirda kesuvchi asboblariga maxsus titroshlarni yutib oluvchi tizimlarni ham o'rnatmoqda. Bunga titroshlarni vujudga keltirish paytida ularni yutib oladigan mayda og'irliklar ham kiradi. Mikroskopik darajada o'yilgan sirtlar bilan birgalikda bu kombinatsiya so'nggi ilmiy tadqiqotlar ma'lumotlariga ko'ra, ajoyib natijalarga erishadi. Sinovlar standart asboblar bilan solishtirganda chatishtirishga qarshi qo'llanilishda taxminan 40 foizlik yaxshilanishni ko'rsatdi. Eng yaxshisi nima? U kesuvchi qirrani asosiy shakliga hech qanday zarar yetkazmasdan, ikkala turdagi titrosh muammolarini ham hal qiladi.

Aniqlikni ta'minlovchi o'q kesish parametrlarini optimallashtirish

Yuqori tezlikda oxirgi frezalash paytida shu noqulay o'z-o'zidan tebranishlarni to'xtatish uchun biz parametrlarni uchta asosiy sohada aynan to'g'ri tanlashimiz kerak. Avvalo kesish tezligi (Vc) bilan boshlaylik. Ko'pchilik odamlar aluminий uchun taxminan 100 metr daqiqasiga tezlikda juda sekin ishlash muammolarga sabab bo'lishini bilishadi, chunki bu muhandislarning rezonans zonalari deb ataydigan joyga tushadi. Yaxshi natijalar esa, butun tizim qo'pol tebranishsiz silliqroq ishlash tendensiyasiga ega bo'lgan taxminan 120 dan 180 m/daqiqagacha tezliklarda erishiladi. Keyingisi — har bir tishga to'g'ri keladigan podacha (fz). Bu parametr vaqt o'tishi bilan garmoniklarning qanday rivojlanishiga ta'sir qiladi, shuning uchun uni ehtiyotkorlik bilan sozlash kerak. Yaxshi boshlang'ich nuqta — ishlab chiqaruvchi tavsiya etgan qiymatning yarmi; so'ngra, g'ayritabiiy tebranishlarga diqqat qilib, uni asta-sekin oshirib borishingiz mumkin. Oxirgi qism — kesish chuqurligi (Ap) ham juda muhim. G'ovak ishlashda maksimal chuqurligini 1 mm dan oshirmang, va yakuniy ishlash uchun faqat 0,05 dan 0,1 mm gacha juda mayda imkoniyat qoldiring. Nima uchun? Chunki chuqurroq kesish materialga ko'proq kuch beradi va hech kim ko'rmoqchi bo'lmagan shu nozuk chatoq izlarini hosil qiladi. Agar bu sozlamalarni noto'g'ri tanasangiz, ehtiyot qiling — asboblar taxminan 40% tezroq ishdan chiqadi va sirt taxminan uch baravar g'ovakroq bo'ladi! Shuning uchun aqlli korxonalar bugungi kunda real vaqtda nazorat qiluvchi uskunalarga sarmoya kiritishmoqda. Bunday tizimlar tanlangan parametrlarning amaliyotda haqiqatan ham samarali ekanligini tekshiradi va zamonaviy mashinalarning yetishishi mumkin bo'lgan ajoyib yuqori aylanish tezliklarida ham millarning barqaror ishlashini ta'minlaydi.

Ko'p beriladigan savollar

Spindl tebranishidagi garmonik rezonans muammolari nima?

Garmonik rezonans muammolari kesish kuchlari apparatning o'ziga xos tebranish chastotalari bilan mos kelganda yuzaga keladi va bu ko'pincha spindl tebranishlarining ortib ketishiga olib keladi. Ularni modal tahlil va garmonik rezonans xaritalash usullari yordamida aniqlash va oldini olish mumkin.

Stabilizatsiya lobli diagrammalari ishlov berishda qanday yordam beradi?

Stabilizatsiya lobli diagrammalari spindl aylanish tezligi va o'q bo'ylab kesish chuqurligi o'rtasidagi munosabatlarni aks ettiradi; bu operatorlarga chattering (tebranish) hodisasini oldini olish va samarali ravishda chuqurroq kesishni amalga oshirish uchun optimal aylanish tezligi (RPM) diapazonlarini topishga yordam beradi.

Spindl tebranishlarini bostirishda dinamik balanslash qanday rol o'ynaydi?

Dinamik balanslash massaning taqsimlanishini optimallashtirish orqali markazdan qochma kuchlarni kamaytirishga yordam beradi; bu esa aniq spindl ishlashini ta'minlaydi va tebranishlarni minimal darajada saqlaydi.

Qanday asbob-uskunalar strategiyalari qattiqlikni oshiradi va chattering natijasida vujudga keladigan rezonansni oldini oladi?

Optimal asbob uzunligini va shank diametrini ta'minlash hamda gidravlik asbob tutqichlaridan foydalanish tizim qattiqligini oshiradi, tebranishlarni buzadi va ishlov berish aniqligini oshiradi.