لرزش یک پدیده فیزیکی اجتناب ناپذیر در عملکرد مراکز ماشینکاری CNC ATC (تغییر خودکار ابزار) است. بهعنوان تامینکننده مراکز ماشینکاری ATC CNC، درک ویژگیهای ارتعاش و تأثیر آنها هم برای توسعه محصول و هم برای راهنمایی مشتری بسیار مهم است. در این وبلاگ، ویژگیهای ارتعاش مراکز ماشینکاری ATC CNC را بررسی میکنیم و چگونگی تأثیر آنها بر فرآیند ماشینکاری را بررسی میکنیم.
منابع و انواع ارتعاش در مراکز ماشینکاری ATC CNC
1. ارتعاش مکانیکی
اجزای مکانیکی یک مرکز ماشینکاری ATC CNC منابع قابل توجهی از ارتعاش هستند. به عنوان مثال، چرخش دوک یک علت اولیه است. هنگامی که دوک با سرعت بالا می چرخد، هرگونه عدم تعادل در دوک یا ابزار برش می تواند منجر به نیروهای گریز از مرکز شود که به نوبه خود باعث ایجاد ارتعاش می شود. یاتاقان های حمایت کننده از دوک نیز نقش دارند. یاتاقان های فرسوده یا ضعیف نصب شده می توانند باعث ایجاد ارتعاشات نامنظم در حین کار اسپیندل شوند.
یکی دیگر از منابع مکانیکی حرکت محورها است. راهنماهای خطی و پیچ های توپی که حرکت میز و سر ابزار را هدایت می کنند می توانند ارتعاش ایجاد کنند. عیوب در ساخت این اجزاء، مانند سیم پیچ ناهموار یا راهنماهای خطی نامناسب، می تواند منجر به ارتعاشات دوره ای در حین حرکت محورها شود.
2. برش - لرزش القایی
در طول فرآیند برش، تعامل بین ابزار برش و قطعه کار منبع اصلی ارتعاش است. تشکیل تراشه فرآیند پیچیده ای است که شامل برش و تغییر شکل مواد قطعه کار می شود. تشکیل تراشه نامنظم، مانند شکستن تراشه یا تشکیل لبه های ساخته شده، می تواند باعث تغییرات ناگهانی در نیروی برش شود که منجر به ارتعاش شود.
پارامترهای برش مانند سرعت برش، سرعت تغذیه و عمق برش نیز تأثیر قابل توجهی بر ارتعاشات ناشی از برش دارند. به عنوان مثال، اگر سرعت برش خیلی زیاد باشد یا نرخ تغذیه خیلی زیاد باشد، نیروی برش افزایش می یابد که ممکن است باعث ایجاد ارتعاشات خود برانگیخته شود. ارتعاشات خود برانگیخته به ویژه دردسر ساز هستند زیرا می توانند در طول زمان دامنه آن افزایش یافته و آسیب شدیدی به ابزار برش و قطعه کار وارد کنند.
3. برق و کنترل - ارتعاشات مرتبط
در مراکز ماشینکاری CNC مدرن ATC، سیستم های الکتریکی و کنترل نیز منابع بالقوه ارتعاش هستند. سروو موتورهایی که محورها را به حرکت در میآورند به سیگنالهای کنترل دقیق برای عملکرد روان متکی هستند. هرگونه تداخل الکتریکی یا خطای کنترل می تواند باعث ایجاد ارتعاش در موتورهای سروو شود. به عنوان مثال، تنظیمات نادرست بهره در سیستم کنترل سروو می تواند منجر به جبران بیش از حد یا کمتر از حد حرکت موتور و در نتیجه لرزش شود.
ویژگی های ارتعاش
1. ویژگی های فرکانس
ارتعاشات در مراکز ماشینکاری CNC ATC می تواند طیف وسیعی از فرکانس ها را داشته باشد. ارتعاشات مکانیکی معمولاً فرکانس های نسبتاً پایینی دارند، معمولاً در محدوده چند هرتز تا چند صد هرتز. برای مثال، ارتعاش ناشی از چرخش دوک با سرعت نسبتاً کم ممکن است فرکانس متناظری با سرعت چرخش دوک داشته باشد.
ارتعاشات ناشی از برش می تواند دارای اجزای فرکانس پایین و فرکانس بالا باشد. ارتعاشات برش با فرکانس پایین اغلب به فرآیند کلی برش، مانند تناوب تشکیل تراشه مربوط می شود. از سوی دیگر، ارتعاشات برش با فرکانس بالا ممکن است در اثر ضربه با سرعت بالا بین ابزار برش و قطعه کار یا رزونانس سیستم برش ایجاد شود.
ارتعاشات الکتریکی و کنترلی می توانند فرکانس هایی داشته باشند که با فرکانس حلقه کنترل سیستم سروو مرتبط هستند. این فرکانس ها بسته به طراحی سیستم کنترل می تواند از چند صد هرتز تا چند کیلوهرتز متغیر باشد.
2. ویژگی های دامنه
دامنه ارتعاش یک مشخصه مهم است که مستقیماً بر کیفیت ماشین کاری تأثیر می گذارد. ارتعاشات دامنه کوچک ممکن است تأثیر ناچیزی بر روی سطح قطعه کار داشته باشد، اما ارتعاشات دامنه بزرگ می تواند مشکلات قابل توجهی ایجاد کند. به عنوان مثال، دامنه ارتعاش بیش از حد می تواند منجر به زبری ضعیف سطح، عدم دقت ابعاد و حتی شکستن ابزار شود.
دامنه ارتعاش تحت تأثیر عوامل زیادی از جمله سختی ساختار دستگاه، شرایط برش و ظرفیت میرایی سیستم قرار دارد. دستگاهی با ساختار سفتتر معمولاً میتواند نیروهای برشی بزرگتر را بدون لرزش بیش از حد تحمل کند. از مواد و سازه های میرایی می توان برای جذب و اتلاف انرژی ارتعاش و در نتیجه کاهش دامنه ارتعاش استفاده کرد.
3. ویژگی های فاز
رابطه فاز بین منابع مختلف ارتعاش همچنین می تواند بر رفتار کلی ارتعاش مرکز ماشینکاری ATC CNC تأثیر بگذارد. هنگامی که چندین منبع ارتعاش وجود دارد، فازهای آنها می تواند به طور سازنده یا مخرب جمع شوند. تداخل سازنده زمانی رخ می دهد که فازهای ارتعاشات مختلف با هم هماهنگ باشند و در نتیجه دامنه ارتعاش کلی افزایش یابد. از سوی دیگر، تداخل مخرب زمانی رخ می دهد که فازها هماهنگ نباشند، که می تواند دامنه کلی ارتعاش را کاهش دهد.
تأثیر ارتعاش بر مراکز ماشینکاری ATC CNC
1. تاثیر بر کیفیت ماشینکاری
لرزش تاثیر مستقیم و قابل توجهی بر کیفیت ماشین کاری دارد. همانطور که قبلا ذکر شد، لرزش می تواند باعث زبری ضعیف سطح شود. هنگامی که ابزار برش در حین فرآیند ماشینکاری می لرزد، آثار نامنظمی بر روی سطح قطعه کار باقی می گذارد و در نتیجه یک پوشش خشن ایجاد می شود. این امر به ویژه در کاربردهایی که نیاز به پرداخت سطحی با دقت بالا است، مانند ساخت قطعات نوری یا قطعات هوافضا بسیار مهم است.
عدم دقت ابعاد یکی دیگر از پیامدهای ارتعاش است. ارتعاشات می تواند باعث انحراف ابزار برش از مسیر مورد نظر خود شده و منجر به خطا در ابعاد قطعه ماشینکاری شود. این می تواند منجر به قطعاتی شود که مشخصات طراحی را برآورده نمی کنند و منجر به افزایش نرخ ضایعات و هزینه های تولید می شود.
2. تاثیر بر عمر ابزار
لرزش می تواند به طور قابل توجهی عمر ابزار برش را کاهش دهد. ارتعاشات با فرکانس بالا و دامنه بالا می تواند باعث سایش و پارگی بیش از حد لبه برش ابزار شود. ارتعاشات همچنین می تواند منجر به خرد شدن و شکستن ابزار برش شود، به خصوص در مواد ابزار شکننده مانند کاربید.
هنگامی که ابزار برش می لرزد، توزیع نیروی برش ناهموار می شود، که می تواند باعث تمرکز تنش موضعی بر روی ابزار شود. با گذشت زمان، این غلظت های تنش می تواند منجر به ایجاد ترک و در نهایت خرابی ابزار شود. این نه تنها هزینه های ابزار را افزایش می دهد، بلکه نیاز به تعویض مکرر ابزار دارد که باعث کاهش بهره وری فرآیند ماشینکاری می شود.
3. تأثیر بر زندگی ماشین
لرزش مداوم همچنین می تواند تأثیر منفی بر عمر مرکز ماشینکاری ATC CNC داشته باشد. ارتعاشات می تواند باعث آسیب خستگی به ساختار دستگاه شود، به ویژه در مناطقی که غلظت استرس بالا وجود دارد، مانند اتصالات بین اجزای مختلف.
یاتاقان ها، راهنماهای خطی و بال اسکروها به ویژه در برابر آسیب های ناشی از لرزش آسیب پذیر هستند. ارتعاشات می تواند سایش این قطعات را تسریع کند و منجر به کاهش دقت و افزایش نیاز به تعمیر و نگهداری شود. در موارد شدید، ارتعاشات می تواند باعث خرابی این قطعات حیاتی شود که ممکن است نیاز به تعمیرات گران قیمت و خرابی طولانی مدت دستگاه داشته باشد.
کاهش لرزش در مراکز ماشینکاری ATC CNC
1. طراحی ماشین و بهینه سازی ساختار
یکی از راه های اساسی برای کاهش ارتعاش از طریق طراحی مناسب ماشین و بهینه سازی ساختار است. افزایش سفتی ساختار دستگاه می تواند به کاهش دامنه ارتعاش کمک کند. این را می توان با استفاده از مواد ضخیم تر و سفت تر در ساخت قاب دستگاه و اجزای آن به دست آورد.
مواد میرایی همچنین می توانند در ساختار دستگاه گنجانده شوند تا انرژی ارتعاش را جذب و از بین ببرند. به عنوان مثال می توان از مواد میرایی ویسکوالاستیک در اتصالات بین اجزای مختلف برای کاهش انتقال ارتعاشات استفاده کرد.
2. برش بهینه سازی پارامتر
بهینه سازی پارامترهای برش روشی موثر برای کاهش ارتعاشات ناشی از برش است. با انتخاب دقیق سرعت برش، سرعت تغذیه و عمق برش، می توان نیروی برش را کنترل کرد و احتمال ارتعاشات خود تحریکی را به حداقل رساند.
در برخی موارد، استفاده از پارامترهای برش متغیر در طول فرآیند ماشینکاری نیز می تواند به سرکوب ارتعاشات کمک کند. به عنوان مثال، تغییر جزئی سرعت برش در طول فرآیند برش می تواند شرایط ارتعاشات خود برانگیخته را مختل کند.
3. ابزار و قطعه کار ثابت
ابزار مناسب و نصب قطعه کار برای کاهش لرزش ضروری است. ابزار و قطعه کار با گیره خوب می تواند ثبات بهتری در طول فرآیند برش ایجاد کند. استفاده از نگهدارنده ابزار با کیفیت بالا و یراق آلات قطعه کار می تواند به حداقل رساندن حرکت و لرزش ابزار و قطعه کار کمک کند.
برای مثال، نگهدارندههای ابزار هیدرولیک میتوانند اتصال مطمئنتر و دقیقتری بین ابزار و اسپیندل ایجاد کنند و ارتعاش ناشی از تمام شدن ابزار را کاهش دهند. به طور مشابه، استفاده از وسایل با نیروهای گیره بالا می تواند از لرزش قطعه کار در طول فرآیند برش جلوگیری کند.
به عنوان تامین کنندهمراکز ماشینکاری ATC CNC، ما اهمیت کنترل ارتعاش را در حصول اطمینان از عملکرد با کیفیت بالا ماشین آلات خود درک می کنیم. مامرکز ماشینکاری چوب CNCوروتر CNC ATCبا فن آوری های پیشرفته کاهش ارتعاش طراحی شده اند تا راه حل های ماشینکاری مطمئن و با دقت بالا را به مشتریان خود ارائه دهند.
اگر به مراکز ماشینکاری ATC CNC ما علاقه مند هستید و می خواهید در مورد نیازهای ماشینکاری خاص خود صحبت کنید، لطفا با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین محصولات و خدمات برای رفع نیازهای شما هستیم.
مراجع
- آلتینتاس، ی (2000). اتوماسیون ساخت: مکانیک برش فلز، ارتعاشات ماشین ابزار و طراحی CNC. انتشارات دانشگاه کمبریج
- شاو، ام سی (2005). اصول برش فلز. انتشارات دانشگاه آکسفورد
- توبیاس، SA (1965). لرزش ماشین ابزار. بلکی و پسر محدود.
