Wat is trillingsanalyse? Een berekende benadering van Chatter

Trillingen zijn een bijproduct van de roterende gereedschappen die veel voorkomen bij frezen. Maar overmatige trillingen leiden tot klapperen, wat leidt tot slijtage van gereedschappen en machines - en erger nog, kan leiden tot onderdelen van slechte kwaliteit en buitensporige cyclustijden. Hier is een overzicht van de elementen die betrokken zijn bij trillingsanalyse om chatter te elimineren.

Als je in de productie werkt, weet je van trillingen, vooral dat overmatige trillingen niet goed zijn voor de freesmachines op de werkvloer of de onderdelen die worden geproduceerd. In feite besteden machinisten veel tijd aan het elimineren van chatter veroorzaakt door trillingen.

"Chatter kan snelle slijtage van gereedschappen en een slechte oppervlaktekwaliteit van de werkstukken bij hoge snijsnelheid veroorzaken, en het zal gebeuren bij verschillende procesparameters", merkt onderzoek op dat is gepubliceerd inThe International Journal of Advanced Manufacturing Technology .

Machinisten wenden zich doorgaans tot trial-and-error-tactieken, waarbij ze een halve tot een hele werkploeg besteden om de ideale opstelling voor een taak op een CNC-freesmachine te bepalen.

Om de optimale instelling te bereiken en chatter te elimineren - dat steeds luidere gekrijs dat wijst op een ongladde snede - kunnen machinisten de snelheid verlagen, de voeding aanpassen, proberen de axiale en radiale snededieptes te variëren en zelfs gereedschap vervangen.

Waarom? Om te bepalen hoe een onderdeel op het optimale bedrijfsniveau kan worden geproduceerd, omdat dit niet alleen de standtijd verlengt, maar uiteindelijk een bedrijf in staat stelt sneller meer hoogwaardige onderdelen te produceren.

Wanneer de gereedschapsconfiguratie op een CNC-machine stabiel draait, is het vergelijkbaar met een heet mes door boter halen:snel, stil en schoon.

Op dit moment proberen bewerkingsteams in beperkte gevallen de trillingsfrequentie tussen het werkstuk en het snijgereedschap te meten en te analyseren, en de gegevens over opstellingen en machines te volgen. De tijdwinst kan aanzienlijk zijn, maar in tegenstelling tot het gebruik van trillingsanalyse voor het plannen van preventief en voorspellend onderhoud van industriële machines, is het vrij ongebruikelijk bij bewerkingen en, vooral, frezen.

Bekijk deze video om te zien hoe MSC MillMax het giswerk wegneemt bij het optimaliseren van uw freestoepassingen:

Wat is trillingsanalyse en waarom is het belangrijk op de werkvloer?

Het is duidelijk dat het elimineren van trillingen kan leiden tot effectievere en efficiëntere freesbewerkingen. Dat betekent dat de machinisten van een bedrijf meer goede onderdelen kunnen produceren, het afvalpercentage kunnen verlagen en de winstgevendheid kunnen verhogen.

Dat is waar trillingsanalyse om de hoek komt kijken. Trillingsanalyse is in wezen het verzamelen van informatie over trillingen die de identificatie van optimale, stabiele snelheden en voedingen mogelijk maakt bij het bewerken van onderdelen.

"Trillingsanalyse kan onze oren zijn voor het ontcijferen van de taal van machines en kan ons helpen bepalen waar we onze middelen op moeten richten", aldus een artikel op Manufacturing.net.

Het is net als het meten van de gezondheid van uw freessamenstel, wat de unieke respons is van de machinespil, de gereedschapshouder en de frees. Hoe groter de trillingen en het geratel, des te zieker uw freessamenstel en des te groter de noodzaak om snelheid en voeding aan te passen om uw onderdelen te perfectioneren en uw opstelling te beschermen tegen storingen.

Er zijn een paar manieren waarop trillingen de kosten voor een bedrijf kunnen opdrijven. Ten eerste is er het potentieel voor spilfalen. Het repareren van spindels kan oplopen van een paar honderd dollar tot enkele duizenden, en het vervangen ervan kan in de tienduizenden lopen. In veel gevallen kan dit verbleken in vergelijking met de kosten van een machine die geen onderdelen produceert. Bovendien verslijten machines die onvoldoende draaien uiteindelijk sneller dan machines die chattervrij draaien.

"Het bewaken van de toestand van snijgereedschappen bij elke bewerking is erg belangrijk om onverwachte bewerkingsproblemen te voorkomen en de nauwkeurigheid van de bewerking te verbeteren", merkt onderzoek op in het International Journal of Production Research .

Zie het als een overbelaste wasmachine:als uw wasmachine voortdurend uit balans raakt, zullen de onderdelen gaan slijten en zal de machine sneller kapot gaan dan anders het geval zou zijn. Door de waslading aan te passen om stabiliteit te bereiken, zou de kans op een optimale snelheid om een ​​cyclus af te ronden vergroten, en zou de machine veel langer meegaan.

Hoe optimaliseert u uw machine-instellingen om chatter te minimaliseren? Klik hier voor meer informatie over MSC MillMax.

De vier principes van trillingsanalyse

In wezen worden trillingen (gegevens verzameld met behulp van sensoren en versnellingsmeters) omgezet in elektrische lading en gemeten als een signaal. Trillingsanalyse vergelijkt en geeft inzichten op basis van metingen van trillingsfrequentie, verplaatsing, snelheid en versnelling.

Vervolgens maken vier principes het mogelijk om de signaalgegevens die zijn verzameld uit uw bewerkingsopstelling weer te geven en te vergelijken. Die vier principes zijn tijdsdomein, frequentiedomein, gezamenlijk domein en modale analyse.

"Elk domein geeft specifieke informatie over de werkomstandigheden en kenmerken van het trillende deel", legt ScienceDirect uit.

Wat is tijdsdomein?

Een signaal reist als een golf. Het tijdsdomein is gewoon hoe die golf in de loop van de tijd verandert:zijn amplitude.

"Hoewel de meeste problemen met machinetrillingen worden gedetecteerd met behulp van spectrumanalyse, zijn sommige typen gemakkelijker te zien in golfvorm", legt een artikel uit in Betrouwbare installatie tijdschrift.

Maar het kan moeilijk zijn om tijdsdomeininformatie te gebruiken om te bepalen waar de amplitudes plaatsvinden en zo uw machine op de juiste manier te isoleren en te kalibreren.

​Meer informatie over MSC MillMax.

Wat is het frequentiedomein?

In tegenstelling tot het tijdsdomein kijkt frequentie specifiek naar de golven op vaste punten - en hoe de amplitude van de golf verandert op die verschillende punten of frequenties.

"Wanneer verplaatsings-, snelheids- en versnellingsamplitudes worden uitgedrukt in het frequentiedomein - dat wil zeggen amplitude versus frequentie - worden afwijkingen, in de vorm van hoge amplituden bij bepaalde frequenties, zichtbaar", legt ingenieur Danielle Collins uit in een artikel voor Motion Control Tips. "En omdat veel trillingsgerelateerde problemen zich voordoen bij specifieke frequenties, kunnen de oorzaak en locatie van de trilling worden beperkt of geïdentificeerd op basis van variaties in amplitude bij bepaalde frequenties."

Wat is een gezamenlijk domein?

Gezamenlijk domein is precies hoe het klinkt:het koppelt tijd- en frequentiedomeinen om het feit aan te pakken dat trillingsanalyse de studie van niet-stationaire items omvat.

Wat is modale analyse?

Modale analyse definieert de natuurlijke frequenties van trillingen op basis van de structurele materialen van de opstelling, de machine en het werkstuk. Het creëert de basislijn waartegen de trillingsanalyse kan bepalen wanneer en tot welk uiterste een gereedschapsopstelling en machine buiten de gewenste kalibratie voor de specifieke taak vallen.

Uiteindelijk is het doel van deze analyses om de stabiele snelheid voor een specifiek project te identificeren met behulp van een specifieke setup op een specifieke machine.

Gaan uw gereedschapshouders kletsen over uw high-performance? automaat? Lees ons artikel over het selecteren van de juiste gereedschapshouders om erachter te komen.

Hoe gaan uw machinisten om met chatter? Welke benaderingen vond je het meest succesvol? Deel uw mening in de onderstaande opmerkingen.