Trillingen Elimineren: Bewezen Strategieën om Machineset-ups te Optimaliseren voor Snellere, Schonere Productie

Vertraagt trilling (chatter) de productiviteit van uw werkplaats? We spreken met experts over een nieuwe aanpak om trillingen in metaalbewerking te minimaliseren, zodat u meer onderdelen sneller en met minder afval op de markt kunt brengen.

Overmatige bewerkingstrilling, ook chatter genoemd, is de vijand van alle efficiënte metaalbewerkingsoperaties.

De ongewilde trilling – die overeenkomt met de relatieve beweging tussen werkstuk en snijgereedschap – zorgt voor onnodige slijtage aan gereedschappen en machines, en vergroot de kans dat een bewerkingsproces een product levert dat niet aan de specificaties voldoet, aldus Tony Schmitz, professor mechanische, luchtvaart- en biomedische ingenieurswetenschappen aan de University of Tennessee, Knoxville.

De afgelopen twee jaren werkten Schmitz en zijn collega Dave Barton, een veteran in de productieindustrie, met een team ingenieurs van het Oak Ridge National Laboratory aan een tool die werkplaatsen helpt om machinevibraties beter te optimaliseren.

"Bij frezen heeft u een rotterend mes dat spannen verwijdert," legt Schmitz uit, die ook Joint Faculty is bij ORNL. "De snij kracht groeit en daalt met elke tandingang. Vergelijk het met een hartslag – de tand komt in en uit contact. Die kracht die op en neer gaat, veroorzaakt trilling."

Een slimme manier om chatter te reduceren en een ritmische bewerkings "hartslag" te behouden, gaat niet alleen om snelheidscontrole, maar ook om het optimaliseren van een machine door de trilling bij de snijpunt te begrijpen ten opzichte van het bewerkte materiaal en de specifieke opstelling op elke machine, legt Barton uit.

De uitdaging komt doordat elke machine-gereedschap combinatie zijn eigen unieke trillingsfrequenties heeft. Het testen van elke houder-spindel-machine combinatie voor een product is dus cruciaal, en vaak tijdrovend. Deze informatie is echter vereist om de optimale bewerkingsparameters te vinden zonder kostbare trial-and-error.

Hoe Werkplaatsen Chatter Normaal Minimaliseren

Voor de meeste freesmachinisten en werkplaatsen is chatterbeheer een proces van trial-and-error – min of meer gokwerk, aldus Barton.

Het is gebruikelijk dat machinisten vertrouwen op de aanbevolen instellingen van gereedschapsfabrikanten of op uitgebreide snelheids-en voedingstabellen, aldus Schmitz. Vervolgens passen ze de instellingen aan: "De uitdaging is dat deze snelheden en voedingen in een boek of online geen rekening houden met de dynamica van uw machine en opstelling."

Vaak publiceren machine- en gereedschapsfabrikanten parameters voor hoge, medium en lage snelheden voor snijsnelheid en voeding, zegt Jamie Goettler, directeur Metalworking Innovation bij MSC.

Op basis daarvan gaan de meeste machinisten "recht in het midden," aldus Goettler. "Als er problemen of chatter zijn, gaan ze terug tot ze een stabiele werksnelheid vinden."

Met deze aanpak besteden werkplaatsen vaak het grootste deel van een hele shift aan het optimaliseren van de opstelling voordat de productie begint, aldus Goettler. Begrijpelijk: ze streven naar maximale productiviteit, afvalcontrole en langere levensduur van gereedschap en machine.

Sommige werkplaatsen houden gedetailleerde logs en spreadsheets voor verschillende combinaties van gereedschapsopstellingen voor specifieke producten, alleen om te ontdekken dat de volgende keer dat ze die combinatie gebruiken, chatter optreedt omdat de oorspronkelijke bevindingen niet robuust of herhaalbaar waren. Andere werkplaatsen vechten dagelijks tegen chatter met handmatige overrides of door andere gereedschappen te proberen.

Nieuwe Gereedschapstechnologie om Chatter te Reduceren

Barton en Schmitz zeggen dat MSC MillMax, het freesparameter-selectiehulpmiddel dat zij ontwikkelden, optimalisatie een sneller proces kan maken.

De grootste zorg is hoe het gereedschap snijdt op de punt, legt Schmitz uit. Het meten van het "specifieke trillingsgedrag bij de snijpunt" levert de vitale data die werkplaatsen nodig hebben om elke opstellingscombinatie te perfectioneren. "U kunt elke houder-spindel-machine combinatie zien als een unieke dynamische vingerafdruk. MillMax stelt u in staat de vingerafdruk te meten en de combinatie optimaal te benutten."

MillMax is een compacte kit die een sensor gebruikt om trillingsfrequentiedata te verzamelen en near real-time weer te geven op een digitaal dashboard. Gewapend met die informatie kan een werkplaats een opstelling bouwen die machinisten in staat stelt onderdelen te produceren met de hoogst mogelijke snelheid en maximale materiaalafvoer, aldus Barton.

"We bevestigen een kleine sensor aan de punt van het gereedschap, tikken het gereedschap daarna met een geïnstrumenteerde hamer om de trillingsdata te verkrijgen," legt hij uit. Er zijn "miljarden potentiële freessysteemcombinaties in het MillMax-systeem."

Eenmaal de opstelling voor een specifiek werkstuk op een specifieke machine bekend is, hoeft niet opnieuw getikt te worden, voegt Schmitz toe. Alleen bij wijziging van gereedschapslengte of machine is hermeting nodig.

"We proberen geen specifiek gereedschap te verkopen, maar hen te helpen het juiste gereedschap te vinden," zegt Barton. "We zijn eigenlijk de waardedetector die een werkplaats echte data kan tonen over wat er met trillingsfrequentie gebeurt op hun unieke opstellingen of om meerdere opstellingen te vergelijken. En we kunnen dat in een paar minuten doen."