Machinale chatter beheersen:oorzaken, preventie en optimalisatie

Het geratel bij het machinaal bewerken komt bij bijna alle productieprocessen voor. De zware machines die bij de productie worden gebruikt, genereren veel trillingen, wat resulteert in een slechte oppervlakteafwerking en een afname van de maatnauwkeurigheid.

Machinisten moeten omgaan met deze ongewenste trillingen bij verschillende processen, zoals CNC-draaien, frezen of boren. Het zou echter nuttig zijn om machinaal klapperen en de oorzaken ervan te begrijpen en te weten hoe u dit kunt vermijden, omdat het stilstand helpt voorkomen, wat verschrikkelijk is voor bedrijven.

Dit artikel bespreekt de definitie van chatten, de soorten chatten, de gevolgen ervan en hoe je dit kunt vermijden.

Wat is Chatter in Machining?

Chatten bij het verspanen is de ongewenste trilling die ontstaat bij het snijden of boren van onderdelen. Het geratel is te wijten aan de trillingsonbalans van het werkstuk en het gereedschap dat herhaaldelijk ten opzichte van elkaar beweegt. De trilling treedt op wanneer het bewerkte onderdeel en het snijgereedschap in tegengestelde richtingen bewegen, waardoor de snijbelasting van het bewerkingsgereedschap per rotatie varieert.

Dit kan te wijten zijn aan een onjuist ontwerp voor de productie of aan onvoldoende gereedschap. Het klapperen veroorzaakt meestal harde geluiden en zichtbare golven op het oppervlak van de bewerkte componenten. Het machinaal bewerken van chatter kent twee vormen, namelijk:

• Resoneer trillingen
• Niet-resonante trillingen

Niet-resonante trillingen ontstaan als gevolg van het gebruik van ongelijkmatig versleten gereedschappen op werkstukken. Deze trillingen zijn vaak constant gedurende de gehele bewerkingscyclus en zijn te wijten aan mechanische oorzaken die gemakkelijk te onderzoeken zijn.

Aan de andere kant treden resonerende trillingen op in specifieke fasen van het gereedschapspad, zoals bij het bewerken van concave hoeken.

Soorten chatter bij bewerking

Er zijn twee belangrijke soorten gebabbel die u kunt tegenkomen bij CNC-bewerking. Ze omvatten het volgende:

Toolchatter

Over het algemeen trillen CNC-frezen tijdens snijbewerkingen. Ze beginnen met trimmen terwijl ze de trillingen overbrengen op het werkstuk en voegen verschillende functies toe. Als gevolg hiervan beginnen het gereedschap en het werkstuk tegen elkaar aan te glijden, waardoor het klapperen aanzienlijk toeneemt.

Werkstukgeratel

Soms, wanneer u het werkstuk verkeerd op de werktafel van de freesmachine bevestigt, kan dit resulteren in enige verschuivingen en trillingen. Als gevolg hiervan kan de dunne wand van het werkstuk gaan trillen terwijl deze wordt overgebracht naar het snijgereedschap.

Het is belangrijk op te merken dat sommige chatters vaak onvermijdelijk zijn. Als de trilling die optreedt tijdens het bewerken groter is dan 100 µm, kan uw werkstuk krassen op het oppervlak krijgen. Voor de kwaliteit van uw product zou het echter het beste zijn als u overweegt iets aan het gereedschap en het geratel van het werkstuk te doen. Hieronder bespreken we hoe u chatten kunt voorkomen.

Wat zijn de gevolgen van chatter bij machinale bewerking?

Als het geratel bij het bewerken niet onder controle wordt gehouden, kan dit verschillende nadelige gevolgen hebben, zoals een lagere bewerkingsefficiëntie. Hier zijn er enkele:

Verkorte standtijd

Snijgereedschappen kunnen de trillende stoten van het gereedschap dat tegen de werkstukken klappert niet aan. Deze schokkende effecten kunnen het snijgereedschap beschadigen en bot maken, waardoor de oppervlaktekwaliteit van de gesneden delen wordt aangetast. Bovendien vermindert het de standtijd en de snijefficiëntie, en is het vervangen van gereedschap duur.

Verkorte levensduur van de machine

Het gereedschapswerktuig dat in verschillende bewerkingscomponenten wordt gebruikt, bestaat uit verschillende onderdelen, zodat wanneer er sprake is van trillingen, deze componenten met dezelfde frequentie trillen. De spil en andere essentiële onderdelen die de verschillende bewegingsassen produceren, kunnen sneller gaan verslijten dan gedacht. Als gevolg hiervan worden machineonderdelen onnodig onder druk gezet door machinegeratel. Als er niets aan wordt gedaan, kan dit de efficiëntie van de bewerking verminderen en stilstand veroorzaken.

Slechte oppervlakteafwerking

Klaperen bij het bewerken beïnvloedt de esthetische eigenschappen van het werkstuk en kan de toleranties ervan in extreme situaties verminderen. Een van de meest zichtbare gevolgen van machinegeratel is een slechte oppervlakteruwheid. Het klapperen veroorzaakt zichtbare golvingen op het oppervlak, wat de kwaliteit en duurzaamheid van het onderdeel in gevaar brengt.

Verminderde maatnauwkeurigheid

Wanneer een snijgereedschap klappert tijdens CNC-bewerkingen, ontspoort het van zijn door CAM geïnitieerde pad. Deze afwijking kan er echter voor zorgen dat de onderdelen niet goed passen. Deze onderdelen kunnen te strak, te lang, te kort of te los zitten vanwege onnauwkeurige afmetingen.

Productiebedrijven gebruiken verschillende methoden om het geratel tijdens bewerkingen tot een minimum te beperken en ervoor te zorgen dat zowel de werkstukken als de snijgereedschappen in goede staat verkeren. Hier zijn enkele van deze stappen om chatter tijdens CNC-bewerkingen te verminderen:

Optimaliseer de bewerkingsstrategie

De mate waarin de frees het werkstuk aangrijpt, varieert bij conventioneel frezen. Er wordt regelmatig een overmatige kracht uitgeoefend op de frees terwijl deze langs het pad beweegt. Daarom is de beste manier om het gebabbel te verminderen het bereiken van een regelmatig engagement-toolpad. Als alternatief kunt u de snedediepte verkleinen.

Probeer ook de configuratie van de spil te heroverwegen. Als bijvoorbeeld resonerend geratel de oorzaak is van de bewerkingstrillingen, verhoog of verlaag dan het toerental van de machine met 5%, zodat de optredende resonantietrillingen tot een minimum worden beperkt. Houd er rekening mee dat sommige CAM-software functies heeft waarmee u de spilsnelheden consistent kunt variëren. De meeste fabrikanten gebruiken deze functie vanwege de veelzijdigheid ervan.

Kies de juiste werkhouding

Evenwichtige werktuigmachines hebben een betere afstelling. Verschillende factoren, zoals onjuiste posities en bevestigingen, zijn de belangrijkste oorzaken van klapperen bij CNC-bewerkingen. De gereedschapshouder met kopvlak en bandcontact zorgt echter voor maximale stijfheid tijdens de bewerking. Hierdoor wordt de oppervlaktekwaliteit van componenten niet aangetast bij het laagste toerental.

U moet ook controleren of de machinistenbankschroef, vacuümtafel, klauwplaat of ander werkstukhouder voldoende druk uitoefent op het werkstuk om het stevig en gestationeerd te houden.

Wanneer u echter overweegt om mallen en armaturen te gebruiken om indien nodig klemdruk uit te oefenen, klem dan niet slechts één uiteinde van een verlengd, dun werkstuk vast. Het is nogal moeilijk voor dunwandige onderdelen om schokken te absorberen. Als gevolg hiervan verbeteren vulmaterialen hun algehele stijfheid en verminderen ze klapperen. Een losse kop of een soortgelijk stabiel rustframe is een ideale optie voor dergelijke componenten.

Gebruik het juiste snijgereedschap

Het gebruik van het juiste snijgereedschap helpt trillingen tijdens de bewerking te voorkomen. Sommige snijgereedschappen genereren meer trillingen dan andere. Het is niet eenvoudig om het ratelen van gereedschap als dat van een werkstuk te elimineren. Daarom moet u bij elk hulpmiddel naar keuze rekening houden met de volgende factoren:

• Coating van een gereedschap
• Correcte substraatgeometrie
• De beeldverhouding van een tool

Machinisten en ingenieurs maken vaak gebruik van de grootste werktuigmachine die goed past als deze aan de technische specificaties voldoet. Hoe steviger een kotter is, des te minder kans heeft hij op klapperen. Lange of dunne gereedschappen buigen vaak door. Overweeg daarom om korter gereedschap met de grootste diameter te kiezen.

Het combineren van verschillende gereedschappen met verschillende groefvormen is echter de meest effectieve manier om trillingen bij de bewerking tot een minimum te beperken. Overweeg bovendien om de gereedschappen die uit de houder steken te verkleinen en ze stevig vast te zetten. Als u dit doet, is de kans kleiner dat er machinechatter optreedt.

Zorg ervoor dat uw frezen scherpe messen hebben die de snijkracht van CNC-freesmachines minimaliseren. U moet altijd rekening houden met de stabiliteit van de verwerkingsomgeving en het snelle onderhoud van de snijplotter. Op dezelfde manier is het van cruciaal belang om de juiste en consistente gereedschapsdruk uit te oefenen, zodat de spaanbelasting regelmatig is.

Bepaal het ideale gereedschapspad

Er zijn twee soorten CNC-freesbewerkingen:opwaarts frezen en neerwaarts frezen. Als u de snijkracht in dezelfde richting uitoefent als de klemrichting, kan dit het klapperen van gebogen delen verminderen. Het is vaak een essentieel aspect van het knippen dat aandacht verdient.

Over het algemeen hebben CNC-molens vooraf geïnstalleerde kogelomloopspindels die de efficiëntie en precisie van de CNC-machinetechnologie bevorderen. Hierdoor kunt u een verticaal bewerkingscentrum inzetten om klapperen tijdens het snijproces te voorkomen.

Machine-instelling en onderhoud

Zoals verwacht moet uw CNC-machine op een betonnen vloer worden geïnstalleerd zonder scheuren, vervormingen of onderbrekingen. U moet weten dat de opstelling van uw machine een cruciale rol speelt bij het minimaliseren van het klapperen dat optreedt tijdens de bewerking.

Dit komt omdat elastische, zachte of beschadigde stroming het trillen van een CNC-entiteit kan vergroten. Overweeg daarom om ankers en stelvoeten te gebruiken om de CNC-eenheid stevig en stabiel te houden en klapperen te minimaliseren.

WayKen helpt effectieve bewerkingsoplossingen te bieden

Het is altijd moeilijk om verschillende kleine problemen bij bewerkingsbewerkingen, zoals ratel, te vermijden, die het eindresultaat kunnen beïnvloeden. Dan heeft u een CNC-bewerkingsexpert nodig die u kan helpen hiermee om te gaan.

Bij WayKen, met meer dan 20 jaar ervaring op het gebied van verspanen, staan onze machinisten klaar om te reageren en eventuele bewerkingsuitdagingen op te lossen. Van eenvoudige tot complexe vormstukken, wij zijn altijd in staat om effectieve bewerkingsoplossingen op een kosteneffectieve manier te bieden. Hierdoor kunt u erop vertrouwen dat u het gewenste product krijgt. Upload vandaag nog uw CAD-bestand en ontvang een gratis offerte en DfM-feedback.

Conclusie

Chatteren is een bewerkingseffect dat een aanzienlijke productiviteitsdaling veroorzaakt. Het beïnvloedt de prestaties van de machine, de kwaliteit van het werkstuk, het snijgereedschap en de levensduur van de machine. Verschillende factoren dragen bij aan het optreden ervan, variërend van de plaats waar de machine is geïnstalleerd tot het gereedschapspad.

Wanneer u echter hevige trillingen ervaart, moet u het voorval grondig inspecteren. Zorg ervoor dat het gereedschap en het werkstuk correct worden vastgehouden en dat de geconfigureerde bewerkingsopties correct zijn om dit klapperen efficiënt te verminderen.

Veelgestelde vragen

Wat zijn klappersporen bij verspanen?

Chattermarkeringen zijn onregelmatige oppervlaktedefecten die worden achtergelaten door een schijf die niet goed draait tijdens het slijpen, of regelmatige markeringen die worden gevormd bij het draaien van een lang werkstuk op een draaibank als gevolg van machinale trillingen.

Wat veroorzaakt klapperen bij bewerkingen?

De snijkrachten die tijdens het snijden ontstaan, zullen aanzienlijk toenemen als uw werktuigmachine overmatige slijtage vertoont. Verhoogde snijkracht resulteert meestal in klapperen tijdens het snijden van hard substraat.

Wat veroorzaakt trillingen in roterende apparatuur?

De meest voorkomende oorzaken van klapperen of trillingen in roterende apparatuur zijn verkeerde uitlijning, onbalans, slijtage en losheid. De onbalans van een zwaar gebied binnen een roterend onderdeel zal resulteren in trillingen wanneer het ongebalanceerde gewicht rond de as van de machine beweegt, waardoor een gecentraliseerde kracht ontstaat.

Hoe kan ik ratelen tijdens de bewerking identificeren?

Het gebabbel van de CNC-machine is meestal hoorbaar. Daarom kan een ervaren machinebediener met succes vaststellen wanneer er sprake is van geratel aan de hand van het kenmerkende geluid. Bovendien zorgt het machinale geratel voor zichtbare golfsporen op het oppervlak van een werkstuk.