Talaşlı İmalatta Titreşim Nedir ve Nasıl Azaltılabilir?
Denge noktası çevresinde salınımlar meydana geldiğinde titreşim olarak bilinen mekanik bir olgu ortaya çıkarırlar. Talaşlı imalat endüstrisinde, tipik olarak kesme kuvvetlerinden veya takım tezgahının kendisinden kaynaklanan titreşim, istenmeyen sonuçlara yol açar. Ciddi bir rekabet avantajı elde etmek için titreşimin nedenlerini anlamanız ve bunun nasıl üstesinden geleceğinizi bilmeniz gerekir.Titreşim, denge noktası çevresinde salınımların meydana geldiği mekanik bir olaydır. Bu salınımlar, bir sarkaç salınımı gibi periyodik veya çakıl bir yolda lastik hareketi gibi rastgele olabilir.
Bazen titreşim tercih edilir. Örneğin, ses havanın titreşiminden dolayı cep telefonu doğru şekilde çalışır. Ancak daha sık titreşim, enerjiyi boşa harcanırken istenmeyen deformasyon ve gürültü oluşturur. Örneğin, motorların, elektrikli motorların ve diğer mekanik cihazların titreşim hareketlerinin çoğu istenmeyen hareketlerdir. Dengesiz dönen parçalar, dengesiz sürtünme, dişli dişlerinin birbirine geçme ve diğer sorunlar titreşime neden olabilir ve bu da dikkatli tasarımların genellikle en aza indirgenmesine neden olur.
Şekil 1 Kesici takımlarda titreşim
Takım tezgahları, iş parçaları ve takımlar tamamen sert değildir ve kesme kuvvetleri onları titretebilir. Tezgahın, malzemenin ve kesici takımın dinamik özellikleri kesme performansını sınırlayabilir. Çok az sertlik ve yetersiz titreşim darbesi, kendinden uyarmalı titreşim veya “sarsıntı” sorunlarına neden olabilir. Bu olgu hakkında temel bilgiler sayesinde, daha iyi kesme performansı sağlayan bir sohbet öngörülebilir hale gelir.
İşleme sırasındaki titreşimin, en önemlileri aşağıdakileri içeren birçok olumsuz sonucu vardır:
- Kesme kenarlarında ekstra aşınma ve işleme güvenilirliğini tehlikeye atan kontrol edilemeyen, öngörülemeyen aşınma modelleri (örn. yontulmuş ve çatlamış kesici kenarlar).
- Bozulmuş yüzey cilaları ve daha fazla hurdaya çıkartılmış veya yeniden işlemiş malzemeler. Bu nedenle titreşim, işleme sistemini tehlikeye atar ve teslimat süresi ve teslimat güvenliği ile ilgili sorunlara yol açabilir.
- Önceki iki titreşim etkisi de tezgah ile işleme ekonomisi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Titreşim maliyetini düşürür.
- Titreşim enerji gerektirdiğinden enerji israfına neden olur ve tezgah ile işleme operatörlerinin profesyonelliğini zorlar.
Titreşim sorunlarınız varsa bizimle iletişime geçin
Çözümlerimizden bazılarını keşfetmek için bu makalenin ilgili içeriğine göz atın
Şekil 2Serbest titreşim
Serbest titreşim, ilk giriş mekanik bir sistemde titreşimi kestiğinde meydana gelir ve ardından serbestçe titrer. Bu, bir çocuğun salıncağı ve serbest bırakıldığı zaman meydana gelen şeylerle karşılaştırılabilir. Mekanik sistem daha sonra bir veya daha fazla "doğal frekansta" titreşir ve ardından sıfıra iner.
Mekanik bir sisteme zaman ile değişen bir bozulma (yük, yer değiştirme veya hız) uygulandığında zorlanmış titreşim meydana gelir. Kesinti periyodik, sabit durum girişi veya rastgele giriş olabilir. Dengesiz bir çamaşır makinesi deprem sırasında sallandığında veya bir bina titreştiğinde, bunlar zorla titreşime örnektir.
Şekil 3zorlamalı titreşim (f = frekans ve A = genlik)
Sistemin frekans yanıtı, zorlamalı titreşimin en önemli özelliklerinden birini sunar. Rezonans adı verilen bir olayda, zorlama frekansı hafif sönümlü bir sistemin doğal frekansını önemsediğinde titreşim genliği son derece yüksek olabilir. Bir sistemin doğal frekansına rezonans frekansı denir. Salıncakta bir çocuğu ittiğinizde, salıncağın daha yüksek ve daha yüksek olması için doğru anda itmeniz gerekir ve büyük hareket için büyük miktarda kuvvet uygulanması gerekmez. Bu itme yöntemlerinin yalnızca sisteme enerji eklemeye devam etmesinin gerekmesi. Rotor rulman sistemlerinde, rezonans frekansı uyaran herhangi bir dönüş hızına kritik hız denir.
Mekanik bir sistemdeki rezonans sistemik arızaya neden olabilir. Sonuç olarak, titreşim analizi bu tür bir rezonans meydana geldiğinde tahmin etmeli ve önleyici adımları belirlemelidir. Ek sönümleme, doğal frekansı zorlama frekansından uzaklaştırmak için sistemin sertliğini veya kütlesini değiştirebileceği için titreşimin büyüklüğünü önemli ölçüde azaltabilir. Sistem değiştirilemezse zorlama frekansı değişebilir (örneğin, kuvveti üreten makinenin hızını değiştirerek).
Şekil 4 Rezonans titreşimleri.
Mikro titreşimler ile ilgili eğitim yayınımızı keşfedin
Metali kesen kuvvetler kesici takım üzerinde de etkide bulunur. Bu kuvvetler kesici takımın deforme edip bükerek titreşime neden olabilir.
Şekil 5 Kesme kuvvetleri ve takım mukavemetinin olmaması metal kesiminde titreşime neden olur.
Kesme kuvvetlerinin dinamik yapısı rezonans titreşimine neden olabilir. İnce kesici takımları veya malzemeleri, aşırı yüksek kesme kuvvetleri, sönümleme kapasitesi olmayan takım veya malzeme malzemeleri, yanlış kesme yöntemleri veya yanlış takım geometrisi ile bu durumun riski artar.
Şekil 6'de çelik bir takım tutucu gösterilmektedir (çap 100 mm ve 500 mm çıkıntı uzunluğu).
Şekil 6bazı durumlarda dinamik kesme kuvvetleri rezonans titreşimine neden olabilir
500 N statik bir kesme kuvveti ile bu alet 25 µm saptırır. Kesme kuvveti sinüzoidal bir desende 142 Hz'de değişirse statik sapmanın 20 katı genlikli değişken sapma meydana gelir. Bu, rezonans titreşimine neden olur.
Kesme kuvvetinin kesici kenar üzerindeki etkilerinin kesici takımın Eijenfrekans (rezonans frekansı) ile eşit olduğu durumlarda rezonans titreşimi meydana gelebilir. Kesme koşullarındaki (frezeleme) değişiklikler, güçlü, kesintili yonga parçalanması veya malzeme yapısındaki bir düzensizlik bu duruma neden olabilir (bkz. Şekil 7).
Tezgah inistleri ayrıca titreşim olarak rezonans titreşimini de ifade eder. Sohbet gerçekten sorun değildir, ancak bazı durumlarda, tirah kontrol edilemeyen kesici kenar aşınması veya kusurlu bir şekilde işlenmiş malzeme yüzeyi kaplaması ile işlemin kalitesini tehlikeye atabilir. Bu durumlarda, değiştirilmiş kesme koşulları veya ikinci aşamada değiştirilmiş araç seçimi aracılığıyla elde edilmesi en kolay olan tıkırdamanın bastırılması gerekir.
Şekil 7Malzeme yapısındaki düzensizlik titreşime neden olabilir
Yukarıdaki örnekte aşama 1, bir malzeme düzensizliğinin kesme kuvvetinde dinamik bir bileşen oluşturduğu bir durumu temsil eder. Faz 2'de, malzeme malzemesinde bu düzensizlik talaş kalınlığının değişmesine neden olur. Bu, sürekli dinamik kesme kuvvetlerine yol açar ve frekansları aletin Ejen frekansına yaklaştığında rezonans titreşimi meydana gelebilir.
Tezgah ile işleme sırasında titreşim ve riskleri analizi, makine takımının dengesini göz önünde bulundurmalıdır . Bir tezgah takımı, tezgah-takım milinin dönüş hızı arttığı için, genel olarak sınırsız denge ve takım dengesi sağlayamaz (bkz. Şekil 8).
Şekil 8bir tezgah için dengeli loblar (Tlüsty ve Tobias).
Genel olarak, bir tezgah takımının çalıştığı devir (devir/dakika) ne kadar yüksek olursa titreşim riski de o kadar yüksek olur. Ancak belirli hızlarda denge artar. Belirli bir kesici takım için seçilen devir düşük stabilite aralığına düşebilir, titreşimi tetikleyebilir ve tezgah yavaşlatıp ortadan kaldırabilir. Buna karşılık, seçilen devir yüksek denge bölgesine düşebilir ve bu da kesme koşullarının yüksek seviyede kalmasını sağlar. Özellikle yüksek devirli işleme sırasında titreşimi önlemek için hızları dikkatle seçin.
Genel mekaniklerde, aşağıda gösterilen model (Şekil 9) tek taraflı kelepçeli bir silindirik kirişin bükülmesini belirler (örn. Dahili torna takım tutucusu, freze bıçağı, matkap vb.). Daha basit, genel anlamda, bükülme veya sapma ne kadar büyükse, rezonans titreşimi de dahil olmak üzere zararlı titreşim riski de o kadar yüksektir ve takım bükülme veya sapmasının azaltılması titreşim riskini azaltır.
Şekil 9 Tek taraflı kelepçeli silindirik bir kirişin bükülme, kuvvet ve temel boyutları arasındaki ilişki.
Bu şekilde görüldüğü için titreşim riskinin azaltılması, takım sapmasını veya bükülmesini en aza indirir.
Bu, birkaç şekilde gerçekleştirilebilir.
- Kesme kuvvetlerini azaltın veya kesme kuvvetlerinin sisteme etki etme yönünü değiştirin.
- Bükülmeye karşı daha yüksek bir dirençle aleti daha güçlü hale getirmek. Şekil 10'deki formül, çıkıntı uzunluğunun iki katına çıkarılması sapmayı 8 faktör arttırırken, çapın iki katına çıkarılması sapmayı 16 faktör azalttığını göstermektedir. Bu nedenle, daha kısa takımlar veya daha büyük takımlar daha az titreşim riski taşır. Bu nedenle, çıkıntı oranı (L/D = desteklenmeyen uzunluk veya çıkıntı çapa bölünür) genellikle titreşim riskinin hızlı analizi için bir ölçüm sağlar. Çıkıntı oranına dayalı bazı kılavuzlar:
- Uzantı oranı 3'den azsa titreşim genellikle gerçekleşmez.
- Çıkıntı oranı 6'den azsa titreşim riski sürüngenler.
- Sarkıntı oranı 9'den azsa titreşim oluşabilir.
- aşma oranı 9'dan büyükse titreşim kesindir ve klasik takımlar genellikle sorunu çözmez.
- Daha sert takım malzemesi kullanın. Elastikiyet modülü (E) bir birincil elemandır. Örneğin, çelik bir takım gövdesini karbür ile değiştirin ve sapma %50'e kadar düşer. Bu yaklaşım konik takım kullanımıyla birleştirilebilir.
Titreşim riskini tahmin etmeye yardımcı olmak için sarkıntı oranını kullanırken dikkatli bir şekilde bunu yapın. Şekil 9'deki formülün daha fazla analizi, Şekil 10'de gösterilen formüle yol açar. Bu formül, bu formda yazıldığında ve iki örneğe uygulandığında çok ortaya çıkar. İlk olarak, 200 aşma uzunluğuna ve 50 mm çapa sahip bir takımın çıkıntı oranı 4 olur. İkinci olarak, 100 mm uzunluğunda ve 25 mm çapında başka bir takımın da 4'lik bir çıkıntı oranı vardır. Her iki takım da aynı titreşim riskini gösterir mi? Bu değerleri Şekil 10'deki formüldeki iki araç için uygulayın ve ikinci aracın bükümü iki kez gösterdiğini ve dolayısıyla titreşim riskini iki katına çıkardığını fark edin.
Titreşim riskleri yüksek olduğunda takımın çapı en önemlidir.
Şekil 10aşma uzunluğu ve çapına göre bükülme.
Bazı pratik adımlar titreşim riskini en aza indirebilir veya önleyebilir. Kesme kuvvetlerinin kesme aracına etki etme büyüklüğünü veya yönünü değiştirmek için tüm bu adımları kullanın.
- 90°'ye yakın bir kesme kenar açısı kullanın.
- Daha küçük bir burun yarıçapı ve/veya daha keskin bir kesme kenarı kullanın.
- Kesme derinliğini azaltın ve beslemeyi artırın.
- Kesme hızını değiştirin.
- Daha iyi bir takım kelepçeleme sistemi kullanın (örneğin, Seco-Capto ve Seco Steadyline aletleri).
İlk tavsiyeyi uygulayın – frezeleme uygulamasında 90°'ye yakın bir kesici kenar açısını farklı bir şekilde kullanın. Dönüşte olduğu gibi, ortaya çıkan kesme kuvvetleri kesici kenarlara dik olarak etki eder (Şekil 12). Freze bıçağını frezeleme makinesinin milinde kenetlenmiş olarak değerlendirirken ve bükülme riskini değerlendirirken (Şekil 13), kesme kuvvetinin kesme kuvveti yönü ile mildeki "referans" noktası arasındaki mesafe çarpımına dayalı olarak titreşim riskini belirleyin. Her tezgahı takım milinde milin dönebileceği sabit bir referans noktası bulunur.
Şekil 11 Kesici takımın daha iyi kelepçelenmesi titreşim riskini azaltır.
Bir dik kenar freze bıçağını (90° kesme kenarı açısı) yüksek beslemeli freze bıçağı (sadece birkaç derecelik kesme kenarı açısı) ile karşılaştırdığınızda kesme kuvveti yönü ile referans noktası arasındaki mesafe azalır, dolayısıyla titreşim riski (aynı kesme kuvvetleriyle) daha az.
Şekil 12 freze bıçağı için kesme kuvvetinin boyutu ve yönü (kesici kenara yaklaşık olarak dik).
Şekil 13(F x l) frezeleme sırasında titreşim riskini belirler.
Frezeleme sırasında titreşim sorunlarını gidermek için uygun takımları ve kesme koşullarını seçerek kesme kuvvetlerinin boyutunu ve yönünü değiştirin.
- Kaba hatlara sahip freze bıçaklarını seçin ve mümkün olan en küçük çıkıntıyla gerin.
- Pozitif geometrilere sahip kesici kenarları seçin.
- Özellikle de Steadyline takımlarıyla, daha küçük çaplı bir freze seçin.
- Küçük bir kesme kenarı yarıçapı seçin.
- Daha ince kaplamalı karbür dereceleri seçin.
- Diş başına büyük beslemeler kullanın. Dönüş hızını azaltın ve diş başına daha büyük beslemeler için tabla beslemesini koruyun. Titreşim meydana geldiğinde diş başına beslemeyi azaltmayın.
- Eksenel ve radyal kesme derinliği arasındaki ilişki
- Sabit freze maket sıkıştırma sistemleri kullanın. Modüler takım tutma sistemleriyle mümkün olan en büyük bağlantı boyutunu kullanın. Konik takım tutucu kullanın.
- Freze bıçağını malzemenin ortasına yerleştirin. Frezeleme tekniklerini uygulayın.
Normal besleme ve kesme hızlarıyla başlayın. Titreşim meydana gelirse, değişiklikleri aşağıdaki gibi aşamalı olarak yapın:
- İlerleme/dev. artırın.
- Kesme hızını artırın.
- Kesme hızını azaltın.
- Titreşim kaybolana veya en az minimuma indirilene kadar beslemeyi azaltın.
Aşağıdaki adımlar dönüş sonuçlarını etkiler. Titreşim sorunlarını gidermek için kontrol listesi olarak kullanın.
- Maksimum denge ve sağlamlık için temel takım sistemini ve boyutlarını seçin. Takımları mümkün olan en kısa aşma ile kelepçeleyin. Bu, takımın daha yüksek doğal frekansını sağlar ve sapmayı azaltarak titreşim veya nem oluşmasını önler.
- Ek ve burun yarıçapının tipini ve boyutunu dikkatli bir şekilde seçin. Mümkün olan en küçük burun yarıçapını seçin ve pasif kesme kuvvetini azaltmak için mümkünse kesme derinliğinden daha az olmasını sağlayın. Takım sapmasını en aza indirmek ve malzeme için doğru işleme toleranslarını garanti etmek için kesme derinliğini sınırlayın. Titreşim olasılığının yüksek olduğu zamanlarda, hafif kesimi iyi bir kenar kuvvetiyle birleştirmek için küçük üst açılı (60° veya 55°) bir ek parça seçin.
- Kolay kesme ve küçük takım sapması için keskin kesme ve kesici kenar geometrisine sahip bir ek parça seçin. Daha keskin kesme kenarlarının daha zayıf olduğunu ve düzgün talaş kırma gerektirdiğini unutmayın.
- Daha sert karbür dereceli ve daha keskin geometrilere sahip bir ek parça seçin, ancak bu işlem daha az mukavemetli ve erken kırılabilir kesici kenarlar üretir. Son teknoloji güvenilirliğini ve takım ömrünü artırmak için daha sert kesme malzemeleriyle daha zayıf geometriyi dengeleyin.
- Kesme derinliklerini en aza indirmek için kesme koşullarını dikkatli bir şekilde seçin. Ciddi titreşim riski varsa burun yarıçapının en az %25'inden fazla bir besleme kullanın. Tezgahın dengesini daha az olan bir devir bölgesinde çalışmamak için kesme hızını değerlendirin.
Aşağıdaki adımlar sıkıcı sonuçları etkiler. Titreşim sorunlarını gidermek için kontrol listesi olarak kullanın.
- Aşma oranını kontrol edin ve gerekirse takımı değiştirin. Daha büyük bir takım çapı kullanabilir misiniz? Konik takım tipi? Farklı çapta modüler bir takım tipi mi?
- En iyi takım sıkıştırmasını kullanın (Seco-Capto).
- Kesme kenarını orta yüksekliğe yerleştirin.
- Pozitif geometrilere ve küçük yarıçapa sahip kesme kenarlarını seçin. Daha ince kaplamalı karbür dereceleri seçin.
- Ek ve burun yarıçapının tipini ve boyutunu dikkatli bir şekilde seçin. Mümkün olan en küçük burun yarıçapını seçin ve pasif kesme kuvvetini azaltmak için mümkünse kesme derinliğinden daha az olmasını sağlayın. Takım sapmasını en aza indirmek ve malzeme için doğru işleme toleranslarını garanti etmek için kesme derinliğini sınırlayın. Titreşim olasılığının yüksek olduğu zamanlarda, hafif kesimi iyi bir kenar kuvvetiyle birleştirmek için küçük üst açılı (60° veya 55°) bir ek parça seçin.
- Kolay kesme ve küçük takım sapması için keskin kesme ve kesici kenar geometrisine sahip bir ek parça seçin. Daha keskin kesme kenarların daha zayıf olduğunu ve düzgün talaş kırma gerektirdiğini unutmayın.
- Daha sert karbür dereceli ve daha keskin geometrilere sahip bir uç kalitesi seçin, ancak bu işlem daha az mukavemetli ve erken kırılabilir kesme kenarları üretir. Son teknoloji güvenilirliğini ve takım ömrünü artırmak için daha sert kesme malzemeleriyle daha zayıf geometriyi dengeleyin.
- Kesme derinliklerini en aza indirmek için kesme koşullarını dikkatli bir şekilde seçin. Ciddi titreşim riski varsa burun yarıçapının en az %25'inden fazla bir besleme kullanın. Tezgahın dengesini daha az olan bir devir bölgesinde çalışmamak için kesme hızını değerlendirin.
Daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Tezgah ile işleme koşullarınızı ve sonuçlarınızı optimize etmenize yardımcı olmaktan mutluluk duyarız.
Bizimle İletişim Kurun
Inline Content - Survey
Current code - 5fce8e61489f3034e74adc64
