กลยุทธ์หลักในการป้องกันการสั่นสะเทือนขณะกลึงในงานผลิต

ลองจินตนาการถึงการปฏิบัติงานโลหะอย่างแม่นยำเพื่อสร้างส่วนประกอบที่สมบูรณ์แบบ ท่ามกลางเสียงคำรามของเครื่องจักร เสียงสั่นสะเทือนที่ไม่น่าพอใจก็เกิดขึ้น—เครื่องมือเต้นไปทั่วชิ้นงาน ทิ้งพื้นผิวที่ขรุขระและวัสดุที่เสียหายไว้เบื้องหลัง สถานการณ์ที่น่าหงุดหงิดนี้แสดงถึงฝันร้ายของการสั่นสะเทือน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสั่นสะเทือนในการตัด บทความนี้จะตรวจสอบปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนในการตัดเฉือนและให้กลยุทธ์เชิงปฏิบัติเพื่อลดผลกระทบต่อประสิทธิภาพและคุณภาพ

การสั่นสะเทือน—การแกว่งเชิงกลรอบตำแหน่งสมดุล—โดยทั่วไปไม่พึงประสงค์ในการตัดเฉือนเนื่องจากผลกระทบที่เป็นอันตราย:

• การสึกหรอของเครื่องมือที่เร่งขึ้น: การสั่นสะเทือนทำให้ขอบตัดเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการบิ่นและรอยร้าวที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของเครื่องมือ
• การเสื่อมสภาพของพื้นผิว: รูปแบบและรอยที่ไม่สม่ำเสมอปรากฏบนชิ้นงาน เกินพิกัดความหยาบ
• อัตราเศษเหล็กที่เพิ่มขึ้น: การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนของมิติและข้อบกพร่องของพื้นผิว ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น
• ต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้น: การเปลี่ยนเครื่องมือก่อนกำหนด ชิ้นส่วนเศษเหล็ก และการทำงานซ้ำ ทำให้ค่าใช้จ่ายสูงขึ้น
• ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ: การสั่นสะเทือนทำให้พลังงานสูญเปล่า ลดประสิทธิภาพการตัดเฉือน

การสั่นสะเทือนแสดงออกในสองรูปแบบหลัก:

• การสั่นสะเทือนอิสระ: เกิดขึ้นเมื่อระบบแกว่งที่ความถี่ธรรมชาติหลังจากความผิดปกติเริ่มต้น (เช่น แผ่นโลหะที่ถูกกระแทกจะสั่นพ้องจนกว่าพลังงานจะกระจายไป)
• การสั่นสะเทือนแบบบังคับ: ผลลัพธ์จากการกระตุ้นภายนอกเป็นระยะหรือแบบสุ่ม (เช่น การสั่นสะเทือนของเครื่องซักผ้าในระหว่างรอบการปั่นที่ไม่สมดุล)

การตัดเฉือนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือนแบบบังคับที่เกิดจากแรงตัด การเคลื่อนที่ของส่วนประกอบเครื่องจักร หรือการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม

การสั่นพ้องเกิดขึ้นเมื่อความถี่การกระตุ้นเข้าใกล้ความถี่ธรรมชาติของระบบ ซึ่งจะเพิ่มแอมพลิจูดอย่างมาก ในการตัดเฉือน การสั่นพ้องระหว่างการเปลี่ยนแปลงแรงตัดและความถี่ธรรมชาติของเครื่องมือ/ชิ้นงานทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง ซึ่งอาจนำไปสู่:

• เครื่องมือแตกหัก
• การปฏิเสธชิ้นงาน
• ความเสียหายของเครื่องมือเครื่องจักร

ดังนั้น การหลีกเลี่ยงการสั่นพ้องเชิงรุกจึงเป็นสิ่งจำเป็น

การสั่นสะเทือน—การแกว่งที่ยั่งยืนด้วยตนเอง—เกิดขึ้นจากการโต้ตอบแบบไดนามิกระหว่างแรงตัดและระบบเครื่องมือเครื่องจักร-ชิ้นงาน ลักษณะเฉพาะด้วยเสียงสูงและการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง ทำให้การสึกหรอของเครื่องมือเร็วขึ้นและทำให้พื้นผิวเสื่อมสภาพ การสร้างที่ซับซ้อนเกี่ยวข้องกับ:

• พลศาสตร์ของแรงตัด
• เรขาคณิตของเครื่องมือ
• คุณสมบัติของวัสดุชิ้นงาน
• ลักษณะโครงสร้างของเครื่องจักร

ปัจจัยกำหนดการสั่นสะเทือนที่สำคัญในการตัดเฉือน ได้แก่:

• ความแข็งแกร่งของเครื่องจักร: เครื่องจักรที่มีความแข็งแกร่งต่ำจะสั่นสะเทือนมากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการทำงานด้วยความเร็วสูงหรือการตัดหนัก
• ความแข็งแกร่งของเครื่องมือ: เครื่องมือที่เรียวหรือยื่นออกมามีแนวโน้มที่จะสั่นสะเทือน
• ความเสถียรของชิ้นงาน: ส่วนประกอบผนังบางหรือแบบคานยื่นจะสั่นสะเทือนได้ง่าย
• พารามิเตอร์การตัด: ความเร็ว การป้อน และความลึกของการตัดมีอิทธิพลต่อขนาด/ความถี่ของแรง
• เรขาคณิตของเครื่องมือ: มุมคราด มุมเคลียร์ มุมเอียง และรัศมีจมูกมีผลต่อความเสถียรของกระบวนการ
• วัสดุชิ้นงาน: วัสดุที่เหนียวส่งเสริมการสั่นสะเทือน
• การประยุกต์ใช้สารหล่อเย็น: การหล่อลื่นที่เหมาะสมช่วยลดแรงเสียดทานและอุณหภูมิ

• เลือกเครื่องจักรที่มีความแข็งแกร่งสูงสำหรับการทำงานที่ต้องการ
• ปรับตำแหน่งเครื่องจักรบนฐานรากที่มั่นคง
• บำรุงรักษาส่วนประกอบที่สำคัญ (แกนหมุน รางนำ สกรู)

• ใช้เครื่องมือสั้นและแข็งแรงเมื่อเป็นไปได้
• ลดการยื่นของเครื่องมือให้เหลือน้อยที่สุด
• ใช้ตัวยึดที่มีความแข็งแกร่งสูง (ประเภทไฮดรอลิก/ความร้อน)
• เลือกวัสดุเครื่องมือที่มีโมดูลัสสูง (เช่น คาร์ไบด์เหนือ HSS)

• เพิ่มตัวรองรับ (อุปกรณ์ติดตั้ง บล็อกรองรับ)
• ปรับการหนีบให้เหมาะสม (หลายจุด แวคคัมแช็ค)
• เติมโครงสร้างกลวง (เรซิน ทราย)

• ลดความเร็วในการตัด/อัตราการป้อน/ความลึกของการตัด
• ใช้การตัดแบบขัดจังหวะ (เครื่องมือตัดชิป)

• เลือกมุมคราด/เคลียร์/เอียงที่เหมาะสม
• เลือกรัศมีจมูกที่เหมาะสมที่สุด

• ใช้สารหล่อเย็นเพื่อลดอุณหภูมิ/แรงเสียดทาน
• ใช้สารหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือและชิ้นงาน
• เลือกวิธีการส่งมอบที่เหมาะสม (เช่น การระบายความร้อนด้วยแรงดันสูง)

• เปลี่ยนทิศทางการตัด
• ติดตั้งแดมเปอร์
• ดำเนินการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

• ใช้คัตเตอร์ระยะพิทช์หยาบเพื่อลดพื้นที่สัมผัส
• ลดการยื่นของคัตเตอร์ให้เหลือน้อยที่สุด
• เลือกเม็ดมีดคราดบวก
• ใช้เกรดคาร์ไบด์เคลือบแบบบาง
• เพิ่มการป้อนต่อฟันในขณะที่ลด RPM
• ลดความลึกของการตัดตามแนวแกน/แนวรัศมี
• ใช้ตัวจับยึดเครื่องมือที่แข็งแกร่ง (เช่น ตัวจับยึดแบบเรียว)
• คัตเตอร์ตรงกลางโดยใช้การกัดแบบปีน

• เพิ่มความแข็งแกร่งของเครื่องมือให้สูงสุดโดยมีการยื่นน้อยที่สุด
• เลือกรัศมีจมูกเล็ก (ต่ำกว่าความลึกของการตัดเมื่อเป็นไปได้)
• ใช้ขอบตัดที่คมชัดพร้อมการควบคุมชิปที่เหมาะสม
• เลือกเกรดคาร์ไบด์ที่ทนทานสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ละเอียดอ่อน
• รักษาระดับการป้อนที่เกิน 25% ของรัศมีจมูก
• หลีกเลี่ยงช่วงความเร็วแกนหมุนที่ไม่เสถียร

• ประเมินอัตราส่วนการยื่น พิจารณาเครื่องมือที่ใหญ่ขึ้น/เรียว/แบบแยกส่วน
• ใช้ตัวจับยึดเครื่องมือระดับพรีเมียม (เช่น Seco-Capto)
• วางขอบตัดที่ความสูงกึ่งกลาง
• เลือกรูปทรงเรขาคณิตบวกที่มีรัศมีเล็ก
• ปฏิบัติตามคำแนะนำในการกลึงสำหรับการเลือกเม็ดมีด

การสั่นสะเทือนในการตัดเฉือนนำเสนอความท้าทายที่ซับซ้อน แต่การทำความเข้าใจกลไกและการใช้โซลูชันเป้าหมายช่วยให้ผู้ผลิตบรรลุผลลัพธ์ที่เหนือกว่า ด้วยการจัดการกับปัจจัยของเครื่องจักร เครื่องมือ และกระบวนการ ผู้ปฏิบัติงานสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของชิ้นส่วนได้อย่างมาก