การวิเคราะห์: การใช้ฟันเลื่อยที่ไม่สมมาตรเพื่อขจัดเสียงสะท้าน

การพูดคุยเป็นปัญหาที่มีค่าใช้จ่ายสูงและเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในการกัด ผลกระทบจากการสั่นสะท้านอาจมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เครื่องมือเสียหาย ทำให้ชิ้นงานเป็นเศษซาก และอาจสร้างความเสียหายให้กับเครื่องมือกลได้ด้วย ที่แย่ไปกว่านั้น เนื่องจากมีความเสี่ยงที่จะเกิดเสียงสะท้าน ผู้ควบคุมเครื่องจักรจึงอาจระมัดระวังเกินไปในการเลือกพารามิเตอร์การประมวลผล ส่งผลให้ความสามารถของเครื่องจักรไม่สามารถใช้ประโยชน์สูงสุดได้ โดยปกติแล้ว ความสามารถในการประมวลผลของเครื่องมือกลจะใช้เพียงครึ่งเดียวหรือเพียงเศษเสี้ยวเท่านั้น

Flutter เป็นการสั่นแบบตื่นเต้นในตัวเอง ซึ่งหมายความว่าพลังงานอินพุตที่เสถียรจากมอเตอร์แกนหมุนจะถูกแปลงเป็นการสั่นสะเทือนผ่านกลไกบางอย่าง กลไกหลักของการสั่นสะเทือนของเครื่องมือกลคือการขยายสัญญาณตอบรับเชิงบวกของคลื่นการสั่นสะเทือน โดยพื้นฐานแล้ว ความแข็งแกร่งแบบไดนามิกของระบบการตัดเฉือน (รวมถึงเครื่องมือและชิ้นงาน) นั้นไม่เพียงพอ เมื่อฟันของคัตเตอร์ตัดชิ้นงาน จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และฟันของคัตเตอร์แบบสั่นจะก่อให้เกิดระลอกคลื่นบนพื้นผิวของชิ้นงาน เมื่อฟันซี่ถัดไปสัมผัสกับพื้นผิวลูกฟูก การลอนของพื้นผิวจะทำให้ความหนาของเศษเปลี่ยนแปลง ความหนาของเศษที่เปลี่ยนแปลงจะทำให้แรงตัดเปลี่ยน และแรงตัดที่เปลี่ยนแปลงจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน

วิธีหนึ่งในการกำจัดกลไกการสะท้านคือการทดสอบคุณลักษณะไดนามิกของระบบการตัดเฉือน ใช้ผลการทดสอบเหล่านี้ในการคำนวณแผนผังพื้นที่การตัดที่มั่นคง และเลือกเงื่อนไขการตัดภายในช่วงที่มั่นคง กลยุทธ์ช่วงการควบคุมล่วงหน้านี้อาศัยการปรับการสั่นของเครื่องมือให้ตรงกับพื้นผิวลูกฟูก เมื่อลอนด้านหน้าและด้านหลังตรงกัน ความหนาของเศษจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป และการสั่นสะเทือนจะหยุดลง เมื่อจำนวนคลื่นการสั่นสะเทือนระหว่างฟันที่อยู่ติดกันคือ 1, 2 หรือจำนวนเต็มใดๆ พอดี ช่วงเวลาที่คงที่จะปรากฏบนกราฟเส้นโค้งไซน์ความเสถียร กลยุทธ์การประมวลผลประเภทนี้จำเป็นต้องทราบความเร็วคงที่ รักษาความเร็วคงที่ภายในช่วงความเร็วของแกนหมุนที่อนุญาต มีการกระจายฟันของเครื่องตัดอย่างสม่ำเสมอ และควบคุมความเร็วของแกนหมุนได้อย่างแม่นยำ

อีกทางเลือกหนึ่งคือการระงับกลไกการขยายผลตอบรับเชิงบวกของคลื่นสั่นสะเทือนโดยการเปลี่ยนระยะห่างของฟัน หากฟันของเครื่องตัดมีระยะพิทช์ไม่สมมาตร (ไม่สม่ำเสมอ) พื้นผิวลูกฟูกที่เหลือจากฟันของเครื่องตัดก่อนหน้าที่ตัดโดยฟันของเครื่องตัดแต่ละอันจะมีรูปทรงคลื่นที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงช่วยลดการสั่นสะเทือนได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องมือที่มีระยะห่างฟันเท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว เครื่องมือที่มีระยะห่างฟันไม่เท่ากันมักจะให้ระยะกินลึกในแนวแกนที่มั่นคงมากกว่า

อย่างไรก็ตามเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ดังกล่าว จำเป็นต้องมีการประมาณค่าอย่างรอบคอบ เนื่องจากการป้อนจะคงที่ การเปลี่ยนแปลงของระยะห่างของฟันจะทำให้อัตราป้อนต่อฟันแตกต่างกัน โดยทั่วไปหมายความว่ามีฟันเพียงซี่เดียวเท่านั้นที่สามารถทนต่อการรับน้ำหนักเต็มชิปได้ ในขณะที่ฟันที่เหลือไม่สามารถตัดได้เต็มกำลัง ด้วยเหตุนี้ อัตราป้อนที่มีประสิทธิภาพต่อรอบของเครื่องมือจึงต้องลดลง และอัตราป้อนที่ลดลงต้องสอดคล้องกันโดยการเพิ่มระยะกินลึกตามแนวแกนจนกระทั่งฟันมีความสมดุล

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาดอกเอ็นมิลล์ 4 ฟันที่มีฟันกระจายสม่ำเสมอและมีระยะกินลึกตามแนวแกนที่มั่นคงที่สุด (10 มม.) ฟันมีการกระจายสม่ำเสมอที่ 90° และทิศทางการจัดเรียงคือ 0°, 90°, 180° และ 270° ตามลำดับ หากโหลดเศษที่ยอมรับได้ (อัตราป้อนต่อฟันตัด) คือ 0.2 มม. อัตราป้อนต่อรอบจะอยู่ที่ 0.8 มม./รอบ หากการวางแนวของฟันซี่เดียวเปลี่ยนไป 10° การวางแนวของฟันเหล่านี้จะเป็น 0°, 100°, 190° และ 280° ดังนั้นระยะห่างของฟันคือ 100° (ระยะห่างสูงสุด), 90°, 90° และ 80° (ระยะห่างขั้นต่ำ)

เพื่อรักษาอัตราป้อนต่อฟันที่ระยะห่างสูงสุดไม่ให้เกินค่าขีดจำกัดที่อนุญาต ระยะห่างสูงสุดจะถูกนำมาใช้เป็นระยะห่างในการควบคุม จำเป็นต้องลดปริมาณการป้อนลงตามอัตราส่วนของระยะห่างเท่ากันกับระยะห่างสูงสุด (90°/100° ในตัวอย่างนี้) โดยยึดตามอัตราป้อนฟันของเครื่องตัดที่มีระยะห่างเท่ากัน ด้วยวิธีนี้ โหลดชิปที่สอดคล้องกับแต่ละช่วงเวลาระหว่างฟันคือ 0.2 มม. 0.18 มม. 0.18 มม. และ 0.16 มม. ตามลำดับ อัตราป้อนต่อรอบอยู่ที่ 0.72 มม./รอบ สำหรับเครื่องมือนี้ การเพิ่มระยะกินลึกตามแนวแกนที่มั่นคงที่ยอมรับได้จะต้องมากกว่าอัตราส่วน 100/90 ซึ่งหมายความว่า 11.1 มม. เป็นเพียงค่าวิกฤตของอัตราการขจัดเนื้อโลหะเท่านั้น โดยทั่วไป เมื่อใช้วิธีนี้เพื่อระงับการขยายผลป้อนกลับเชิงบวกของคลื่นสั่นสะเทือน เพื่อให้เครื่องมือที่มีระยะห่างไม่เท่ากันมีค่าใช้งาน จำเป็นต้องให้ความลึกของการตัดตามแนวแกนเพิ่มอัตราส่วนของระยะห่างสูงสุด/ระยะห่างเท่ากันเป็นสองเท่า

ในทำนองเดียวกัน การเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิลยังสามารถระงับการขยายผลป้อนกลับเชิงบวกของคลื่นการสั่นสะเทือน แต่เมื่อสปินเดิลหมุนมากกว่าหนึ่งรอบ ระยะห่างของฟันของเครื่องมือก็สามารถเปลี่ยนได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฟีดได้รับการแก้ไขแล้ว ระยะทางสูงสุดจึงยังคงสามารถควบคุมฟีดได้ ก่อนที่จะสามารถเพิ่มอัตราการขจัดเนื้อโลหะได้ การเปลี่ยนแปลงความเร็วของสปินเดิลจะต้องทำให้ระยะกินลึกในแนวแกนคงที่เพิ่มเป็นสองเท่าของระยะพิทช์สูงสุด/อัตราส่วนระยะพิทช์เท่ากัน