Elemzés: Aszimmetrikus osztású fogak használata a csevegés kiküszöbölésére

A fecsegés költséges és tartós probléma a marásban. A csattanó rezgés hatása elég nagy lehet ahhoz, hogy a szerszámot megsértse, a munkadarab selejtezését, sőt a szerszámgép károsodását is okozza. Tovább rontja a helyzetet, hogy a rázkódás veszélye miatt a szerszámgépek kezelői túl óvatosan választják meg a feldolgozási paramétereket, így a gép képességei nem tudják a legjobban kihasználni azokat. Általában a szerszámgép feldolgozási kapacitásának csak a felét vagy annak töredékét használja ki.

A flutter egyfajta öngerjesztett rezgés, ami azt jelenti, hogy az orsómotor stabil bemeneti energiája egy bizonyos mechanizmuson keresztül rezgéssé alakul. A szerszámgép rezgésének fő mechanizmusa a rezgéshullám pozitív visszacsatolási erősítése. Lényegében a megmunkáló rendszer dinamikus merevsége (beleértve a szerszámot és a munkadarabot is) nem megfelelő. Amikor a vágófog elvágja a munkadarabot, az vibrációt okoz, és a rezgő vágófog hullámokat képez a munkadarab felületén. Amikor a következő fog érintkezik a hullámos felülettel, a felületi hullámosság a forgácsvastagság változását, a megváltozott forgácsvastagság a forgácsolóerőt, a megváltozott forgácsolóerő rezgést okoz.

A csattanó mechanizmus kiküszöbölésének egyik módja a megmunkáló rendszer dinamikus jellemzőinek tesztelése, ezekkel a vizsgálati eredményekkel stabil forgácsolási területtérkép kiszámításához és a stabil tartományon belüli forgácsolási feltételek kiválasztásához. Ez az előszabályozási tartomány stratégia a szerszám rezgésének beállításán alapul, hogy egybeessen a hullámos felülettel. Amikor az elülső és a hátsó hullámok egybeesnek, a forgácsvastagság már nem változik, és a rezgés megszűnik. Ha a szomszédos fogak közötti rezgéshullámok száma pontosan 1, 2 vagy tetszőleges egész szám, egy stabil intervallum jelenik meg a stabilitási szinusz görbe grafikonján. Az ilyen feldolgozási stratégiának ismernie kell a stabil fordulatszámot, a stabil fordulatszámot a megengedett orsófordulatszám-tartományon belül kell tartania, egyenletesen elosztott vágófogakkal kell rendelkeznie, és pontosan kell szabályoznia az orsó fordulatszámát.

Alternatív stratégia a rezgéshullámok pozitív visszacsatolási erősítési mechanizmusának elnyomása a fogtávolság megváltoztatásával. Ha a marófogak aszimmetrikus (egyenetlen) osztásúak, akkor az egyes vágófogak által levágott előző marófog által hagyott hullámos felület eltérő hullámformájú, ezáltal elnyomja a rezgést. Az egyenlő fogtávolságú szerszámokkal összehasonlítva az egyenlőtlen fogtávolságú szerszámokkal általában stabilabb axiális vágási mélység érhető el.

Az ilyen eredmények eléréséhez azonban alapos becslésre van szükség. Mivel az előtolás állandó, a fogosztás változása miatt az előtolás foganként eltérő lesz. Ez általában azt jelenti, hogy csak egy fog bírja a teljes forgácsterhelést, míg a többi fog nem tud teljes terhelés mellett vágni. Emiatt csökkenteni kell a szerszám fordulatonkénti effektív előtolását, és az előtolás csökkentését a tengelyirányú fogásmélység növelésével kell összehangolni, amíg a fogak éppen egyensúlyba nem kerülnek.

Például vegyünk egy 4 hornyos szármarót egyenletesen elosztott fogakkal és a legstabilabb axiális fogásmélységgel (10 mm). A fogak egyenletesen oszlanak el 90°-ban, és az elrendezési irányok 0°, 90°, 180° és 270°. Ha a megengedett forgácsterhelés (fogankénti előtolás) 0,2 mm, a fordulatonkénti előtolás 0,8 mm/fordulat. Ha csak egy fog tájolása változik 10°-kal, akkor ezeknek a fogaknak a tájolása 0°, 100°, 190° és 280° lesz. Ezért a fogtávolság 100° (maximális távolság), 90°, 90° és 80° (minimális távolság).

Annak érdekében, hogy a maximális távolságnál a fogankénti előtolás ne lépje túl a megengedett határértéket, a maximális távolságot használjuk vezérlőtávolságként. Csökkenteni kell az előtolás mennyiségét az egyenlő távolság és a maximális távolság arányának megfelelően (ebben a példában 90°/100°), az egyenlő távolságra elhelyezett vágófog-előtolás alapján. Ily módon a fogak közötti egyes intervallumoknak megfelelő forgácsterhelés 0,2 mm, 0,18 mm, 0,18 mm és 0,16 mm. Az előtolás fordulatonként 0,72 mm/fordulat. Ennél a szerszámnál a stabil axiális vágásmélység megengedett növekedésének nagyobbnak kell lennie, mint a 100/90 arány, ami azt jelenti, hogy a 11,1 mm a fémeltávolítási sebességnek csak a kritikus értéke. Általánosságban elmondható, hogy amikor ezt a módszert a rezgéshullám pozitív visszacsatolási erősítésének elnyomására használjuk, annak érdekében, hogy az egyenlőtlen térközű eszköz alkalmazási értéket kapjon, meg kell engedni, hogy az axiális vágási mélység megduplázza a maximális távolság/egyenlő távolság arányát.

Hasonlóképpen, az orsó fordulatszámának változtatása is elnyomhatja a rezgéshullám pozitív visszacsatolási erősítését, de ha az orsó egynél többet forog, a szerszám fogtávolsága is hatékonyan módosítható. Mivel azonban az előtolás rögzített, a maximális távolság továbbra is szabályozhatja az előtolást. Mielőtt a fémeltávolítási sebesség bármilyen növelése elérhető lenne, az orsó fordulatszámának változásának lehetővé kell tennie, hogy a stabil tengelyirányú fogásmélység megduplázza a maximális osztás/egyenlő osztás arányt