دلایل اصلی لرزش در هنگام تراشکاری چیست؟
پدیده چتر (Regenerative Chatter)، به عنوان اصلی‌ترین عامل محدودکننده در عملیات تراشکاری، یکی از پیچیده‌ترین چالش‌های فنی در این حوزه محسوب می‌شود. این ارتعاش خودتحریک، نتیجه‌ی تعامل دینامیکی در سیستم «ماشین-ابزار-قطعه کار» است که مستقیماً به کاهش عمر ابزار، افت کیفیت سطح و توقف‌های پرهزینه منجر می‌شود. ما در فروشگاه ابزارتراش سهند، به عنوان نمایندگی رسمی ZCC در ایران، این راهنمای تخصصی را برای تحلیل دقیق مکانیزم چتر و ارائه راهکارهای عملی جهت افزایش پایداری فرآیندهای ماشینکاری شما تدوین کرده‌ایم.
لرزش در تراشکاری دقیقاً چیست؟
لرزش در تراشکاری، یک نوسان ناخواسته و ناپایدار بین ابزار و قطعه کار است. اما هر لرزشی “چتر” نیست. درک تفاوت آن‌ها کلید حل مشکل است.
تفاوت ارتعاش اجباری و ارتعاش خودتحریک (چتر)
در ماشینکاری دو نوع لرزش اصلی وجود دارد. نوع اول ارتعاش اجباری (Forced Vibration) است که منشأ آن یک نیروی خارجی مشخص مانند نامتعادل بودن سه نظام یا لقی در یک بخش دستگاه می‌باشد. فرکانس این لرزش ثابت و وابسته به منبع ایجادکننده آن است.
نوع دوم که بسیار خطرناک‌تر و پیچیده‌تر است، ارتعاش خودتحریک (Self-Excited Vibration) یا چتر نام دارد. در این پدیده، خودِ فرآیند برش، عامل ایجاد و تشدید لرزش می‌شود. یک لرزش اولیه کوچک، نیروی برش را تغییر می‌دهد و این تغییر نیرو، به نوبه خود لرزش را بزرگتر می‌کند. این یک چرخه معیوب است که خودش را تغذیه می‌کند تا زمانی که سیستم از کنترل خارج شود. چتر معمولاً با صدایی بلند، گوش‌خراش و ایجاد الگوهای موجی مشخص روی سطح قطعه کار همراه است.
چرا لرزش سطح قطعه کار را خراب می‌کند؟
چتر با ایجاد نوسان متناوب بین ابزار و قطعه کار، منجر به چندین مشکل اساسی در کیفیت سطح می‌شود. این نوسانات باعث ایجاد یک الگوی موجی مشخص روی سطح ماشینکاری شده و ظاهر قطعه را خراب می‌کنند. علاوه بر این، لرزش، ابزار را از مسیر برنامه‌ریزی شده منحرف می‌کند که نتیجه آن، کاهش دقت ابعادی و خروج قطعه نهایی از تلرانس‌های مجاز است. در نهایت، درگیری نامنظم و ضربات متناوب به لبه برنده، باعث سایش غیریکنواخت، لب‌پر شدن و حتی شکستن اینسرت می‌شود.
عواقب بلندمدت نادیده گرفتن چتر چیست؟
نادیده گرفتن چتر می‌تواند منجر به عواقب پرهزینه و جدی برای کل فرآیند تولید شود. ضربات مداوم ناشی از لرزش، عمر ابزار را به شدت کاهش داده و هزینه تعویض مکرر آن را به کارگاه تحمیل می‌کند. در مقیاس بزرگتر، این ارتعاشات شدید به اجزای حساس دستگاه مانند یاتاقان‌های اسپیندل، بال اسکروها و ریل‌های راهنما آسیب دائمی وارد کرده و عمر مفید ماشین را کاهش می‌دهد. در نهایت، ترکیب هزینه‌های ناشی از دوباره‌کاری قطعات معیوب، تعویض ابزار، توقف خط تولید و تعمیرات احتمالی دستگاه، سودآوری عملیات را به شکل چشمگیری تحت تأثیر قرار می‌دهد.
دلایل لرزش (مثلث ماشینکاری)
لرزش محصول ضعف در تعامل سه عامل اصلی است: دستگاه، ابزار و قطعه کار.
۱. دلایل مرتبط با ابزار برشی
طول بیرون‌زدگی ابزار بیش از حد: این مهم‌ترین عامل است. هرچه ابزار بلندتر بسته شود، صلبیت آن به شدت کاهش یافته و مستعد خمش و لرزش می‌شود. به یاد داشته باشید دو برابر کردن طول بیرون‌زدگی، انحراف ابزار را ۸ برابر بیشتر می‌کند! اما دو برابر کردن قطر ابزار، انحراف را ۱۶ برابر کاهش می‌دهد. همیشه ابزار را تا حد ممکن کوتاه‌تر ببندید. برای نسبت‌های طول به قطر (L/D) بالاتر از 4، حتماً از هلدرهای کاربایدی یا هلدرهای ضد ارتعاش ZCC استفاده کنید که صلبیت بسیار بالاتری دارند.
شعاع نوک ابزار: شعاع نوک بزرگتر، نیروهای شعاعی (Radial) را افزایش می‌دهد که یکی از عوامل اصلی ایجاد لرزش است. به عنوان یک راهکار کلی، سعی کنید شعاع نوک اینسرت کوچکتر از عمق باردهی باشد. این کار به کاهش نیروی غیرفعال برش و پایداری بیشتر کمک می‌کند.
ابزار کند و فرسوده: یک ابزار فرسوده برای برش به نیروی بسیار بیشتری نیاز دارد که این افزایش نیرو مستقیماً به لرزش بیشتر منجر می‌شود. به محض مشاهده علائم فرسودگی، اینسرت را تعویض کنید. برای اطمینان از عملکرد پایدار و عمر ابزار طولانی، خرید اینسرت تراشکاری با گرید مناسب از برند ZCC را به شما پیشنهاد می‌کنیم.
۲. دلایل مرتبط با قطعه کار و فیکسچر
قطعات بلند و نازک: این قطعات به دلیل صلبیت ذاتی پایین، به شدت مستعد لرزش هستند. برای حل این مشکل، حتماً از مرغک یا کمر بند برای مهار کردن سر آزاد قطعه استفاده کنید و از مناسب بودن فشار مرغک اطمینان حاصل کنید.
روش بستن قطعه کار: مهاربندی ضعیف قطعه در سه نظام یا چهار نظام باعث می‌شود قطعه کار تحت نیروهای برش مرتعش شود. همیشه از محکم بودن فک‌ها و تعادل قطعه کار اطمینان حاصل کنید. برای قطعات دیواره نازک، می‌توانید از فیکسچرهای داخلی یا مواد پرکننده برای افزایش صلبیت استفاده کنید.
۳. دلایل مرتبط با دستگاه تراش
لقی در یاتاقان‌های اسپیندل: فرسودگی و ایجاد فاصله در یاتاقان‌های اسپیندل، صلبیت کل سیستم را از بین برده و باعث لرزش شدید در حین چرخش می‌شود. همچنین دستگاه‌های قدیمی‌تر یا ضعیف‌تر به طور کلی صلبیت کمتری دارند و بیشتر مستعد لرزش هستند. بازرسی‌های دوره‌ای دستگاه برای شناسایی و رفع هرگونه لقی در اسپیندل، ریل‌ها و سایر اجزا ضروری است.
۴. دلایل مرتبط با پارامترهای برشی
پارامترهای ماشینکاری نیز تاثیر مستقیمی بر لرزش دارند. عمق باردهی زیاد، نیروهای برش را به شدت افزایش داده و سیستم را به سمت ناپایداری سوق می‌دهد. سرعت برشی و نرخ پیشروی رابطه پیچیده‌ای با لرزش دارند؛ گاهی اوقات افزایش سرعت و گاهی کاهش آن می‌تواند لرزش را حذف کند. همچنین، جنس قطعه کار اهمیت دارد، زیرا موادی که میرایی کمی دارند (مانند فولادهای سخت‌شده) بیشتر مستعد لرزش هستند.