كيف يجب التعامل مع اهتزازات التشغيل عند حدوثها؟

الاهتزاز أثناء التشغيل أو ما يُعرف بـ"Chatter" هو تذبذب ذاتي الإثارة بين الأداة وقطعة العمل يؤدي إلى تدهور تشطيب السطح، وفقدان الدقة البُعدية، وتقليل عمر الأداة، وقد يتسبب حتى في تلف الماكينة نفسها. التعامل معه يتطلب نهجًا منهجيًا لتحديد مصدره وتنفيذ الإجراءات التصحيحية التي تزيد من الصلابة الديناميكية للنظام بأكمله.

التحقيق الفوري وتحديد المصدر

تتمثل الخطوة الأولى في تشخيص نوع الاهتزاز. يُسبب الاهتزاز القسري بواسطة قوة خارجية دورية، مثل حامل أداة غير متوازن، أو محامل مغزل تالفة، أو قطع متقطع. أما الاهتزاز الذاتي الإثارة فهو الأكثر شيوعًا، وينتج عن تفاعل عملية القطع مع الديناميكيات الهيكلية لنظام الماكينة والأداة وقطعة العمل؛ حيث يحدث عندما يؤدي تذبذب سمك الرقاقة الناتج عن الاهتزاز إلى حلقة تغذية راجعة تُعزز التذبذب.

ابدأ بالمكونات الأكثر سهولة في الفحص. تحقق من إحكام جميع المشابك والتركيبات — بما في ذلك قطعة العمل، والنائب، والحوامل، والأداة داخل القابض. ستتصرف قطعة العمل غير المدعومة جيدًا مثل سطح طبلة، تهتز بسهولة. بالنسبة للمكونات الرقيقة الجدران أو المعقدة، فكّر في استخدام أدوات تثبيت متخصصة مثل حوامل التفريغ الهوائي أو سبائك منخفضة نقطة الانصهار لتوفير دعم خلفي كامل. في خدمة الوقفة الواحدة لدينا، نصمم غالبًا أدوات تثبيت مخصصة للأجزاء الصعبة لضمان أقصى صلابة من أول خطوة في خدمة النماذج الأولية وحتى الإنتاج الكامل.

الإجراءات التصحيحية: ضبط المعلمات ومسارات الأدوات

غالبًا ما يكون أسرع حل هو تعديل معلمات القطع. التغيير الأكثر فعالية هو تعديل سرعة المغزل. يحدث الاهتزاز عند ترددات رنين محددة؛ لذلك يمكن أن يؤدي تغيير كبير في السرعة (زيادة أو نقصان) إلى إخراج العملية من المنطقة غير المستقرة. إذا أمكن، استخدم وظيفة "تباين سرعة المغزل" المبرمجة في الماكينة لتغيير السرعة باستمرار وكسر الدورة التوافقية.

يُعد تعديل معدل التغذية وعمق القطع أمرًا حاسمًا أيضًا. عادةً ما يكون تقليل العمق الشعاعي للقطع أكثر فعالية في كبح الاهتزاز من تقليل العمق المحوري، لأنه يقلل زاوية اشتباك الأداة، مما يقلل القوى المثيرة للاهتزاز. وعلى العكس، في بعض الحالات يمكن أن يساعد رفع طفيف في معدل التغذية عن طريق إنتاج رقاقة أكثر سمكًا تُوفر مزيدًا من التخميد. بالنسبة للأجزاء المعقدة التي تُشغل باستخدام خدمة التشغيل متعددة المحاور، فإن استخدام مسارات أدوات دائرية أو ديناميكية تحافظ على اشتباك ثابت للأداة يمكن أن يُزيل الاهتزاز عمليًا من خلال تجنب زوايا الاشتباك العالية.

استراتيجيات الأدوات وحواملها

اختيار الأداة أمر بالغ الأهمية. لتعظيم الصلابة، استخدم دائمًا أقصر امتداد ممكن للأداة وأكبر قطر ممكن لها. يُعتبر اتصال حامل الأداة أمرًا جوهريًا؛ فـحوامل الانكماش الحراري والحوامل الهيدروليكية توفر قوة تثبيت أعلى وخصائص تخميد أفضل مقارنة بحوامل الكوليت التقليدية. في الحالات الصعبة بشكل خاص، تم تصميم حوامل الأدوات المخمدة بأنظمة كتلة-زنبرك داخلية لمعادلة الاهتزاز عند ترددات معينة.

اختر أداة ذات تباعد غير متساوٍ بين الشفرات أو زاوية لولب متغيرة. يساعد هذا التصميم في تعطيل حلقة التغذية الراجعة التوافقية من خلال ضمان أن كل حافة قطع لاحقة تلامس المادة في أوقات مختلفة قليلًا، مما يمنع تراكم طاقة الاهتزاز تدريجيًا. هذه ممارسة قياسية في خدمة التفريز CNC لدينا للمواد الصعبة مثل التيتانيوم أو إنكونيل، حيث يُعتبر الاهتزاز تحديًا رئيسيًا.

معالجة صلابة قطعة العمل والماكينة

إذا استمر الاهتزاز، فقد تكون المشكلة في مادة قطعة العمل أو الماكينة نفسها. بالنسبة للميزات الطويلة والنحيلة، يمكن أن توفر إضافة دعامات تضحية يتم تشغيلها في العملية النهائية صلابة مؤقتة حيوية. كما أن ضمان تطبيق سائل تبريد فعال أمر أساسي، إذ يمكن أن يساعد نظام التبريد عالي الضغط في تفتيت الرقائق التي قد تُعاد قطعها وتُثير الاهتزاز.

أخيرًا، إذا كانت الماكينة تحتوي على محامل مغزل تالفة أو كتلة هيكلية غير كافية، فإن الخيارات تكون محدودة. في مثل هذه الحالات، قد يكون الحل الوحيد هو تقليل المعلمات أكثر، أو — إذا كانت جودة الجزء غير قابلة للتفاوض كما في العديد من تطبيقات خدمة التشغيل الدقيق — نقل العملية إلى منصة ماكينة أكثر صلابة. يمكن أن تؤدي الإجهادات الناتجة عن الاهتزاز أيضًا إلى تقليل عمر الجزء، مما قد يستدعي إجراء معالجة حرارية لقطع التشغيل CNC لتخفيف الإجهادات، أو تطبيق طلاء PVD قوي لحماية السطح الذي قد يكون تعرض لشقوق دقيقة بسبب الاهتزاز.