진동 분석이란 무엇입니까? Chatter에 대한 계산된 접근 방식

진동은 밀링에서 흔히 발생하는 회전 도구의 부산물입니다. 그러나 과도한 진동은 채터링(chatter)을 유발하여 도구와 기계의 마모를 유발하고 악화되면 부품 품질이 저하되고 사이클 시간이 초과될 수 있습니다. 다음은 채터를 제거하기 위한 진동 분석과 관련된 요소에 대한 개요입니다.

제조 분야에서 일하면 진동에 대해 알고 있습니다. 주로 과도한 진동은 작업 현장의 밀링 머신이나 생산되는 부품에 좋지 않다는 것을 알고 있습니다. 사실, 기계공들은 진동으로 인한 떨림을 없애기 위해 많은 시간을 할애합니다.

International Journal of Advanced Manufacturing Technology에 발표된 연구에서는 "채터링은 공구의 빠른 마모와 높은 절삭 속도에서 공작물의 표면 품질 저하를 유발할 수 있으며 다양한 공정 매개변수에서 발생할 수 있습니다."라고 설명합니다. .

일반적으로 기계공은 시행착오 전술을 사용하여 CNC 밀링 머신 작업에 대한 이상적인 설정을 결정하기 위해 절반에서 전체 작업 교대까지 어느 곳에서나 지출합니다.

최적의 설정을 달성하고 매끄럽지 않은 절단을 나타내는 점점 더 커지는 소리를 없애기 위해 기계 기술자는 속도를 줄이고, 이송 속도를 조정하고, 축 방향 및 반경 방향 절단 깊이를 변경하고, 도구를 교체할 수도 있습니다.

왜요? 최적의 작동 수준에서 부품을 생산하는 방법을 결정하는 것은 공구 수명을 연장할 뿐만 아니라 궁극적으로 기업에서 더 많은 고품질 부품을 더 빨리 생산할 수 있게 해주기 때문입니다.

CNC 기계의 도구 설정이 안정적인 방식으로 실행될 때 그것은 버터에 뜨거운 칼을 휘두르는 것과 유사합니다. 신속하고 조용하며 깨끗합니다.

현재 제한된 경우에 가공 팀은 공작물과 절삭 공구 사이의 진동 주파수를 측정 및 분석하고 설정 및 기계 전반에 걸쳐 데이터를 추적하려고 합니다. 시간 절약은 상당할 수 있지만 산업 기계의 예방 및 예측 유지 보수를 계획하기 위해 진동 분석을 사용하는 것과 달리 기계 가공, 특히 밀링에서는 상당히 드문 일입니다.

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진동 분석이란 무엇이며 작업 현장에서 중요한 이유는 무엇입니까?

분명히 진동을 제거하면 더 효과적이고 효율적인 밀링 작업이 가능합니다. 이는 기업의 기계 기술자가 더 좋은 부품을 생산하고 불량률을 줄이며 수익성을 높일 수 있음을 의미합니다.

바로 여기에서 진동 분석이 필요합니다. 진동 분석은 본질적으로 부품을 가공할 때 최적의 안정적인 속도와 이송을 식별할 수 있도록 하는 진동에 대한 정보를 수집하는 것입니다.

Manufacturing.net의 기사에 따르면 "진동 분석은 기계의 언어를 해독하는 우리의 귀가 될 수 있으며 리소스를 집중할 위치를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 합니다.

기계 스핀들, 툴 홀더 및 밀링 커터의 고유한 응답인 밀링 어셈블리의 상태를 측정하는 것과 같습니다. 진동과 덜거덕거림이 클수록 밀링 어셈블리가 더 나빠지고 부품을 완벽하게 만들고 실패로부터 설정을 보호하기 위해 속도와 이송을 조정해야 할 필요성이 더 커집니다.

진동으로 인해 비즈니스 비용이 증가할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 첫째, 스핀들 고장의 가능성이 있습니다. 스핀들을 수리하는 데는 수백 달러에서 수천 달러가 소요될 수 있으며 교체하는 데는 수만 달러가 소요될 수 있습니다. 많은 경우에 이것은 부품을 생산하지 않는 기계의 비용과 비교할 때 창백할 수 있습니다. 또한 궁극적으로 하위 수준으로 작동하는 기계는 채터 없이 작동하는 기계보다 더 빨리 마모됩니다.

"모든 가공 작업에서 절삭 공구의 상태를 모니터링하는 것은 예기치 않은 가공 문제를 방지하고 가공 정확도를 향상시키는 데 매우 중요합니다."라고 International Journal of Production Research에 실린 연구 내용이 나와 있습니다. .

과부하된 세탁기와 같이 생각하십시오. 세탁기의 균형이 지속적으로 떨어지면 부품이 마모되기 시작하고 세탁기가 그렇지 않은 경우보다 더 빨리 고장날 것입니다. 안정성을 달성하기 위해 세탁량을 조정하면 최적의 속도가 사이클을 마칠 수 있는 기회가 증가하고 기계를 훨씬 더 오래 사용할 수 있습니다.

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진동 분석의 4가지 원칙

기본적으로 진동(센서와 가속도계를 사용하여 수집한 데이터)은 전하로 변환되어 신호로 측정됩니다. 진동 분석은 진동 주파수, 변위, 속도 및 가속도 측정을 기반으로 비교 및 ​​통찰력을 제공합니다.

그런 다음 4가지 원칙을 통해 가공 설정에서 수집된 신호 데이터를 표현하고 비교할 수 있습니다. 이 4가지 원칙은 시간 영역, 주파수 영역, 공동 영역 및 모드 분석입니다.

"각 도메인은 진동 부품의 작동 조건 및 기능에 대한 특정 정보를 제공합니다."라고 ScienceDirect는 설명합니다.

시간 영역이란 무엇입니까?

신호는 파동으로 이동합니다. 시간 영역은 단순히 그 파동이 시간에 따라 어떻게 변하는지, 즉 진폭입니다.

"대부분의 기계 진동 문제는 스펙트럼 분석을 사용하여 감지되지만 일부 유형은 파형에서 더 쉽게 볼 수 있습니다."라고 Reliable Plant의 기사가 설명합니다. 잡지.

그러나 시간 영역 정보를 사용하여 진폭이 발생하는 위치를 식별하고 기계를 적절하게 분리하고 보정하는 것은 어려울 수 있습니다.

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주파수 영역이란 무엇입니까?

시간 영역과 달리 주파수는 특히 설정 지점의 파동과 이러한 고유한 지점 또는 주파수에서 파동의 진폭이 어떻게 변하는지 살펴봅니다.

"변위, 속도 및 가속도 진폭이 주파수 영역(즉, 진폭 대 주파수)에서 표현되면 특정 주파수에서 높은 진폭의 형태로 이상 현상이 나타납니다."라고 Motion Control Tips의 기사에서 엔지니어 Danielle Collins가 설명합니다. "그리고 특정 주파수에서 많은 진동 관련 문제가 발생하기 때문에 특정 주파수에서 진폭의 변화를 기반으로 진동의 원인과 위치를 좁히거나 식별할 수 있습니다."

공동 도메인이란 무엇입니까?

조인트 도메인은 말그대로 진동 분석이 비정상 항목에 대한 연구를 포함한다는 사실을 설명하기 위해 시간 및 주파수 도메인을 쌍으로 구성합니다.

모달 분석이란 무엇입니까?

모달 해석은 설정, 기계 및 공작물의 구조 재료를 기반으로 진동의 고유 진동수를 정의합니다. 이는 진동 분석이 도구 설정과 기계가 특정 작업에 대해 원하는 교정 범위를 벗어난 시점과 극한을 정확히 지적할 수 있는 기준선을 생성합니다.

궁극적으로 이러한 분석의 목표는 특정 시스템의 특정 설정을 사용하여 특정 프로젝트의 안정적인 속도를 식별하는 것입니다.

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