التحليل: استخدام أسنان غير متماثلة للقضاء على الثرثرة

الثرثرة هي مشكلة مكلفة ومستمرة في الطحن. يمكن أن يكون تأثير اهتزاز الثرثرة كبيرًا بما يكفي لإتلاف الأداة، والتسبب في خدش قطعة العمل، وحتى إتلاف أداة الآلة. ومما يزيد الطين بلة، أنه بسبب خطر الثرثرة، قد يكون مشغلو الأدوات الآلية متحفظين للغاية في اختيار معلمات المعالجة، مما يجعل قدرات الآلة غير قادرة على تحقيق أقصى استفادة منها. عادة، يتم استخدام نصف أو جزء صغير منها فقط من قدرة المعالجة للأداة الآلية.

الرفرفة هي نوع من الاهتزاز ذاتي الإثارة، مما يعني أن طاقة الإدخال المستقرة من محرك المغزل يتم تحويلها إلى اهتزاز من خلال آلية معينة. الآلية الرئيسية لاهتزاز الأداة الآلية هي تضخيم ردود الفعل الإيجابية لموجة الاهتزاز. بشكل أساسي، الصلابة الديناميكية لنظام المعالجة (بما في ذلك الأداة وقطعة العمل) غير كافية. عندما تقوم سن القطع بقطع الشغل، فسوف تسبب اهتزازًا، وسوف تشكل سن القطع الاهتزازية تموجات على سطح قطعة العمل. عندما يكون السن التالي على اتصال بالسطح المموج، فإن تمويج السطح سوف يتسبب في تغيير سمك الرقاقة، وسيتسبب سمك الرقاقة المتغير في تغيير قوة القطع، وسوف تسبب قوة القطع المتغيرة اهتزازًا.

تتمثل إحدى طرق التخلص من آلية الثرثرة في اختبار الخصائص الديناميكية لنظام المعالجة، واستخدام نتائج الاختبار هذه لحساب خريطة منطقة القطع المستقرة، وتحديد ظروف القطع ضمن النطاق المستقر. تعتمد إستراتيجية نطاق التحكم المسبق هذه على ضبط اهتزاز الأداة ليتزامن مع السطح المموج. عندما تتطابق التموجات الأمامية والخلفية مع بعضها البعض، فإن سمك الشريحة لم يعد يتغير ويتوقف الاهتزاز. عندما يكون عدد موجات الاهتزاز بين الأسنان المجاورة هو بالضبط 1 أو 2 أو أي عدد صحيح، تظهر فترة زمنية مستقرة على الرسم البياني لمنحنى جيب الاستقرار. يحتاج هذا النوع من إستراتيجية المعالجة إلى معرفة السرعة المستقرة، والحفاظ على سرعة ثابتة ضمن نطاق سرعة المغزل المسموح به، والحصول على أسنان قطع موزعة بالتساوي، والتحكم بدقة في سرعة المغزل.

تتمثل الإستراتيجية البديلة في قمع آلية تضخيم ردود الفعل الإيجابية لموجات الاهتزاز عن طريق تغيير تباعد الأسنان. إذا كانت أسنان القاطع لها خطوة غير متماثلة (غير متساوية)، فإن السطح المموج الذي تركته سن القاطع السابقة المقطوعة بواسطة كل سن قاطع له شكل موجة مختلف، وبالتالي قمع الاهتزاز. بالمقارنة مع الأدوات ذات الأسنان المتباعدة بشكل متساوٍ، يمكن للأدوات ذات التباعد غير المتساوي للأسنان أن تحقق عمق قطع محوري أكثر استقرارًا.

ومع ذلك، للحصول على مثل هذه النتائج، مطلوب تقدير دقيق. نظرًا لأن التغذية ثابتة، فإن تغيير درجة السن سيؤدي إلى اختلاف التغذية لكل سن. وهذا يعني عادةً أن سنًا واحدًا فقط يمكنه تحمل الحمل الكامل للرقاقة، بينما لا يمكن لبقية الأسنان القطع عند التحميل الكامل. لهذا السبب، يجب تقليل التغذية الفعالة لكل دورة للأداة، ويجب أن يقابل تقليل التغذية زيادة العمق المحوري للقطع حتى تتوازن الأسنان تمامًا.

على سبيل المثال، دعونا نفكر في مطحنة نهاية ذات 4 مزامير مع أسنان موزعة بشكل موحد وعمق القطع المحوري الأكثر ثباتًا (10 مم). يتم توزيع الأسنان بشكل موحد عند 90 درجة، واتجاهات الترتيب هي 0 درجة، 90 درجة، 180 درجة و 270 درجة على التوالي. إذا كان حمل الشريحة المسموح به (التغذية لكل سن) هو 0.2 مم، فإن التغذية لكل دورة ستكون 0.8 مم/لفة. إذا تغير اتجاه سن واحد فقط بمقدار 10 درجات، فسيكون اتجاه هذه الأسنان 0 درجة، و100 درجة، و190 درجة، و280 درجة. ولذلك، فإن تباعد الأسنان هو 100 درجة (أقصى تباعد)، 90 درجة، 90 درجة و 80 درجة (أدنى تباعد).

من أجل الحفاظ على التغذية لكل سن عند الحد الأقصى للتباعد من تجاوز القيمة الحدية المسموح بها، يتم استخدام الحد الأقصى للتباعد كتباعد تحكم. من الضروري تقليل كمية التغذية وفقًا لنسبة التباعد المتساوي إلى الحد الأقصى للتباعد (90°/100° في هذا المثال) على أساس تغذية أسنان القاطع ذات التباعد المتساوي. بهذه الطريقة، أحمال الرقاقة المقابلة لكل فاصل زمني بين الأسنان هي 0.2 مم، 0.18 مم، 0.18 مم و0.16 مم، على التوالي. التغذية لكل ثورة هي 0.72 مم / دورة. بالنسبة لهذه الأداة، يجب أن تكون الزيادة المسموح بها في العمق المحوري الثابت للقطع أكبر من نسبة 100/90، مما يعني أن 11.1 ملم هي مجرد القيمة الحرجة لمعدل إزالة المعدن. بشكل عام، عند استخدام هذه الطريقة لقمع تضخيم ردود الفعل الإيجابية لموجة الاهتزاز، من أجل جعل أداة التباعد غير المتساوي لها قيمة تطبيقية، من الضروري السماح للعمق المحوري للقطع بمضاعفة نسبة التباعد الأقصى/التباعد المتساوي.

وبالمثل، فإن تغيير سرعة المغزل يمكن أن يمنع أيضًا تضخيم ردود الفعل الإيجابية لموجة الاهتزاز، ولكن عندما يدور المغزل أكثر من دورة واحدة، يمكن أيضًا تغيير تباعد أسنان الأداة بشكل فعال. ومع ذلك، نظرًا لأن التغذية ثابتة، فلا يزال بإمكان الحد الأقصى للمسافة التحكم في التغذية. قبل تحقيق أي زيادة في معدل إزالة المعدن، يجب أن يسمح التغيير في سرعة المغزل للعمق المحوري الثابت للقطع بمضاعفة الحد الأقصى لنسبة الميل/الميل المتساوي