振動解析とは何ですか？おしゃべりへの計算されたアプローチ

振動は、フライス盤で一般的な回転工具の副産物です。しかし、過度の振動はびびりを引き起こし、工具や機械の摩耗を引き起こします。さらに悪いことに、部品の品質が低下し、サイクルタイムが長くなる可能性があります。びびりをなくすための振動解析に関連する要素の概要は次のとおりです。

製造業で働く場合、振動について知っています。主に、過度の振動は、製造現場のフライス盤や製造される部品には適していません。実際、機械工は振動によって引き起こされるびびりをなくそうと多くの時間を費やしています。

「チャタリングは、高速切削速度での工具の高速摩耗とワークピースの表面品質の低下を引き起こす可能性があり、さまざまなプロセスパラメータで発生します」と International Journal of Advanced Manufacturing Technologyに掲載された研究は述べています。 。

通常、機械工は試行錯誤の戦術に目を向け、作業シフトの半分から全体にかけて、CNCフライス盤での作業に最適なセットアップを決定します。

最適なセットアップを実現し、チャタリング（スムーズでないカットを示すますます大きくなるスクリーチ）を排除するために、機械工は速度を落とし、送り速度を調整し、カットの軸方向および半径方向の深さを変えてみて、工具を交換することさえあります。

なんで？工具の寿命を延ばすだけでなく、最終的には企業がより高品質の部品をより迅速に製造できるようにするため、最適な動作レベルで部品を製造する方法を決定します。

CNCマシンのツール設定が安定して実行されている場合、それはバターにホットナイフを実行するのと似ています。つまり、すばやく、静かで、きれいです。

現在、限られた例では、機械加工チームは、ワークピースと切削工具の間の振動の周波数を測定および分析し、セットアップと機械全体でデータを追跡しようとしています。時間の節約は重要ですが、産業機械の予防および予知保全を計画するための振動分析の使用とは異なり、機械加工、特にフライス盤ではかなり珍しいことです。

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振動解析とは何ですか、そしてそれが製造現場で重要なのはなぜですか？

明らかに、振動を排除することで、より効果的かつ効率的なフライス盤操作につながる可能性があります。つまり、企業の機械工は、より優れた部品を生産し、スクラップ率を減らし、収益性を高めることができます。

そこで振動解析が登場します。振動解析は、基本的に振動に関する情報を収集することで、部品を加工する際の最適で安定した速度と送りを特定できるようにします。

Manufacturing.netの記事によると、「振動分析は、機械の言語を解読するための耳になり、リソースをどこに集中させるかを決定するのに役立ちます」と述べています。

これは、フライス盤の健全性を測定するようなものです。これは、機械のスピンドル、工具ホルダー、およびフライスの独自の応答です。振動とびびりが大きければ大きいほど、フライス盤はより悪くなり、部品を完成させ、セットアップを故障から保護するために、速度と送りを調整する必要性が高まります。

振動がビジネスのコストを押し上げる可能性があるいくつかの方法があります。まず、スピンドルが故障する可能性があります。スピンドルの修理は数百ドルから数千ドルに及ぶ可能性があり、スピンドルの交換は数万ドルに達する可能性があります。多くの場合、これは、部品を製造していない機械のコストと比較すると見劣りする可能性があります。さらに、最終的には、標準以下のマシンを実行しているマシンは、チャタリングのないマシンを実行しているマシンよりも早く摩耗します。

「予期しない機械加工のトラブルを回避し、機械加工の精度を向上させるには、あらゆる機械加工操作で切削工具の状態を監視することが非常に重要です」と、 International Journal of Production Researchの研究は述べています。 。

過負荷の洗濯機と同じように考えてください。洗濯機のバランスが崩れ続けると、部品が摩耗し始め、洗濯機が他の方法よりも早く故障します。安定性を実現するためにウォッシュロードを調整すると、サイクルを終了するための最適な速度の機会が増え、さらにマシンがはるかに長持ちするようになります。

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振動解析の4つの原則

基本的に、振動（センサーと加速度計を使用して収集されたデータ）は電荷に変換され、信号として測定されます。振動分析は、振動周波数、変位、速度、および加速度の測定に基づいて比較し、洞察を提供します。

次に、4つの原則により、加工セットアップから収集された信号データを表現および比較できます。これらの4つの原則は、時間領域、周波数領域、結合領域、およびモーダル解析です。

「各ドメインは、振動部品の動作条件と機能に関する特定の情報を提供します」とScienceDirectは説明します。

時間領域とは何ですか？

信号は波として伝わります。時間領域は、単にその波が時間の経過とともにどのように変化するか、つまりその振幅です。

「ほとんどの機械の振動の問題はスペクトル分析を使用して検出されますが、一部のタイプは波形でより簡単に確認できます」と、 Reliable Plantの記事で説明しています。 雑誌。

ただし、時間領域情報を使用して振幅が発生する場所を特定するのは難しい場合があるため、マシンを適切に分離して調整します。

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周波数領域とは何ですか？

時間領域とは対照的に、周波数は特に設定されたポイントでの波、およびそれらの異なるポイントまたは周波数で波の振幅がどのように変化するかを調べます。

「変位、速度、加速度の振幅が周波数領域で表されると、つまり、振幅と周波数の関係で、特定の周波数での高振幅の形で異常が明らかになります」と、エンジニアのダニエルコリンズはモーションコントロールのヒントの記事で説明しています。 「また、特定の周波数で多くの振動関連の問題が発生するため、特定の周波数での振幅の変動に基づいて、振動の原因と場所を絞り込んだり特定したりできます。」

ジョイントドメインとは何ですか？

ジョイントドメインは、まさにそのように聞こえます。振動解析には非定常アイテムの研究が含まれるという事実に対処するために、時間ドメインと周波数ドメインを組み合わせます。

モーダル分析とは何ですか？

モーダル解析は、セットアップ、機械、およびワークピースの構造材料に基づいて、振動の固有振動数を定義します。これは、振動分析が特定のジョブに必要なキャリブレーションの範囲外にあるツールのセットアップとマシンをいつ、どの程度極端に特定できるかを示すベースラインを作成します。

最終的に、これらの分析の目的は、特定のマシンで特定のセットアップを使用して、特定のプロジェクトの安定した速度を特定することです。

ツール所有者は、高性能でおしゃべりを促していますか？マシン？適切なツールホルダーの選択に関する記事を読んでください。

機械工はどのようにチャタリングを管理しますか？どのアプローチが最も成功しましたか？以下のコメントであなたの考えを共有してください。