Vết Chatter (Vết Hằn Dao) Trong Quá Trình Phay Và Cách Khắc Phục

Vết Chatter trong quá trình phay là gì?

Giả sử bạn đang ngồi trong khán phòng và lắng nghe một bài hát hay từ giọng ca của một ca sĩ nổi tiếng. Bạn đang hoàn toàn đắm chìm vào bài hát và đột nhiên, bài hát bị vỡ tan bởi tiếng rít lớn từ hệ thống PA (Public address system). Trải nghiệm thú vị của bạn đã bị phá vỡ một cách thô bạo. Tin rằng tất cả chúng ta đều đã trải qua hoặc tưởng tượng ra sự việc này .

Tiếng rít cường độ cao từ hệ thống PA được gọi là phản hồi âm thanh. Điều này xảy ra do sự hiện diện của vòng lặp âm thanh giữa đầu ra âm thanh và đầu vào âm thanh. Tiếng rít đó nói rằng trong hệ thống âm thanh có một điều gì đó  không phù hợp với cách thiết lập âm thanh.

Và “chatter” xảy ra trong quá trình gia công cũng muốn nói lên điều tương tự, có điều gì đó không mong muốn ở đó, phát sinh trong quá trình gia công. Bạn cũng có thể gọi Chatter là vết hằn dao trong quá trình gia công

Chatter là một rung động cộng hưởng (còn được gọi là vệt chatter cộng hưởng). Dao động cộng hưởng có thể được định nghĩa là dao động cưỡng bức trong đó tần số của lực nhiễu rất gần với tần số riêng của hệ và biên độ dao động trở nên rất lớn. Kết quả của việc rung phản hồi được khuếch đại và có thể rất lớn. Vết chatter có thể gằn, hiện rõ và sẽ tạo ra tiếng ồn, âm thanh lớn đặc biệt. Điều này rất có hại cho tuổi thọ của dụng cụ, làm hỏng độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt của chi tiết gia công và cũng không tốt cho trục chính của máy.

Chatter cũng có thể được mô tả là rung động lặp lại. Rung động ở lưỡi cắt dẫn đến việc rung gợn sóng tạc động lên phôi vật liệu và rung động liên tục tạo ra một loạt gợn sóng. Khi pass cắt thứ hai được thực hiện trên bề mặt có dạng gợn sóng này, các lực trên lưỡi cắt sẽ thay đổi theo các đỉnh và hốc của sóng dẫn đến độ dày phoi thoát ra trong quá trình gia công cũng khác nhau. Điều này sẽ làm tăng cường độ rung, do đó tạo ra nhiều sóng có cùng tần số hơn trên bề mặt. Và điều này lặp lại trong mỗi pass cắt.

Gia công bị Chatter cũng có thể xảy ra do lưỡi cắt của dao hoặc phôi. Trong trường hợp đầu tiên, dụng cụ cắt và máy móc thiết bị gây rung động và được truyền tới phôi. Trong khi ở trường hợp thứ hai nói chung, điều này xảy ra khi gia công các chi tiết có vách mỏng.

Làm sao để kiểm soát Chatter?

Để kiểm soát chatter trên phôi, đầu tiên và quan trọng nhất là sử dụng dao cụ có lưỡi cắt sắc nhất có thể đối với vật liệu được gia công. Các dao cụ không phủ có thể giúp ích vì các lưỡi cắt sẽ rất sắc bén, nhưng không phải là một đề xuất tốt khi xem xét các thông số cắt. Phần overhang ra của dao cụ cũng cần được xem xét, sử dụng dao cụ có chiều dài ngắn nhất ban đầu và tiếp tục chuyển đổi sang dùng các công cụ dài hơn theo từng bước cho đến khi đạt được độ sâu cần thiết (nếu có thể).

Ngoài những điều trên, có chiến lược gia công là điều quan trọng nhất. Sử dụng phương pháp gia công phay vai sẽ giúp kiểm soát độ vênh ở mức độ lớn. Giữ lượng phôi tối đa có thể ở phần vách và sau đó dùng các phương phpas gia công phay vai.

Ví dụ, gia công với 1 luợng D.O.C (Depth of cut) đầu tiên ở mặt đầu tiên của phần vách, phay cùng lượng D.O.C đó ở mặt thứ hai của vách, tiếp theo phay lượng D.O.C thứ hai ở mặt thứ nhất lớn hơn ở mặt thứ hai và cứ thế tiếp tục.

Khi giải quyết vấn đề bị chatter liên quan đến lưỡi cắt, vấn đề này trở nên phức tạp hơn khi bị chatter liên quan đến phôi. Vì chatter là một rung động tái tạo, cách tốt nhất để giải quyết là gì? Câu trả lời là đơn giản, ngăn chặn, giảm rung động tối đa, và điều này không hề đơn giản.

Tại sao dao cụ có xu hướng rung?

Đầu tiên, chúng ta hãy thảo luận về lý do tại sao dao cụ có xu hướng rung. Hãy tưởng tượng tác dụng lực lên một trong các ngạnh của một âm thoa. Nó sẽ chệch hướng. Sau khi bạn giải phóng áp lực, nó sẽ đàn hồi trở lại và dao động ở tần số cộng hưởng của nó.

Trường hợp của dao cụ cũng vậy. Khi lưỡi cắt tiếp xúc cắt vào vật liệu thì các lực cắt sẽ tác dụng ngược lại nó và một khi nó ra khỏi vết cắt, các lực này được giải phóng, nó sẽ đàn hồi và dao động với tần số cộng hưởng của nó. Đây được gọi là độ lệch của dao. Lệch dao là một hiện tượng tự nhiên, nhưng khi vượt quá giới hạn, rung lắc xảy ra có thể dẫn đến hiện tượng chatter. 

Phương án giảm lực cắt

Trong khi giải quyết tình trạng chatter, phương án giảm lực cắt là mục tiêu hàng đầu. Sử dụng dao cụ có thiết kế hình học tiên tiến, mới là bước đầu tiên. Điều này phụ thuộc vào vật liệu được gia công. Ví dụ, nếu bạn đang gia công thép cứng, bạn cần sử dụng dao phay có thiết kế hình dạng chắc chắn và hãy chọn dạng hình học được khuyến nghị cho các loại thép cứng. Việc giảm số lượng me cắt đương nhiên sẽ giúp giảm lực cắt. Ngoài ra bạn có thể sử dụng dao đường kính lớn nhất với overhang ngắn nhất cũng có thể giúp giảm chatter.

• Dao Phay Hợp Kim Hitachi MOLDINO CEPS CEPR CEPL TH Coating

Đầu kẹp dao chống rung giúp kiểm soát chatter

Nhưng, liệu nó có phải yếu tô lưỡi cắt chịu trách nhiệm cho việc chatter không? Lưỡi cắt là một phần của dao cụ được giữ trong một đầu kẹp dao. Vì vậy, đầu kẹp dao cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chatter. Đầy kẹp dao với độ cân bằng tốt (class G2.5) với độ đảo tốt (3 micron ở 3xL/D) sẽ là lựa chọn tốt nhất. Đầu kẹp dao chống rung cũng giúp loại bỏ rung động và từ đó quá trình gia công giảm chatter.

• Đầu Kẹp Thủy Lực Schunk Tendo E-Compact độ đảo 3 Micron

Tốc độ phay ổn định

Một khía cạnh chính nữa không thể không kể đến, đó là yếu tố máy móc thiết bị. Vì chatter là một rung động cộng hưởng được kích thích bởi các lưỡi cắt, nên đôi khi thông số vòng quay RPM nhất định sẽ ảnh hưởng đến phôi ở một tần số tối đa sẽ gây chatter. Các tốc độ trục chính gây chatter này cần được xác định và bạn cần tránh sử dụng tốc độ đó. Một số người vận hành có kinh nghiệm biết rằng ở một số tốc độ trục chính nhất định, có thể có hiện tượng nhiễu và họ tránh những tốc độ đó. Họ có thể cảm nhận được và thiết lập "Tốc độ phay ổn định" của thiết bị bằng kinh nghiệm tuyệt đối của bạn thân.

Các đường cong chia biểu đồ thành ba khu vực:

• Ổn định vô điều kiện

• Ổn định có điều kiện

• Không ổn định vô điều kiện.

Khu vực bên dưới đường vẽ là vùng ổn định vô điều kiện, không phụ thuộc vào tần số chatter của RPM. Trong khi khu vực phía trên đường vẽ vùng không ổn định một cách vô điều kiện, chatter sẽ xảy ra ở khu vực này, nơi tần số chatter của RPM sẽ ảnh hưởng. Trong khu vực ổn định có điều kiện, các điểm cho biết độ ổn định khi chúng ở dưới các đỉnh và điểm không ổn định ở trên các đỉnh.

Nếu nhà sản xuất dao cụ không thể cung cấp sơ đồ vòng ổn định thì có hai cách để thực hiện. Theo cách thủ công, bằng cách lắng nghe những âm thanh chatter và xác định ra các điểm như sơ đồ trên, đó là một quá trình tốn nhiều công sức.

Như đã đề cập trước đó, một người vận hành có kinh nghiệm sẽ biết những điểm này và sẽ tránh được một số tốc độ trục chính nhất định. Một cách khác là đầu tư hoặc nhận các dịch vụ để xác định phân tích các điểm. Có nhiều nhà cung cấp và thiết bị khác nhau có khả năng thực hiện phân tích chatter.

Chatter là một hiện tượng sẽ cho kết quả không như mong muốn. Nhưng nó không phải là điều mà chúng ta không thể giải quyết.