การขจัดปัญหาการสั่นของเครื่องมือ

ในขบวนการตัดเฉือนโลหะแน่นอนว่าจะต้องเกิดการสั่นของเครื่องมือ ซึ่งการสั่นนี้ส่งผลเสียต่อการผลิตชิ้นงาน การสั่นของเครื่องมือทำให้ผิวสำเร็จของชิ้นงานไม่ดีอย่างที่ต้องการ ทำให้ชิ้นงานไม่ได้คุณภาพและไม่เป็นที่พึงพอใจของลูกค้า การสั่นยังทำให้เครื่องมือเกิดความเสียหายได้ ทำให้อายุการใช้งานสั้นลงและเพิ่มต้นทุนค่าใช้จ่ายในการผลิตเนื่องจากต้องเปลี่ยนเครื่องมือบ่อยครั้งมากกว่าที่ควรจะเป็น นอกจากนี้การสั่นของเครื่องมือยังลดอายุการใช้งานของสปินเดิลลงด้วย ซึ่งเป็นส่วนที่ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นเป็นอย่างมาก จากเหตุผลเหล่านี้การลดการสั่นของเครื่องมือจึงเป็นประเด็นสำคัญที่ผู้ประกอบการต้องพิจารณา

ติดตั้งแผ่นลามิเนตควบคุมการสั่น

วิธีการแก้ไขแบบดั้งเดิมที่นิยมคือการเพิ่มความแข็งตึงของส่วนประกอบของเครื่องจักร การลดความเร็วของการตัดเฉือน หรือการติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมการสั่น โดยตัวอย่างหนึ่งสำหรับวิธีการหลังนี้คือ ได้มีการทำวิจัยและตีพิมพ์ในวารสาร Machining Science and Technology โดยนายอัลวาซามี ธานกาเวล และ เซลาดูรีโยทั้งสามคนได้เสนอผลการวิจัยที่ว่า หากทำการสอดแผ่นลามิเนตที่เป็นชั้นของโลหะและยางเข้าระหว่างเครื่องมือและตัวจับยึดเครื่องมือ จะมีผลทำให้ในทางบวกต่อการลดระดับของการสั่นและเพิ่มคุณภาพของผิวสำเร็จของชิ้นงาน โดยมีผู้ผลิตจำนวนไม่น้อยที่ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการควบคุมการสั่นทั้งในส่วนของตัวจับยึดเครื่องมือและตัวเครื่องมือเองเพิ่อลดการสั่น ซึ่งเป็นการเพิ่มคุณภาพของการตัดเฉือนหรือไม่ก็ทำให้เพิ่มระยะกินลึกของการตัดเฉือนได้ นอกจากมีการลดการสั่นของเครื่องมือเหล่านี้แล้ว ยังสามารถช่วยลดการเกิดเสียงดังในการทำงานของเครื่องจักรด้วย ถึงแม้จะไม่ค่อยได้มีกล่าวถึงเรื่องมลภาวะทางเสียงกันมากนัก แต่หากเราสามารถลดเสียงลงได้ รับรองว่าจะทำให้ชุมชนที่อยู่ไกล้เคียงมีความสุขมากขึ้นแน่

เครื่องมือทรงเรขาคณิต

การลดการสั่นอีกวิธีหนึ่งคือโดยการใช้เครื่องมือที่มีระยะพิทช์หรือมุมเอียงของฟันเกลียวไม่คงที่ ด้วยเทคนิคนี้ทำให้แต่ละร่องเกลียว  เกิดความหน่วงของรอบซึ่งจะไปขัดขวางผลกระทบตามมาและทำให้การสั่นลดลงที่บางระดับค่าความเร็วของสปินเดิล วิธีการนี้ช่วยแก้สาเหตุหนึ่งของปัญหากาสั่นของเครื่องมือ คือการเกิดผิวใหม่ ซึ่งการเกิดผิวใหม่นี้เกิดขึ้นเมื่อใช้เครื่องมือปาดผิวหน้าซึ่งถูกมอดูเลตในระหว่างการตัดเฉือนของครั้งก่อน ในตอนแรกๆทฤษฏีนี้จะใช้แต่กับงานกลึง แต่ต่อมาได้ถูกนำมาใช้กับงานกัดด้วยเช่นกัน

เทคนิคการแปรเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิล

เทคนิคอย่างหนึ่งซึ่งเป็นที่รู้จักกันมากสำหรับการยับยั้งปรากฏการณ์การเกิดผิวใหม่ ซึ่งส่งผลทำให้เกิดการสั่นของเครื่องมือ คือการแปรเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิล ซึ่งในระหว่างการเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิล ค่าความเร็วของสปินเดิลจะแปรเปลี่ยนไปตามคาบเวลาโดยมีค่าแอมปลิจูดและค่าความถี่จำเพาะ ก่อนหน้านี้เป็นที่เข้าใจว่า วิธีการนี้จะได้ผลก็ต่อเมื่อสปินเดิลมีความเร็วต่ำๆเท่านั้น แต่จากบทความของงานวิจัยโดย อาร์นูด ใน International Journal of Advanced Manufacturing Technology ได้แนะนำว่า เทคนิคการแปรเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิลก็สามารถใช้ได้ผลเมื่อสปินเดิลมีความเร็วสูงเช่นกัน วิธีการแบบนี้ทำให้เกิดประโยชน์มากกว่าการใช้หัวกัดที่มีระยะพิทช์หรือมุมเอียงของฟันเกลียวไม่คงที่ เนื่องจากการแปรเปลี่ยนความเร็วของสปินเดิลสามารถนำไปใช้กับระดับความเร็วสปินเดิลที่กว้างกว่า เนื่องจากค่าความถี่และค่าแอมปลิจูดของการเปลี่ยนแปลงความเร็วสามารถปรับเปลี่ยนได้ง่ายโดยใช้การควบคุม CNC ของเครื่องจักรแม้ในขณะที่เครื่องจักรกำลังทำงานก็ตาม

ในการทดสอบของผู้เขียนบทความของงานวิจัย พวกเขาพบว่า ในการตัดเฉือนชิ้นงานด้วยอัตราความเร็วสปินเดิลที่คงที่จะสามารถลดการสั่นให้เหลือค่าแอมปลิจูดที่ 0.07 มม ได้ความหยาบของผิวสำเร็จอยู่ที่ 3.7 ไมครอน ระยะพิทช์ของการตัดเฉือนที่ 0.6 มม แต่เมื่อใช้ความเร็วสปินเดิลที่แปรเปลี่ยนค่าได้ผู้เขียนบทความสามารถลดการสั่นให้เหลือค่าแอมปลิจูดเพียง 0.01 มม ความหยาบของผิวสำเร็จอยู่ที่ 1.75 ไมครอน และระยะพิทช์ของการตัดเฉือนที่ 0.3 มม

แม้การเข้าใจปรากฏการณ์ของการสั่นจะเป็นเรื่องที่ยากและซับซ้อน ถึงแม้ว่าขบวนการทำงานจะก่อให้เกิดการสั่นในระดับที่ไม่อาจยอมรับได้ แต่ถ้าหากว่าค่าแอมปลิจูดของการสั่นนั้นเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ก็ไม่ใช้ปัญหาที่ร้ายแรงสำหรับงานการตัดเฉือนที่กินเวลาไม่นานนัก ซึ่งงานจะเสร็จก่อนที่การสั่นจะก่อตัวขึ้นจนถึงระดับที่ไม่สามารถยอมรับได้

ทั้งเครื่องมือชนิดพิเศษและเทคนิคต่างๆที่ใช้เพื่อลดการสั่นของเครื่องมือตามที่กล่าวมานี้  ปัญหาของการสั่นของเครื่องมือก็ไม่น่าจะยากเกินการแก้ไขอีกต่อไป และไม่ควรต้องเสียค่าใช้จ่ายโดยไม่จำเป็นจากการต้องเปลี่ยนเครื่องมือและสปินเดิลที่มีราคาสูงมาก ฝ่ายบัญชีจะต้องรู้สึกขอบคุณท่าน รวมทั้งชุมชนเพื่อนบ้านของท่านด้วย