Vibrationsmätning på roterande fräsverktyg med laservibrometri
I många tekniska sammanhang är det av stort intresse att kunna mäta vibrationer på en roterande axel. I fräsprocessen där varje skär går i ingrepp en gång varje varv och skapar högfrekventa vibrationer är mätning så nära skären som möjligt önskvärt. Laservibrometri (LDV) är en beröringsfri mätmetod som normalt används för vibrationsmätning av strukturer.
Tekniken öppnar möjligheten att mäta direkt på roterande fräsverktyg för att studera verktygets och spindelns dynamik under drift.
Det är dock känt att det uppstår problem vid LDV-mätningar där mätobjektet roterar eller rör sig i sidled. När man lyser med laserljus på verktygsytan som med största sannolikhet har en ytstruktor som är större än ljusvåglängden, sprids ljuset tillbaka slumpmässigt och bildar ett grynigt mönster kallat specklemönster på detektorn.
Detta mönster repeterar sig för varje varv och ett harmoniskt brus med frekvenser som sammanfaller med rotationsfrekvensen och alla dess övertoner visar sig i mätningarna. Harmoniska speklebrus blir omöjliga att särskilja från äkta vibrationstoppar och gör frekvensanalysen otillförlitlig. Dessutom kopplas den sökta vibrationskomponenten med övriga hastigetskomponenter från mätytan. Vi har visat att genom att polera mätytan till den grad att den kan betraktas som optisk slät undviks både harmonisk specklebrus och ”crosstalk” mellan vibrationskomponenterna.
I en försökserie har vibrationer på ett blankpolerat verktyg med två skär uppmätts med LDV under fräsning av aluminium. Samtidigt har skärkrafterna på arbetsstycket registrerats. Figuren visar förskjutningen på det blankpolerade verktyget under ett varv tillsammans med skärkraften på arbetsstycket. Första skäret är i ingrepp mellan 55 och 85 grader och andra skäret är i ingrepp mellan 235 och 265 grader. Från Kurvorna kan man dra slutsatsen att skären ger olika ingrepp som troligtvis beror på att deras radiella position i verktyget är olika.
Uppdaterad: