Was ist Geschwätz?

Geschwätz tritt auf, wenn ein Schneidwerkzeug während der Bearbeitung einer instabilen Vibration ausgesetzt ist, die die Oberflächenqualität und Genauigkeit des bearbeiteten Teils erheblich beeinträchtigen kann. Es macht sich durch ein hohes, rasselndes Geräusch bemerkbar und kann besonders bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsprozessen schädlich sein. Mehrere Mechanismen können Chattering verursachen, darunter:

1. Regeneratives Chattering: Diese Art von Rattern wird durch das Zusammenspiel des Schneidwerkzeugs und der zuvor geschnittenen Oberfläche des Werkstücks verursacht. Wenn das Werkzeug die Werkstückoberfläche verlässt, hinterlässt es eine kleine Welle oder einen Grat. Wenn die Schneidkante über diese Welle oder diesen Grat läuft, erfährt sie eine erhöhte Schnittkraft und Ablenkung. Wenn diese Kraft einen kritischen Wert überschreitet, kann sie dazu führen, dass das Schneidwerkzeug schwingt und weitere Wellen oder Grate erzeugt, was zu einem selbsterhaltenden Zyklus führt.

2. Moduskopplungsrattern: Dabei regt der Schneidprozess eine der natürlichen Schwingungsformen des Schneidwerkzeugs bzw. der Werkzeugmaschine an. Diese Anregung bewirkt, dass das Werkzeug in einem bestimmten Muster schwingt. Durch die Wechselwirkung dieser modalen Schwingung mit dem Schneidvorgang wird die Schwingung noch verstärkt, was zu Rattern führt.

3. Statisches Instabilitäts-Rattern: Dieses Phänomen tritt auf, wenn die Steifigkeit der Schneidwerkzeugbaugruppe oder der Werkzeugmaschinenstruktur nicht ausreicht, um den Schnittkräften standzuhalten. Unter bestimmten Bedingungen können kleine Schnittkräfte größer werden, was zu Instabilität und Vibrationen führt.

4. Stick-Slip-Chatter: In einigen Fällen kann Rattern durch eine Stick-Slip-Bewegung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück verursacht werden. Dies geschieht meist, wenn die Schnittkraft zu gering oder die Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist.

5. Thermisches Rattern: Manchmal kann es auch aufgrund thermischer Effekte zu Rattern kommen. Wenn beim Schneidprozess übermäßige Hitze entsteht, kann dies zu Veränderungen der Materialeigenschaften des Werkstücks und zur Wärmeausdehnung des Schneidwerkzeugs oder der Werkzeugmaschinenkomponenten führen, wodurch deren Stabilität beeinträchtigt und Vibrationen verursacht werden.

Rattern kann erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des bearbeiteten Teils haben und zu Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenbeschaffenheit und einer verringerten Maßgenauigkeit führen. Es kann auch den Werkzeugverschleiß beschleunigen und eine unangenehme akustische Umgebung erzeugen. Daher ist es wichtig, die Grundursache für Chatter zu ermitteln und wirksame Gegenmaßnahmen zu deren Eindämmung zu ergreifen.