Wat is ratelen?

In het Engels heet het chatter. Meestal is het een regeneratief effect: de golving die de vorige snede of tand achterliet, laat de spaandikte van de volgende snede variëren, en die variërende snijkracht versterkt de trilling. Het verschilt van gedwongen trillingen, zoals die door een onbalans, een versleten lager of de tandinslag bij frezen: die volgen een vaste frequentie van spil of tanden en groeien niet uit zichzelf. Je herkent ratelen aan een schril of brommend geluid en een regelmatig golfpatroon, ratelsporen, op het oppervlak.

Waar hangen trillingen van af?

Of een snede gaat ratelen, hangt af van de dynamische stijfheid van het hele systeem: spil, gereedschapshouder, gereedschap, werkstuk en opspanning. Een lange uitsteeklengte, een slanke frees, een dunne wand of een deel dat ver uit de bekken steekt, verlagen die stijfheid. Daarnaast tellen snedediepte en snedebreedte, toerental, aantal tanden en gereedschapsgeometrie. Voor een gegeven opstelling en snedebreedte bestaat per toerental een grens voor de snedediepte waaronder de snede stabiel blijft. Die grens verloopt in zogenoemde stabiliteitslobben, waardoor vooral bij hoge toerentallen een iets ander toerental een diepere snede kan toelaten. De lobben zijn te berekenen uit een meting van de dynamica van het systeem, bijvoorbeeld met een hamerslagproef.

Hoe werken trillingen in de praktijk?

De oplossing kan op verschillende plekken liggen: een kortere of stijvere gereedschapsopname, een ander toerental, een kleinere snedediepte of snedebreedte, een frees met ongelijke tandsteek, extra ondersteuning van het werkstuk of een andere opspanning. Een deel daarvan kost bewerkingstijd of voorbereiding, een ander toerental soms niet. Diepe kamers met kleine hoekradii, lange slanke delen en dunne wanden vragen vaak lagere snijwaarden dan een open vlak, en dat hoort in de bewerkingstijd. Ratelen laat ratelsporen achter, kan snijkanten laten uitbrokkelen en kan bij langdurig optreden de spil belasten.

Waarmee worden trillingen vaak verward?

Ratelen is geen onbalans: een onbalans trilt met de draaifrequentie van de spil, ook zonder snede, terwijl ratelen alleen tijdens het snijden optreedt, meestal dicht bij een eigenfrequentie van het systeem. En ratelsporen zijn geen ruwheid door bot gereedschap: bot gereedschap geeft een egaal ruw of gescheurd vlak, ratelen een regelmatig golfpatroon.