На величину шорсткості обробленої поверхні вливає ряд чинників, одним з важливих з яких є коливання, які виникають в технологічній системі. При певних умовах технологічна система може втратити стабільність. Втрата стабільності характеризується виникненням вібрацій, шкідливих періодичних коливальних рухів. Такі коливання, як правило, існують двох типів:

1. Вимушені коливання – виникають внаслідок присутності в технологічній системі зовнішньої періодичної сили, що викликає коливальний процес з частотою, що дорівнює частоті збурюючої сили.

2. Автоколивання – процес, при якому змінна сила, що підтримує коливальні рух створюється і керується самим рухом і при припиненні цього руху зникає. Автоколивання характеризуються тим, що виникають і підтримуються джерелами енергії, які не володіють коливальними властивостями. Причиною їх є будь-яке збурення (врізання інструмента, нерівномірність припуску, неоднорідність оброблюваного матеріалу, слід від попереднього переходу, уривчастість оброблення, радіальне биття заготовки або інструмента тощо), що призводить до власних затухаючих коливань технологічної системи.

Таким чином, в початковий момент процесу різання виникають автоколивання, які стають причиною появи нерівномірної товщини зрізуваного шару при наступному проході. Нерівномірна товщина призводить до нерівномірної сили різання, яка і є збурюючим чинником для появи вимушених коливань. Причому частота збурення дорівнює власній частоті коливання системи, тому ми отримуємо незгасаючі вібрації в оброблюваній технологічній системі. Це і є причиною погіршення якості обробленої поверхні. При обробленні "по сліду" динамічна система верстата складається з двох основних елементів: еквівалентної пружної системи ЕПС (що включає, власне пружну систему, процес тертя і процеси в двигуні) і процесу різання, замкнутих двома зворотними зв'язками: первинною, тобто взаємне пружне відтискання інструменту і заготовки, і вторинною, яку визначає вплив сліду через додатковий елемент запізнювання з характеристикою e^-pt .Тут р – частота автоколивань, τ – час запізнювання, що визначається одним оборотом заготовки або поворотом фрези на один зуб. Згідно критерію Найквіста, динамічна система верстата досягає межі стійкості тоді, коли з збільшенням сили різання графік амплітудно-фазової частотної характеристики розімкненої системи із запізнюванням W^t_роз перетинає точку негативною гілкою речової осі комплексної площини з координатою (- 1).

Для адекватного моделювання процесу різання та відлаштування від автоколивань необхідно визначити реальну товщину зрізуваного шару на одному проході. Розглянемо закономірність зміни товщини зрізуваного шару, проаналізувавши вплив початкового зрушення фаз j₂₁ в першому періоді коливань перехідного процесу. Хоча в перехідному процесі коливання ТС не є гармонійними, їх можна вважати такими впродовж одного періоду. З урахуванням цього допущення рівняння коливань сліду і вібропереміщень ТС мають вигляд відповідно:

X₁(t) = Ax×cos (w_xt),     X₂(t) =a_H + Ax×cos (w_xt + j₂₁),

де Ax і w_x – амплітуда і кругова частота вібропереміщень ТС відповідно.

Поточне значення a(t) товщини зрізу визначається співвідношенням траєкторій поточного і передуючого вібропереміщень ТС:

a(t) = X₂(t) – X₁(t)

Звідси також виходить, що амплітуда коливань товщини зрізу

Da = 2 Ax×sin (w₂₁/2)

Дослідження показують, що в різних умовах можуть з’являтися різні значення початкового зрушення фаз j₂₁, тому були спроектовані схеми зрізуваних шарів для цих різних випадків, а саме j₂₁ = -p/2, j₂₁ = -p, j₂₁ = -3p/2, j₂₁ = -2p.

Найефективніший спосіб відлаштування від автоколивань – здійснювати кожний наступний прохід по поверхні різання з іншою швидкістю, уникаючи при цьому резонансу зі збурюючою силою. Для отримання змінної швидкості різання на металорізальних верстатах використовують наступні пристрої:

- імпульсні варіатори, що одночасно виконують роль безступінчатих коробок швидкостей верстатів;

- інерційно-імпульсні механізми, вбудовані в кінематичний ланцюг головного руху верстата;

- електродвигуни постійного струму, напруження живлення яких, з потрібною частотою, змінюється спеціальними регуляторами;

- періодичне дискретне перемикання частоти обертання шпинделя;

- вібратори різних типів і серводвигуни.

- Spindle Speed Variation

Одним з варіантів вирішення даної проблеми є використання на сучасних верстатах з ЧПК функції SSV (Spindle Speed Variation), що в перекладі звучить як варіатор швидкості обертання шпинделя. SSV – це функція керування верстатом з ЧПК, що дозволяє змінювати швидкість шпинделя. Реалізується SSV двома налаштуваннями і М-кодами, що відповідають за вмикання і вимикання. SSV доступний під час точіння і свердління, однак не доступний при нарізанні нарізі, оскільки для отримання точної нарізі швидкість має бути сталою.