Experimentar vibraciones en las operaciones de mecanizado puede ser un gran dolor de cabeza, generando tiempo y costos adicionales para los fabricantes.
¿Quieres saber cómo prevenir este problema?
Es hora de comprender la vibración en el mecanizado y encontrar formas efectivas de reducirla o evitarla.
En esta guía, analizamos las causas de la vibración en el mecanizado y recomendamos estrategias para evitarla o reducirla. También analizamos las mejores prácticas de configuración y operación que se deben seguir para reducir el riesgo de vibración durante cualquier operación de mecanizado.
Con esta información, estará mejor equipado para optimizar la configuración de su máquina y garantizar tiempos de ciclo rápidos y piezas de alta calidad en cada operación.
¿Qué es el chatter en el mecanizado?
El traqueteo en el mecanizado es un tipo de vibración u oscilación que se produce normalmente en las operaciones de fresado, taladrado o rectificado. Los maquinistas suelen referirse al traqueteo como "corte sensible" o "resonancia". Cuando se produce, las máquinas producen un sonido agudo y las tiras de viruta generadas por la herramienta son gruesas e inestables.
La vibración puede provocar un acabado superficial deficiente, profundidades de corte desiguales e incluso herramientas melladas. En casos graves, puede provocar un fallo catastrófico de la propia máquina.
La vibración es causada por un desequilibrio entre las fuerzas de corte que empujan la pieza de trabajo y los momentos creados por las fuerzas de corte medidas a distancias iguales.
La energía creada por este desequilibrio se duplica periódicamente provocando ondas de resonancia que vibran entre esos dos puntos de inercia, lo que da como resultado una oscilación armónica forzada conocida como charla.
La velocidad y la intensidad de esta vibración dependen de muchos factores, como el tipo de material que se mecaniza, la velocidad de avance, el grado de rigidez de la máquina y la conformidad de la herramienta de corte utilizada para las operaciones de fabricación.
Es importante que los maquinistas comprendan cómo identificar las causas potenciales de la vibración y cómo mitigarla antes de que pueda ocurrir una falla catastrófica.
A continuación se muestran algunas soluciones comunes que se utilizan a menudo para reducir o eliminar la vibración en el fresado y el taladrado:
- Ajuste de las RPM del husillo
- Optimización de los parámetros operativos
- Utilice configuraciones más resistentes con herramientas más robustas, como husillos más resistentes en marcos rígidos.
- Aumentar la profundidad de corte o la carga de viruta
- Equilibrio de herramientas de corte antes de la instalación.
- Lubricar todas las piezas móviles apropiadas para los materiales que se mecanizan.
Tipos de vibración en el mecanizado
En el mecanizado CNC, existen principalmente dos formas de vibración que se pueden experimentar. Algunos de ellos son los siguientes:
Charla de herramientas
Normalmente, la vibración se produce durante las operaciones de corte que utilizan fresas CNC. Comienzan a recortar y, a medida que la vibración se transfiere a la pieza de trabajo, añaden diferentes características. Debido a esto, el instrumento y la pieza de trabajo comienzan a deslizarse entre sí, lo que aumenta el ruido.
Vibración de la pieza de trabajo
Si coloca la pieza de trabajo en la mesa de trabajo de la fresadora de forma incorrecta, a veces pueden producirse desfases y vibraciones. Como resultado, la pared delgada de la pieza de trabajo puede comenzar a temblar a medida que se mueve hacia la herramienta de corte.
Es importante tener en cuenta que, a menudo, es difícil evitar ciertas vibraciones. La superficie de la pieza de trabajo podría rayarse si la vibración durante el fresado es superior a 100 µm. Sin embargo, si le preocupa la calidad de su resultado, probablemente debería pensar en hacer algo con respecto a las vibraciones entre la herramienta y la pieza de trabajo.
A continuación, repasaremos algunas estrategias para reducir la charla.
Causas de vibración en el mecanizado
La vibración en el mecanizado es un tipo de vibración que se produce durante las operaciones de corte de metal, lo que da como resultado un acabado superficial deficiente y una vida útil reducida de la herramienta. Si bien el parloteo puede ser difícil de detectar porque es impredecible y de duración muy breve, el análisis y las técnicas de prevención adecuados pueden ayudar a reducirlo o incluso eliminarlo.
La vibración generalmente es causada por la inestabilidad en el proceso de corte. Esto puede deberse a varios factores, incluido el desgaste de la herramienta o la desviación debido a altas velocidades de avance o fuerzas de corte, un filo o forma de diente desequilibrado debido a ángulos de rectificado inadecuados o longitudes de ranura desiguales, flujo de refrigerante insuficiente, técnicas incorrectas de sujeción de la pieza de trabajo, rigidez inadecuada de la máquina, y condiciones de molienda de material no simétricas.
La vibración de la herramienta puede verse afectada además por su ángulo de ataque, radio de punta y ángulo de relieve, así como por la composición del material de la pieza de trabajo. El desgaste de la herramienta también puede ser un factor que contribuye a la vibración y no debe ignorarse por mucho tiempo ya que viola la condición de operaciones de mecanizado estables.
Si las condiciones de mecanizado permanecen sin cambios durante mucho tiempo después del primer uso de una herramienta nueva, entonces puede producirse vibración debido al desgaste excesivo en la superficie de la herramienta que ahora tiene un filo o forma de diente desequilibrado en relación con antes del uso inicial.
Por lo tanto, es importante verificar periódicamente las herramientas mientras se utilizan y compararlas con las tolerancias aceptadas como se describe en varias instrucciones de estándares de mecanizado, como las pautas de códigos de forma de designación de herramientas ISO 13399 Nivel 1A.
El mantenimiento adecuado de las herramientas es esencial para evitar indicaciones falsas causadas por cambios en la geometría con el tiempo en el filo que, de otro modo, podrían provocar vibraciones excesivas durante las operaciones de mecanizado, lo que puede provocar vibraciones con cada corte realizado en el material de la pieza que se procesa.
Efectos de la vibración en el mecanizado
La vibración es un fenómeno indeseable y a veces peligroso en el mecanizado que puede provocar un acabado superficial inferior, rechazo de la pieza de trabajo, rotura de la herramienta y aumento del ruido de la máquina. Entonces, ¿qué es exactamente el parloteo, qué lo causa y qué se puede hacer para eliminarlo?
La vibración es una oscilación de la herramienta de corte a través de la superficie del material que resulta de varias áreas problemáticas dentro del proceso de mecanizado. Ocurre debido a la naturaleza dinámica de las fuerzas de corte que actúan sobre la broca de la herramienta, como resultado de interacciones periódicas entre las condiciones de la máquina y la geometría de la pieza de trabajo.
Los efectos comunes de la charla incluyen:
- Desalineación entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo.
- Un mal equilibrio del husillo o alteraciones en su velocidad de rotación son causados por factores externos como las corrientes de aire.
- Las imperfecciones en la geometría de la herramienta, como un ángulo de ataque atípico o una uniformidad, también pueden provocar vibraciones o deflexión de la herramienta bajo altas fuerzas de corte.
Hay varias formas de reducir las vibraciones durante las operaciones de mecanizado, que se analizarán a continuación.
Estrategias para evitar o reducir la vibración en el mecanizado
La vibración es un problema común y potencialmente destructivo que puede afectar el proceso de mecanizado. Generalmente causada por una herramienta de corte desequilibrada, la vibración produce una vibración no deseada en la pieza de trabajo y la herramienta de corte durante el corte. Cuando se produce vibración, la vida útil de la herramienta y la calidad de la pieza pueden verse afectadas negativamente.
Para reducir o eliminar la charla, se pueden emplear varias estrategias, tales como:
- Velocidad de ajuste: Reducir las RPM del husillo y disminuir la profundidad de corte puede ayudar a reducir la vibración.
- Disminución de las tasas de aceleración: La disminución de las tasas de aceleración puede ayudar a minimizar las vibraciones al iniciar un ciclo de mecanizado y realizar la transición entre pasadas en un eje diferente.
- Utilizando diferentes velocidades de corte o avances: Al utilizar dos velocidades o avances diferentes en lados opuestos de la herramienta, se crea un movimiento asincrónico, lo que ayuda a amortiguar las vibraciones producidas por otras fuentes, como los motores de accionamiento o la flexión del bastidor de la máquina.
- Emplear técnicas de equilibrio para las herramientas mismas, como técnicas de equilibrio de RPM de punta múltiple: Esta estrategia reduce la vibración de la herramienta al contrarrestar las fuerzas superficiales de las herramientas de corte desequilibradas, especialmente aquellas con múltiples hojas en su composición.
- Teniendo en cuenta otras áreas que pueden contribuir a la vibración, incluida la rigidez del portaherramientas, las características estructurales de los componentes de la máquina, la alineación angular inadecuada de los husillos con los ejes XYZ, etc.: Al igual que los hallazgos que contribuyen a las fuentes de ruido de las máquinas en otras industrias (la fabricación de automóviles, por ejemplo), reflexionar sobre todos los aspectos del diseño de la máquina herramienta a menudo puede generar soluciones previamente imprevistas tanto para los maquinistas, operadores como para los ingenieros.
- Compruebe periódicamente la alineación de la máquina y asegúrese de que el husillo esté equilibrado de forma eficaz: Inspeccione ambos cojinetes del husillo para asegurarse de que no hayan trabajado demasiado o sean propensos a fallas prematuras debido a una lubricación defectuosa o acumulación de contaminantes.
- Además en preste atención a las condiciones fuera de su taller: Tome las medidas adecuadas para reducir las vibraciones causadas por las duras temperaturas externas, las condiciones climáticas, etc., ya que todo esto puede provocar una mala estabilidad de corte en cualquier torno o fresadora.
Selección y configuración de herramientas para evitar o reducir la vibración
Uno de los pasos más importantes al configurar una operación de mecanizado es del IRS selección y configuración. Cuando se trata de reducir o eliminar las vibraciones, la selección y configuración de la herramienta pueden marcar una gran diferencia. El filo debe estar afilado, limpio, de forma y tamaño adecuados, debidamente endurecido y rectificado para adaptarse a la aplicación.
Los ángulos de desprendimiento deben ser positivos para garantizar un buen flujo de virutas. Es importante asegurarse de que la herramienta tenga el ángulo de hélice correcto si se utiliza para operaciones de alta velocidad para tener una evacuación efectiva de viruta entre las ranuras.
Cuando sea posible, se debe adoptar un sistema antivibración para amortiguar las vibraciones debidas a las altas velocidades/avances utilizados durante las operaciones de mecanizado. Este enfoque implica el uso de amortiguadores de vibraciones "pasivos", como el caucho de molibdeno, en lugar de herramientas de corte de metal sólido o materiales más pesados, que son susceptibles a las frecuencias de vibración.
Los empleados también deben recibir instrucción sobre las técnicas de mecanizado adecuadas que pueden ayudar a reducir el ruido de las ruedas/herramientas y, al mismo tiempo, garantizar un entorno de trabajo seguro en cada paso del proceso.
También es importante considerar la dinámica de la máquina al configurar una operación, como la estanqueidad y holgura mecánica de las piezas de la máquina, las características de movimiento del husillo, junto con los ajustes de las guías que determinan los movimientos para el reemplazo de componentes o el cambio entre piezas después de completar el ciclo de mecanizado. llamado precisión de posicionamiento.
Para reducir las vibraciones y mantener la uniformidad durante las operaciones que involucran procesos de múltiples partes para propósitos de generación consistente de modelos/prototipos.
En términos generales, apretar los tornillos ayudará a prevenir vibraciones excesivas durante el mecanizado. Esto ayuda a mantener la charla bajo control; sin embargo, aplicar demasiada fuerza puede causar más daño que beneficio. Por lo tanto, se deben probar/encontrar las cantidades correctas con galgas de espesores metálicas según sea necesario según las dimensiones de la pieza de trabajo antes de aplicarlas directamente sobre los husillos y otras estructuras de bancada de plástico dentro de las máquinas, respectivamente.
Por lo tanto, no se produce ningún tipo de deformación en las bases, lo que causa problemas al ajustarse a las abrazaderas adecuadas y realizar las tareas relacionadas con las mismas, lo que posteriormente provoca daños a las costosas brocas metálicas de las herramientas y a la geometría de corte correspondiente, lo que lleva a productos finales rechazados insatisfactorios creados. al azar.
El objetivo final es poder:
- Cree piezas impecables en todo momento con un tiempo de inactividad mínimo y menores tasas de desperdicio.
- Cuando es necesario, surgen preguntas que deben responderse rápidamente y según todos los estándares y plazos. Además, la pregunta que hay que responder rápidamente es la satisfacción del cliente.
- Por lo tanto, se mantuvo orgulloso de mantener una reputación estelar, desviándose eventualmente de las probabilidades de falla del producto y reemplazándolos completamente.
- Además, mantener de forma cuidadosa, frecuente y fiel las certezas de los benchmarks previos.
- Obtención de cobertura de garantía con seguridad
- Envío constante de manera deliciosa y hermosa.
- Ejecutar dignamente las necesidades exigidas
- Garantizar que las historias de éxito se construyan fantásticamente de forma continua.
Beneficios de evitar o reducir la vibración en el mecanizado
El traqueteo, también conocido como "vibración", es un fenómeno indeseable que se produce en procesos de mecanizado como fresado, taladrado y torneado. Tiene muchos efectos negativos en la pieza terminada, ya que puede provocar problemas de acabado de la superficie debido a la deflexión de la herramienta y generar una precisión deficiente de la pieza debido al traqueteo. La producción también se ve afectada, ya que la productividad se reduce cuando se produce el traqueteo. En casos extremos, el componente puede desecharse por completo debido al traqueteo.
Los beneficios de reducir o evitar la vibración en los procesos de mecanizado son numerosos. Permite un acabado superficial más suave en los componentes y una mayor precisión de las piezas, lo que da como resultado una calidad del producto más consistente y una mayor satisfacción del cliente.
Además, reduce la deflexión de la herramienta y disminuye los tiempos de ciclo, lo que ayuda a aumentar la productividad y reducir los costos generales asociados con las operaciones de mecanizado.
Además, un menor desgaste de las herramientas resiste las fallas relacionadas con el desgaste, mientras que una mayor vida útil de las herramientas genera costos de reemplazo de herramientas menos frecuentes que, en última instancia, pueden reducir el tiempo de inactividad durante las actividades de mantenimiento periódico.
En general, reducir o evitar las vibraciones en las operaciones de mecanizado tiene ventajas inmediatas, como una mayor productividad y ahorro de costos. Como tal, debería ser una prioridad para los equipos de producción que se esfuerzan por obtener piezas de alta calidad entregadas a costos eficientes, lo que eventualmente conducirá a una mayor satisfacción del cliente y ganancias de eficiencia en todas sus operaciones.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
¿Cuáles son las causas de la vibración en el mecanizado?
Una variedad de factores pueden contribuir a la vibración en el mecanizado, incluido el diseño de la herramienta, las condiciones de corte y la rigidez de la máquina herramienta.
¿Cuáles son las consecuencias de la vibración en el mecanizado?
La vibración que se produce durante el mecanizado puede tener consecuencias importantes, incluida una reducción de la vida útil de la herramienta, un aumento del tiempo del ciclo y una reducción de la calidad de los componentes.
¿Cómo puede la rigidez de la máquina herramienta ayudar a prevenir la vibración en el mecanizado?
Es menos probable que se produzca vibración en una máquina herramienta con un mayor grado de rigidez porque es más adecuada para soportar las fuerzas de corte creadas durante el proceso de mecanizado.
¿Cómo pueden los parámetros de corte ayudar a prevenir la vibración en el mecanizado?
En el mecanizado, la mejor manera de minimizar la vibración es ajustando los parámetros de corte, como el avance, la velocidad de corte y la profundidad de corte, hasta que sean óptimos.
¿Cuáles son algunas técnicas de control de vibración activa o pasiva para reducir la vibración en el mecanizado?
El análisis modal y el uso de materiales amortiguadores son dos ejemplos de enfoques de control de vibración activo y pasivo que pueden usarse para reducir la vibración en el mecanizado. Ambas técnicas se pueden aplicar de forma activa o pasiva.
¿Cómo varía la vibración según el tipo de operación de mecanizado que se realiza? (h3)
Debido a que las velocidades de corte involucradas en las operaciones de fresado y torneado de alta velocidad son mucho más altas que las involucradas en los procedimientos de mecanizado típicos, la vibración puede ser un aspecto especialmente problemático de estos procesos.
¿Cuáles son algunas de las mejores prácticas para evitar o reducir las vibraciones en el mecanizado? (h3)
Cambiar la geometría de corte, utilizar una máquina herramienta con un mayor grado de rigidez, optimizar los parámetros de corte y aplicar técnicas de control de vibración activa o pasiva son algunas de las mejores prácticas que se pueden utilizar en el mecanizado para evitar o reducir la vibración.
Conclusión
En resumen, la vibración en el mecanizado es causada por diversas vibraciones que pueden ocurrir durante el proceso de corte y pueden tener efectos perjudiciales sobre la productividad y la precisión. La forma más eficaz de reducir o evitar el parloteo es tomar medidas para evitar que ocurra en primer lugar.
Esto puede incluir:
- Seleccionar un material de herramienta afilado con un ángulo de ataque bajo;
- Aumentar la rigidez de la herramienta utilizando un portaherramientas más rígido y aumentando la velocidad del husillo;
- Instalación de contrapesos, materiales amortiguadores y dispositivos de ajuste de frecuencia a lo largo de los rieles de la máquina herramienta.
- Utilizar métodos de control activo como la amortiguación activa de vibraciones;
- Mantener la estabilidad de la máquina con mantenimiento y lubricación adecuados;
- Equilibrar el peso de la pieza de trabajo con soportes o accesorios adicionales;
- Usar herramientas con múltiples filos de corte o herramientas de punta extendida;
- Aproveche las modernas funciones del software CAM que reducen las perturbaciones no deseadas durante el mecanizado.
La adherencia a estos métodos dará como resultado un aumento en el tiempo productivo como resultado de la reducción de la vibración en el corte.
