Pojava vibracija tijekom obrade može biti velika glavobolja, uzrokujući dodatno vrijeme i troškove proizvođačima.
Želite li znati kako spriječiti ovaj problem?
Vrijeme je da steknete razumijevanje vibracija u strojnoj obradi i pronađete učinkovite načine za njihovo smanjenje ili izbjegavanje.
U ovom vodiču raspravljamo o uzrocima vibracija tijekom obrade i preporučujemo strategije za njihovo izbjegavanje ili smanjenje. Također raspravljamo o najboljim praksama za postavljanje i rad koje treba slijediti kako bi se smanjio rizik od vibracija tijekom bilo koje operacije obrade.
S ovim informacijama bit ćete bolje opremljeni za optimizaciju postavki vašeg stroja i osiguranje brzih ciklusa i visokokvalitetnih dijelova u svakoj operaciji.
Što je brbljanje u strojnoj obradi?
Vibracije u strojnoj obradi su vrsta vibracija ili oscilacija koje se obično javljaju pri glodanju, bušenju ili brušenju. Strojari obično vibracije nazivaju "osjetljivim rezanjem" ili "rezonancijom". Kada se pojave, strojevi proizvode visokofrekventni zvuk zavijanja, a strugotine koje generira alat su debele i nestabilne.
Vibracije mogu rezultirati lošom površinskom obradom, neravnomjernom dubinom rezanja, pa čak i zarezima na alatima. U težim slučajevima može uzrokovati katastrofalan kvar samog stroja.
Vibracije nastaju zbog neravnoteže između sila rezanja koje djeluju na obradak i momenata stvorenih silama rezanja mjerenim na jednakim udaljenostima.
Energija stvorena ovom neravnotežom redovito se umnožava uzrokujući rezonantne valove koji vibriraju između te dvije točke inercije, što rezultira prisilnom harmonijskom oscilacijom poznatom kao vibriranje.
Brzina i intenzitet ove vibracije ovise o mnogim čimbenicima, kao što su vrsta materijala koji se obrađuje, brzina pomaka, stupanj krutosti stroja i podnošljivost alata za rezanje koji se koristi za proizvodne operacije.
Važno je da strojari razumiju kako prepoznati potencijalne uzroke vibracija i kako ih ublažiti prije nego što dođe do katastrofalnog kvara.
Evo nekih uobičajenih rješenja koja se često koriste za smanjenje ili uklanjanje vibracija prilikom glodanja i bušenja:
- Podešavanje okretaja vretena
- Optimizacija radnih parametara
- Koristite čvršće postavke s jačim alatima, kao što su jača vretena na krutim okvirima
- Povećanje dubine rezanja ili opterećenja strugotinom
- Balansiranje alata za rezanje prije ugradnje
- Podmazivanje svih pokretnih dijelova prikladnih za materijale koji se obrađuju
Vrste vibracija u obradi
Kod CNC obrade postoje prvenstveno dva oblika vibracija koje možete iskusiti. Neki od njih su sljedeći:
Brbljanje alata
Tipično, vibracije se javljaju tijekom operacija rezanja pomoću CNC glodalica. One počinju s obrezivanjem, a kako se vibracije prenose na obradak, dodaju različite značajke. Zbog toga, instrument i obradak počinju kliziti jedan o drugome, što čini vibriranje glasnijim.
Vibriranje obratka
Ako obradak postavite na radni stol glodalice na pogrešan način, to ponekad može uzrokovati pomake i vibracije. Kao rezultat toga, tanka stijenka obratka može se početi tresti dok se kreće prema alatu za rezanje.
Važno je imati na umu da je vibracije često teško izbjeći. Površina vašeg obratka mogla bi se ogrebati ako su vibracije tijekom glodanja veće od 100 µm. Međutim, ako vam je stalo do kvalitete vašeg rezultata, vjerojatno biste trebali razmisliti o tome da nešto poduzmete u vezi s vibracijama između alata i obratka.
U nastavku ćemo proći kroz neke strategije za smanjenje brbljanja.
Uzroci vibracija pri obradi
Vibracije u strojnoj obradi su vrsta vibracija koje se javljaju tijekom operacija rezanja metala, što rezultira lošom završnom obradom površine i smanjenim vijekom trajanja alata. Iako je vibracije teško otkriti jer su nepredvidljive i vrlo kratkog trajanja, pravilne tehnike analize i sprječavanja mogu pomoći u njihovom smanjenju ili čak uklanjanju.
Vibracije su obično uzrokovane nestabilnošću u procesu rezanja. To može nastati zbog različitih čimbenika, uključujući trošenje ili otklon alata zbog visokih brzina pomaka ili sila rezanja, neuravnoteženu oštricu ili oblik zuba zbog nepravilnih kutova brušenja ili nejednake duljine žlijeba, nedovoljan protok rashladne tekućine, nepravilne tehnike stezanja obratka, nedovoljnu krutost stroja i nesimetrične uvjete brušenja materijala.
Na vibracije alata mogu dodatno utjecati kut nagiba, radijus vrha i kut zaobljenja, kao i sastav materijala obratka. Trošenje alata također može biti faktor koji doprinosi vibracijama i ne smije se predugo ignorirati jer narušava uvjet stabilnih operacija obrade.
Ako uvjeti obrade ostanu nepromijenjeni dulje vrijeme nakon prve upotrebe novog alata, može doći do vibracija zbog prekomjernog trošenja površine alata koja sada ima neuravnoteženu reznu oštricu ili oblik zuba u odnosu na stanje prije prve upotrebe.
Stoga je važno redovito provjeravati alate tijekom upotrebe i usporediti ih s prihvaćenim tolerancijama kako je navedeno u raznim uputama za standarde obrade, kao što su smjernice za označavanje oblika alata prema normi ISO 13399 razine 1A.
Pravilno održavanje alata ključno je za izbjegavanje lažnih indikacija uzrokovanih promjenama geometrije tijekom vremena na reznoj oštrici, što bi inače moglo dovesti do prekomjernih vibracija tijekom obrade, što može rezultirati vibracijama pri svakom rezu na materijalu obratka koji se obrađuje.
Utjecaj vibracija na obradu
Vibracije su nepoželjna, a ponekad i opasna pojava u strojnoj obradi koja može rezultirati lošijom završnom obradom površine, odbacivanjem obratka, lomom alata i povećanom bukom stroja. Što je točno vibracije, što ih uzrokuje i što se može učiniti da se eliminiraju?
Vibracije su oscilacije alata za rezanje po površini materijala koje nastaju zbog različitih problematičnih područja unutar procesa obrade. Nastaju zbog dinamičke prirode sila rezanja koje djeluju na oštricu alata, a koje su rezultat periodičnih interakcija između uvjeta stroja i geometrije obratka.
Uobičajeni učinci brbljanja uključuju:
- Neusklađenost između alata za rezanje i obratka.
- Loša ravnoteža vretena ili poremećaji brzine njegove rotacije uzrokovani su vanjskim čimbenicima poput strujanja zraka.
- Nesavršenosti u geometriji alata, poput netipičnog kuta nagiba ili ujednačenosti, također mogu dovesti do vibracija ili otklona alata pod utjecajem visokih sila rezanja.
Postoji nekoliko načina za smanjenje vibracija tijekom obrade, o čemu će biti riječi u nastavku.
Strategije za izbjegavanje ili smanjenje vibracija tijekom obrade
Vibracije su čest i potencijalno destruktivan problem koji može utjecati na proces obrade. Općenito uzrokovane neuravnoteženim alatom za rezanje, vibracije stvaraju neželjene vibracije u obratku i alatu za rezanje tijekom rezanja. Kada se pojavi vibracija, vijek trajanja alata i kvaliteta dijela mogu biti negativno pogođeni.
Kako bi se smanjilo ili eliminiralo brbljanje, može se primijeniti nekoliko strategija, kao što su:
- Podešavanje brzine: Smanjenjem broja okretaja vretena i dubinom rezanja može se smanjiti vibracije.
- Usporavanje ubrzanja: Smanjenjem ubrzanja mogu se smanjiti vibracije prilikom pokretanja ciklusa obrade i prijelaza između prolaza na drugoj osi.
- Korištenje različitih brzina rezanja ili posmaka: Korištenjem dviju različitih brzina ili pomaka na suprotnim stranama alata stvara se asinhrono gibanje, što pomaže u prigušivanju vibracija koje proizvode drugi izvori, poput pogonskih motora ili savijanja okvira stroja.
- Primjena tehnika balansiranja samih alata, kao što su tehnike balansiranja broja okretaja na nosu više dijelova: Ova strategija smanjuje vibracije alata suzbijanjem površinskih sila od neuravnoteženih alata za rezanje - posebno onih s više oštrica u svom sastavu.
- Uzimajući u obzir druga područja koja mogu doprinijeti vibracijama, uključujući krutost steznih čahura, strukturne karakteristike strojnih komponenti, nepravilno kutno poravnanje vretena s osima XYZ itd.: Slično kao i otkrića koja doprinose izvorima buke strojeva u drugim industrijama (npr. automobilskoj proizvodnji), razmišljanje o svim aspektima dizajna alatnih strojeva često može dati rješenja koja prethodno nisu predvidjeli strojari, operateri i inženjeri!
- Redovito provjeravajte poravnanje stroja i osigurajte da je vreteno učinkovito uravnoteženo: Pregledajte oba ležaja vretena kako biste bili sigurni da nisu preopterećeni ili skloni preranom kvaru zbog neispravnog podmazivanja ili nakupljanja nečistoća.
- Osim toga, Obratite pozornost na uvjete izvan vaše radionice: Poduzmite odgovarajuće korake za smanjenje vibracija uzrokovanih oštrim vanjskim temperaturama, vremenskim uvjetima itd., jer sve to može dovesti do loše stabilnosti rezanja na bilo kojem tokarilici ili glodalici.
Odabir i podešavanje alata za izbjegavanje ili smanjenje vibracija
Jedan od najvažnijih koraka u postavljanju strojne obrade je alat odabir i podešavanje. Kada je u pitanju smanjenje ili uklanjanje vibracija, odabir i podešavanje alata mogu napraviti veliku razliku. Rezna oštrica treba biti oštra, čista, pravilnog oblika i veličine, pravilno kaljena i brušena kako bi odgovarala primjeni.
Kutovi nagiba moraju biti pozitivni kako bi se osigurao dobar protok strugotine. Važno je osigurati da alat ima ispravan kut spirale ako se koristi za operacije velikim brzinama kako bi se postigla učinkovita evakuacija strugotine između žljebova.
Gdje je to izvedivo, treba usvojiti antivibracijski sustav za prigušivanje vibracija uzrokovanih velikim brzinama/posmacima koji se koriste tijekom obrade. Takav pristup uključuje korištenje „pasivnih“ prigušivača vibracija poput molibdenske gume umjesto alata za rezanje od punog metala ili težih materijala koji su osjetljivi na vibracijske frekvencije.
Zaposlenici također moraju biti upućeni u pravilne tehnike obrade koje mogu pomoći u smanjenju vibracija kotača/alata, a istovremeno osigurati sigurno radno okruženje tijekom svakog koraka procesa.
Također je važno uzeti u obzir dinamiku stroja prilikom postavljanja operacije, kao što su mehanička nepropusnost i labavost dijelova stroja, karakteristike kretanja vretena, zajedno s postavkama kliznika koje određuju pomake za zamjenu komponenti ili promjenu između dijelova nakon završetka ciklusa obrade, što se naziva točnost pozicioniranja.
Kako bi se smanjile vibracije i održala ujednačenost tijekom operacija koje uključuju višedijelne procese za potrebe stvaranja konzistentnih modela/prototipova.
Općenito govoreći, zatezanje vijaka pomoći će u sprječavanju prekomjernih vibracija tijekom obrade. To pomaže u kontroli vibracija; međutim, prevelika primijenjena sila može uzrokovati više štete nego koristi. Stoga se ispravne količine moraju testirati/pronaći metalnim mjernim listićima prema dimenzijama obratka prije nego što se izravno nanesu na vretena i druge plastične konstrukcije kreveta unutar strojeva.
Dakle, ne dolazi do bilo kakvog oblika deformacije na krevetima, što bi uzrokovalo probleme prilikom prilagođavanja odgovarajućim stezaljkama i obavljanja radnih zadataka povezanih s tim, što bi posljedično oštetilo skupe metalne alate i geometriju rezanja, što bi dovelo do nezadovoljavajućih odbačenih krajnjih proizvoda koji se stvaraju nasumično.
Krajnji cilj je biti u mogućnosti:
- Izradite besprijekorne dijelove svaki put uz minimalno vrijeme zastoja i nižu stopu otpada.
- Kada je potrebno, pojavljuju se pitanja na koja treba brzo odgovoriti i u skladu sa svim standardima i rokovima. Uz to, pitanje na koje treba brzo odgovoriti je zadovoljstvo kupaca.
- Stoga se ponosno održavao izvrstan ugled, na kraju odstupajući od vjerojatnosti kvara proizvoda i temeljito ih zamjenjujući.
- Također, pažljivo, često i vjerno održavanje prethodno utvrđenih sigurnosti.
- Dobivanje jamstvenog pokrića s uvjerenjem
- Stalno slanje ukusno postalo je neusporedivo lijepo.
- Pristojno izvršavanje potrebnih stvari
- Osiguravanje da se priče o uspjehu fantastično grade kontinuirano.
Prednosti izbjegavanja ili smanjenja vibracija pri obradi
Vibracije, ponekad nazivane i "vibracijama", nepoželjna su pojava koja se javlja u procesima obrade kao što su glodanje, bušenje i tokarenje. Imaju mnogo negativnih učinaka na gotovi dio, jer mogu uzrokovati probleme s površinskom obradom zbog otklona alata i dovesti do loše točnosti dijela zbog vibracija. Proizvodnja je također pogođena jer se produktivnost smanjuje kada se pojavi vibracija. U ekstremnim slučajevima, komponenta se može potpuno uništiti zbog vibracija.
Prednosti smanjenja ili izbjegavanja vibracija u procesima obrade su brojne. Omogućuje glatkiju površinsku obradu komponenti i poboljšanu točnost dijelova, što rezultira konzistentnijom kvalitetom proizvoda i većim zadovoljstvom kupaca.
Osim toga, smanjuje otklon alata i smanjuje vrijeme ciklusa, što pomaže povećati produktivnost i smanjiti ukupne troškove povezane s operacijama obrade.
Nadalje, manje trošenje alata sprječava kvarove uzrokovane trošenjem, dok dulji vijek trajanja alata rezultira rjeđim troškovima zamjene alata, što u konačnici može smanjiti vrijeme zastoja tijekom periodičnih aktivnosti održavanja.
Sveukupno, smanjenje ili izbjegavanje vibracija u operacijama strojne obrade ima i neposredne prednosti, kao što su poboljšana produktivnost i ušteda troškova. Kao takvo, to bi trebao biti prioritet proizvodnih timova koji teže visokokvalitetnim dijelovima isporučenim po učinkovitim cijenama, što će na kraju dovesti do većeg zadovoljstva kupaca i povećanja učinkovitosti u njihovim operacijama.
Često postavljana pitanja (FAQ)
Koji su uzroci vibracija prilikom obrade?
Različiti čimbenici mogu doprinijeti vibracijama tijekom obrade, uključujući dizajn alata, uvjete rezanja i krutost alatnog stroja.
Koje su posljedice vibracija u strojnoj obradi?
Vibracije koje se javljaju tijekom obrade mogu imati značajne posljedice, uključujući smanjenje vijeka trajanja alata, povećanje vremena ciklusa i smanjenje kvalitete komponente.
Kako krutost alatnog stroja može pomoći u sprječavanju vibracija tijekom obrade?
Manja je vjerojatnost pojave vibracija na alatnom stroju s većim stupnjem krutosti jer je on bolje prilagođen podnošenju sila rezanja nastalih tijekom procesa obrade.
Kako parametri rezanja mogu pomoći u sprječavanju vibracija tijekom obrade?
Kod strojne obrade, minimiziranje vibracija najbolje se postiže podešavanjem parametara rezanja kao što su brzina posmaka, brzina rezanja i dubina rezanja dok ne budu optimalni.
Koje su neke aktivne ili pasivne tehnike kontrole vibracija za smanjenje vibracija tijekom obrade?
Modalna analiza i upotreba prigušnih materijala dva su primjera aktivnih i pasivnih pristupa kontroli vibracija koji se mogu koristiti za smanjenje vibracija tijekom obrade. Obje ove tehnike mogu se primijeniti aktivno ili pasivno.
Kako se vibracije mijenjaju ovisno o vrsti strojne obrade koja se izvodi? (h3)
Budući da su brzine rezanja kod brzih glodanja i tokarenja daleko veće od onih kod tipičnih postupaka obrade, vibracije mogu biti posebno problematičan aspekt ovih procesa.
Koje su neke najbolje prakse za izbjegavanje ili smanjenje vibracija prilikom obrade? (h3)
Promjena geometrije rezanja, korištenje alatnog stroja s većim stupnjem krutosti, optimizacija parametara rezanja i primjena aktivnih ili pasivnih tehnika kontrole vibracija neke su od najboljih praksi koje se mogu koristiti u obradi kako bi se izbjeglo ili smanjilo vibriranje.
Zaključak
Ukratko, vibracije u strojnoj obradi uzrokovane su raznim vibracijama koje se mogu pojaviti tijekom procesa rezanja i mogu imati štetne učinke na produktivnost i preciznost. Najučinkovitiji način za smanjenje ili izbjegavanje vibracija je poduzimanje koraka za sprječavanje njihove pojave uopće.
To može uključivati:
- Odabir oštrog materijala alata s malim kutom nagiba;
- Povećanje krutosti alata korištenjem čvršćeg držača alata i povećanjem brzine vretena;
- Ugradnja protuutega, materijala za prigušivanje i uređaja za podešavanje frekvencije duž tračnica alatnih strojeva
- Korištenje aktivnih metoda kontrole kao što je aktivno prigušivanje vibracija;
- Održavanje stabilnosti stroja pravilnim održavanjem i podmazivanjem;
- Balansiranje težine obratka dodatnim osloncima ili pričvrsnim elementima;
- Korištenje alata s više oštrica ili alata s produženim vrhom;
- Iskoristite prednosti modernih značajki CAM softvera koje smanjuju neželjene poremećaje tijekom obrade.
Pridržavanje ovih metoda rezultirat će povećanjem produktivnog vremena zbog smanjenih vibracija rezanja.
