Вибрация в процессе механической обработки может стать серьезной головной болью, вызывающей дополнительное время и затраты производителей.
Хотите знать, как предотвратить эту проблему?
Пришло время разобраться в сути вибрации при обработке на станках и найти эффективные способы ее уменьшения или предотвращения.
В этом руководстве мы обсуждаем причины вибраций при обработке и рекомендуем стратегии, позволяющие их избежать или уменьшить. Мы также обсуждаем передовые методы настройки и эксплуатации, которым следует следовать, чтобы снизить риск вибрации во время любой операции обработки.
Благодаря этой информации вы будете лучше подготовлены к оптимизации настроек вашего станка и обеспечению быстрого цикла и высококачественных деталей при каждой операции.
Что такое болтовня в механической обработке?
Вибрация при обработке на станках — это тип вибрации или колебания, который обычно возникает при фрезеровании, сверлении или шлифовании. Механики обычно называют вибрацию «чувствительной резкой» или «резонансом». Когда она происходит, станки издают пронзительный воющий звук, а полоски стружки, образующиеся при работе инструмента, толстые и нестабильные.
Вибрация может привести к ухудшению качества поверхности, неравномерной глубине резания и даже появлению зазубрин на инструменте. В тяжелых случаях это может привести к катастрофическому выходу из строя самой машины.
Вибрация вызвана дисбалансом между силами резания, действующими на заготовку, и моментами, создаваемыми силами резания, измеренными на равных расстояниях.
Энергия, создаваемая этим дисбалансом, регулярно дублирует себя, вызывая резонансные волны, которые вибрируют между этими двумя точками инерции, что приводит к вынужденным гармоническим колебаниям, известным как вибрация.
Скорость и интенсивность этой вибрации зависят от многих факторов, таких как тип обрабатываемого материала, скорость подачи, степень жесткости станка и соответствие режущего инструмента, используемого для производственных операций.
Машинистам важно понимать, как выявить потенциальные причины вибрации и как уменьшить ее, прежде чем может произойти катастрофический отказ.
Вот некоторые распространенные решения, которые часто используются для уменьшения или устранения вибраций при фрезеровании и сверлении:
- Регулировка оборотов шпинделя
- Оптимизация рабочих параметров
- Используйте более прочные конструкции с более мощными инструментами, например, более прочные шпиндели на жестких рамах.
- Увеличение глубины резания или стружкоотдачи
- Балансировка режущего инструмента перед установкой
- Смазка всех движущихся частей, соответствующих обрабатываемым материалам.
Типы вибрации при обработке
При обработке на станках с ЧПУ вы можете столкнуться в основном с двумя видами вибрации. Некоторые из них заключаются в следующем:
Инструмент дребезжит
Обычно вибрация возникает при резке фрезами с ЧПУ. Приступают к обрезке и по мере передачи вибрации на заготовку добавляют разные особенности. Из-за этого инструмент и заготовка начинают скользить друг по другу, из-за чего дребезжание усиливается.
Дребезжание заготовки
Если неправильно положить заготовку на рабочий стол фрезерного станка, то иногда могут возникнуть смещения и вибрации. В результате тонкая стенка заготовки может начать дрожать при движении к режущему инструменту.
Важно помнить, что часто трудно избежать некоторого вибраций. Поверхность заготовки может поцарапаться, если вибрация при фрезеровании превышает 100 мкм. Однако, если вы заботитесь о качестве своего результата, вам, вероятно, следует подумать о том, чтобы что-то сделать с вибрацией между инструментом и заготовкой.
Ниже мы рассмотрим несколько стратегий по сокращению болтовни.
Причины вибрации при обработке
Вибрация при механической обработке — это тип вибрации, которая возникает во время операций резки металла и приводит к ухудшению качества поверхности и снижению срока службы инструмента. Хотя болтовню бывает трудно обнаружить, поскольку она непредсказуема и очень непродолжительна, правильные методы анализа и предотвращения могут помочь уменьшить или даже устранить ее.
Вибрация обычно вызвана нестабильностью процесса резки. Это может произойти из-за различных факторов, включая износ инструмента или отклонение от высоких скоростей подачи или сил резания, несбалансированную режущую кромку или форму зуба из-за неправильных углов заточки или неравной длины канавки, недостаточный поток СОЖ, неправильные методы зажима заготовки, недостаточную жесткость станка, и несимметричные условия измельчения материала.
На вибрацию инструмента также могут влиять его передний угол, радиус при вершине и задний угол, а также состав материала заготовки. Износ инструмента также может быть фактором, способствующим вибрации, и его не следует игнорировать слишком долго, поскольку он нарушает условия стабильной обработки.
Если условия обработки остаются неизменными в течение длительного времени после первого использования нового инструмента, то может возникнуть вибрация из-за чрезмерного износа поверхности инструмента, который теперь имеет несбалансированную режущую кромку или форму зуба по сравнению с тем, что было до первоначального использования.
Поэтому важно регулярно проверять инструменты во время их использования и проверять их на соответствие принятым допускам, как указано в различных инструкциях по стандартам обработки, таких как рекомендации по коду формы обозначения инструмента ISO 13399 уровня 1A.
Правильное обслуживание инструмента имеет важное значение для предотвращения ложных показаний, вызванных изменениями геометрии режущей кромки со временем, что в противном случае могло бы привести к чрезмерным вибрациям во время операций обработки, что может привести к вибрации, возникающей при каждом разрезе обрабатываемого материала заготовки.
Влияние вибрации на обработку
Вибрация — нежелательное, а иногда и опасное явление при механической обработке, которое может привести к ухудшению качества поверхности, бракованию заготовки, поломке инструмента и повышенному шуму станка. Так что же такое болтовня, что ее вызывает и что можно сделать, чтобы ее устранить?
Вибрация — это колебания режущего инструмента по поверхности материала, возникающие в результате различных проблемных участков в процессе обработки. Это происходит из-за динамического характера сил резания, действующих на резец, в результате периодического взаимодействия между условиями станка и геометрией заготовки.
Общие эффекты болтовни включают в себя:
- Несоосность режущего инструмента и заготовки.
- Плохая балансировка шпинделя или нарушения скорости его вращения вызваны внешними факторами, такими как потоки воздуха.
- Несовершенства геометрии инструмента, такие как нетипичный передний угол или однородность, также могут привести к вибрациям или отклонению инструмента под действием высоких сил резания.
Существует несколько способов уменьшения вибраций при механической обработке, о которых речь пойдет ниже.
Стратегии предотвращения или уменьшения вибрации при обработке
Вибрация — распространенная и потенциально разрушительная проблема, которая может повлиять на процесс обработки. Обычно вибрация, вызванная дисбалансом режущего инструмента, вызывает нежелательную вибрацию заготовки и режущего инструмента во время резки. Вибрация может отрицательно сказаться на сроке службы инструмента и качестве детали.
Чтобы уменьшить или устранить болтовню, можно использовать несколько стратегий, таких как:
- Регулировка скорости: Замедление скорости вращения шпинделя и уменьшение глубины резания может помочь уменьшить вибрацию.
- Замедление темпов ускорения: Уменьшение скорости ускорения может помочь минимизировать вибрацию при запуске цикла обработки и переходе между проходами по другой оси.
- Использование различных скоростей резания или подач: За счет использования двух разных скоростей или подач на противоположных сторонах инструмента создается асинхронное движение, которое помогает гасить вибрации, создаваемые другими источниками, такими как приводные двигатели или изгиб рамы машины.
- Использование методов балансировки самих инструментов, таких как методы балансировки оборотов с помощью бандажного носа: Эта стратегия снижает вибрацию инструмента за счет противодействия поверхностным силам от несбалансированных режущих инструментов, особенно тех, которые имеют в своем составе несколько лезвий.
- Учитывая другие области, которые могут способствовать вибрации, включая жесткость цанги, структурные характеристики компонентов машины, неправильное угловое выравнивание шпинделей по осям XYZ и т. д.: Подобно тому, как обнаружены источники машинного шума в других отраслях (например, в автомобильной промышленности), размышление над всеми аспектами конструкции станков часто может привести к решениям, ранее непредвиденным как машинистами, операторами, так и инженерами!
- Регулярно проверяйте центровку станка и убедитесь, что шпиндель эффективно сбалансирован: Осмотрите оба подшипника шпинделя, чтобы убедиться, что они не перегружены работой и не склонны к преждевременному выходу из строя из-за неправильной смазки или накопления загрязнений.
- Помимо вышесказанного, обратите внимание на условия за пределами вашей мастерской: Примите соответствующие меры для снижения вибраций, вызванных суровыми внешними температурами, погодными условиями и т. д., поскольку все это может привести к ухудшению стабильности резания на любом токарном или фрезерном станке.
Выбор и настройка инструмента для предотвращения или уменьшения вибрации
Одним из наиболее важных этапов в организации операции механической обработки является инструментом выбор и настройка. Когда дело доходит до уменьшения или устранения вибрации, выбор и настройка инструмента могут иметь большое значение. Режущая кромка должна быть острой, чистой, правильной формы и размера, должным образом закаленной и отшлифованной в соответствии с применением.
Передние углы должны быть положительными, чтобы обеспечить хороший отвод стружки. Важно убедиться, что инструмент имеет правильный угол спирали, если он используется для высокоскоростных операций, чтобы обеспечить эффективную эвакуацию стружки из между канавками.
Там, где это возможно, следует использовать антивибрационную систему для гашения вибраций, вызванных высокими скоростями/подачами, используемыми во время операций обработки. Такой подход предполагает использование «пассивных» виброгасителей, таких как молибденовая резина, вместо твердых металлических режущих инструментов или более тяжелых материалов, чувствительных к вибрационным частотам.
Сотрудники также должны быть проинструктированы о правильных методах обработки, которые могут помочь уменьшить вибрацию кругов/инструментов, обеспечивая при этом безопасную рабочую среду на каждом этапе процесса.
При настройке операции также важно учитывать динамику станка, например, механическую плотность и ослабленность деталей станка, характеристики движения шпинделя, а также настройки клина, которые определяют ходы для замены компонентов или переключения между деталями после завершения цикла обработки, называется точностью позиционирования.
Чтобы уменьшить вибрацию и сохранить единообразие во время операций, включающих процессы, состоящие из нескольких деталей, для создания согласованных моделей/прототипов.
Вообще говоря, затягивание винтов поможет предотвратить чрезмерную вибрацию во время обработки. Это помогает держать болтовню под контролем; однако применение слишком большого усилия может принести больше вреда, чем пользы. Таким образом, правильные количества должны быть проверены/определены с помощью металлических щупов в соответствии с размерами заготовки, прежде чем наносить их непосредственно на шпиндели и другие пластиковые конструкции станины внутри станков соответственно.
Таким образом, не возникает какой-либо формы деформации на станинах, что приводит к проблемам при установке в соответствующие зажимы и выполнении необходимых для этого обязанностей, что впоследствии приводит к повреждению дорогих металлических насадок и, соответственно, геометрии резания, что приводит к неудовлетворительному бракованию конечной продукции. случайно.
Конечная цель – иметь возможность:
- Всегда создавайте безупречные детали с минимальным временем простоя и меньшим процентом брака.
- При необходимости возникают вопросы, на которые нужно ответить быстро, с соблюдением всех стандартов и сроков. Кроме того, вопрос, на который необходимо быстро ответить, — это удовлетворенность клиентов.
- Таким образом, поддержанием звездной репутации гордились, со временем отклоняясь от вероятностей отказа продуктов и тщательно заменяя их обратно.
- Кроме того, тщательно, часто и добросовестно поддерживайте предыдущие контрольные показатели.
- Получение гарантийного покрытия с гарантией
- Постоянное восхитительное отправление получалось бесподобно красиво.
- Выполнение надлежащих потребностей требовало прилично
- Обеспечение непрерывного создания фантастических историй успеха.
Преимущества предотвращения или уменьшения вибрации при обработке
Вибрация, иногда называемая «вибрацией», — это нежелательное явление, которое возникает в процессах обработки, таких как фрезерование, сверление и точение. Оно оказывает множество негативных эффектов на готовую деталь, так как может вызвать проблемы с отделкой поверхности из-за отклонения инструмента и привести к низкой точности детали из-за вибрации. Также страдает производительность, так как при вибрации снижается производительность. В крайних случаях компонент может быть полностью отбракован из-за вибрации.
Преимущества уменьшения или предотвращения вибрации в процессах обработки многочисленны. Это позволяет добиться более гладкой поверхности компонентов и повысить точность деталей, что приводит к более стабильному качеству продукции и повышению удовлетворенности клиентов.
Кроме того, это уменьшает отклонение инструмента и сокращает время цикла, что помогает повысить производительность и снизить общие затраты, связанные с операциями обработки.
Кроме того, меньший износ инструментов предотвращает отказы, связанные с износом, а более длительный срок службы инструментов приводит к снижению затрат на частую замену инструментов, что в конечном итоге может сократить время простоев во время периодического технического обслуживания.
В целом, уменьшение или предотвращение вибрации в процессе обработки имеет как непосредственные преимущества, такие как повышение производительности, так и экономию средств. Таким образом, это должно быть приоритетом для производственных групп, стремящихся поставлять высококачественные детали по эффективным затратам, что в конечном итоге приведет к повышению удовлетворенности клиентов и повышению эффективности всей их деятельности.
Часто задаваемые вопросы (FAQ):
Каковы причины вибрации при механической обработке?
На возникновение вибрации при обработке могут влиять различные факторы, в том числе конструкция инструмента, условия резания и жесткость станка.
Каковы последствия вибрации при механической обработке?
Вибрация, возникающая во время обработки, может иметь серьезные последствия, включая сокращение срока службы инструмента, увеличение времени цикла и снижение качества детали.
Как жесткость станка может помочь предотвратить вибрацию при обработке?
Вибрация менее вероятна на станке с более высокой степенью жесткости, поскольку он лучше выдерживает силы резания, возникающие в процессе обработки.
Как параметры резки могут помочь предотвратить вибрацию при обработке?
При механической обработке минимизировать вибрацию лучше всего можно путем регулирования параметров резания, таких как скорость подачи, скорость резания и глубина резания, до тех пор, пока они не станут оптимальными.
Какие методы активного или пассивного контроля вибрации существуют для уменьшения вибраций при механической обработке?
Модальный анализ и использование демпфирующих материалов — два примера активных и пассивных подходов к контролю вибрации, которые можно использовать для уменьшения вибраций при механической обработке. Оба эти метода могут применяться как активно, так и пассивно.
Как изменяется вибрация в зависимости от типа выполняемой операции обработки? (ч3)
Поскольку скорости резания при высокоскоростном фрезеровании и токарной обработке намного выше, чем при обычных процедурах обработки, вибрация может быть особенно проблематичным аспектом этих процессов.
Каковы наилучшие методы предотвращения или уменьшения вибрации при механической обработке? (ч3)
Изменение геометрии резания, использование станка с более высокой степенью жесткости, оптимизация параметров резания и применение методов активного или пассивного контроля вибрации — вот некоторые из лучших методов, которые можно использовать при механической обработке, чтобы избежать или уменьшить вибрацию.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что вибрация при обработке вызвана различными вибрациями, которые могут возникать в процессе резания и оказывать негативное влияние на производительность и точность. Самый эффективный способ уменьшить или избежать болтовни — это в первую очередь принять меры по ее предотвращению.
Это может включать:
- Выбор острого инструментального материала с малым передним углом;
- Увеличение жесткости инструмента за счет использования более жесткого держателя инструмента и увеличения скорости шпинделя;
- Установка противовесов, демпфирующих материалов и устройств частотной настройки вдоль направляющих станка.
- Использование методов активного управления, таких как активное гашение вибрации;
- Поддержание устойчивости машины при правильном обслуживании и смазке;
- Балансировка веса заготовки с помощью дополнительных опор или приспособлений;
- Использование инструментов с несколькими режущими кромками или инструментов с удлиненной вершиной;
- Воспользуйтесь преимуществами современных функций CAM-программного обеспечения, которые уменьшают нежелательные помехи во время обработки.
Соблюдение этих методов приведет к увеличению продуктивного времени за счет снижения вибрации при резке.
