Устранение вибраций: Доказанные стратегии оптимизации установок для более быстрой и чистой обработки

Замедляют ли вибрации (биение) производительность вашего цеха? Мы говорили с экспертами о новом подходе к минимизации вибраций при обработке деталей — чтобы ускорить выпуск продукции и сократить брак.

Чрезмерная вибрация при обработке, или биение (chatter) — враг любой эффективной металлорежущей операции.

Нежелательное дрожание — соответствует относительному движению между заготовкой и режущим инструментом — повышает износ инструментов и станков, и увеличивает вероятность того, что процесс выдаст деталь, не соответствующую спецификациям, говорит Тони Шмитц, профессор механики, авиационного и биомедицинского инжиниринга в Университете Теннесси, Ноксвилл.

Прошлые два года Шмитц и его коллега Дэйв Бартон, ветеран промышленности, работали с командой инженеров в Национальной лаборатории Оук-Ридж над инструментом, помогающим цехам лучше оптимизировать вибрации станков.

«При фрезеровании вращающаяся фреза удаляет стружку», — объясняет Шмитц, который также является совмещенным преподавателем ORNL. Режущая сила растет и падает при каждом вхождении зуба. «Представьте сердечный ритм — зуб входит и выходит из контакта. Именно это подъем и падение силы вызывает вибрацию».

Найти способ разумно снизить биение и поддерживать ритмичный «сердечный ритм» обработки — это не только контроль скорости, но и оптимизация станка пониманием вибрации на вершине режущего инструмента относительно обрабатываемого материала и конкретной установки на каждом станке, объясняет Бартон.

Сложность в том, что у каждой установки «станок-держава-шпиндель» свой уникальный набор резонансных частот. Это делает тестирование каждой конфигурации для конкретной детали критически важным, и часто это трудоемкая работа для цехов. Однако эта информация необходима для нахождения оптимальных режущих режимов без дорогостоящего проб и ошибок.

Узнайте больше о MSC MillMax.

Как цехи обычно минимизируют биение

Для большинства наладчиков и цехов управление биением — процесс проб и ошибок, по сути — гадание, говорит Бартон.

Часто наладчики опираются на рекомендуемые настройки производителей инструментов для снижения биения, или на плотные таблицы скоростей и подач, говорит Шмитц. Затем корректируют настройки по необходимости: «Проблема в том, что эти скорости и подачи из книги или интернета не учитывают динамику вашего станка и установки».

Обычно производители станков и инструментов публикуют параметры на высоких, средних и низких скоростях для режущей скорости и подачи, говорит Джейми Геттлер, директор по инновациям в металлообработке MSC.

На этой основе большинство наладчиков «идут посередине», говорит Геттлер. «Если есть проблемы или биение — снижают до стабильного режима».

С таким подходом цехи обычно проводят пробный прогон для каждого нового материала или детали. Наладчик запускает инструмент по рекомендуемым производителем скорости, подаче и глубине резания, затем интуитивно корректирует каждый параметр за несколько тестовых проходов.

Как работает MSC MillMax:

Нужен ответ на технический вопрос? Спросите команду MSC Metalworking Tech Team в нашем форуме по обработке.

Не редкость, когда цех тратит лучшую часть целой смены на оптимизацию установки перед началом производства деталей, говорит Геттлер. Понятно, почему: стремятся к максимальной продуктивности, контролю отходов и продлению жизни инструмента и станка.

Некоторые цехи ведут подробные журналы и таблицы для разных комбинаций оснастки под конкретные изделия, лишь чтобы обнаружить: в следующий раз та же комбинация дает биение, потому что первоначальные выводы не были надежными или воспроизводимыми. Другие борются с биением ежедневно, используя ручные переопределения или пробуя разные инструменты.

Новая технологическая оснастка для снижения биения

Бартон и Шмитц утверждают: MSC MillMax — инструмент подбора фрезерных параметров, разработанный ими — может сделать оптимизацию быстрее.

Главная забота — как инструмент режет на вершине, объясняет Шмитц. Измерение «специфического вибрационного поведения на вершине инструмента» дает жизненно важные данные для совершенствования каждой комбинации установки. «Можно представить каждую комбинацию держава-шпиндель-станок как имеющую уникальный динамический отпечаток. MillMax позволяет измерить этот отпечаток и наилучшим образом использовать эту комбинацию».

MillMax — небольшой комплект, использующий датчик для сбора данных о вибрационных частотах и представления их в ближайшем к реальному времени на цифровой панели. Вооруженные этой информацией, цех может построить установку, позволяющую наладчикам производить детали на максимально возможной скорости и максимизировать удаление металла, говорит Бартон.

«Мы крепим маленький датчик на вершину инструмента, затем стучим по инструменту инструментированным молотком для получения вибрационных данных», — объясняет он. Существует «миллиарды потенциальных комбинаций фрезерных систем в системе MillMax».

Как только у вас есть установка для конкретной детали на конкретном станке, нет нужды повторять замеры, добавляет Шмитц. Повторно замеряете только при смене вылета инструмента или станка.

«Мы не пытаемся продать конкретный инструмент, а помогаем найти правильный», — говорит Бартон. По сути, «мы — детектор правды», показывающий цеху реальные данные о вибрационной частоте на их уникальных установках или сравнивающий несколько установок. «И мы делаем это за минуты», — добавляет он.

Используете ли вы правильную концевую фрезу для работы? Прочитайте нашу статью «Когда обновить ваши концевые фрезы», чтобы узнать.