Устранение вибрации при обработке:причины, предотвращение и оптимизация

Вибрация при механической обработке возникает практически во всех производственных процессах. Тяжелые машины, используемые в производстве, создают сильную вибрацию, что приводит к ухудшению качества поверхности и снижению точности размеров.

Машинистам приходится иметь дело с этой нежелательной вибрацией в различных процессах, таких как токарная обработка с ЧПУ, фрезерование или сверление. Однако понимание вибрации оборудования и ее причин, а также знание того, как ее избежать, было бы полезно, поскольку помогает предотвратить простои, которые ужасны для бизнеса.

В этой статье обсуждается определение болтовни, виды болтовни, ее последствия и способы ее избежать.

Что такое болтовня при обработке?

Вибрация при механической обработке – это нежелательная вибрация, возникающая при резке или сверлении деталей. Вибрация возникает из-за вибрационного дисбаланса заготовки и инструмента, многократно перемещающихся относительно друг друга. Вибрация возникает, когда обрабатываемая деталь и режущий инструмент движутся в противоположных направлениях, вызывая изменение режущей нагрузки обрабатывающего инструмента за один оборот.

Это может быть связано с неправильным проектированием производства или неподходящим инструментом. Вибрация обычно вызывает громкий шум и видимую волнистость на поверхности обрабатываемых деталей. Механическая болтовня бывает двух видов, а именно:

• Резонировать с вибрацией
• Безрезонансная вибрация.

Нерезонансная вибрация возникает в результате использования неодинаково изношенного инструмента на заготовках. Эта вибрация часто постоянна на протяжении всего цикла обработки и вызвана механическими причинами, которые легко обнаружить.

С другой стороны, резонансная вибрация возникает на определенных этапах траектории инструмента, например при обработке вогнутых углов.

Типы вибрации при обработке

Существует два основных типа вибрации, с которыми можно столкнуться при обработке на станках с ЧПУ. Они включают в себя следующее:

Вибрация инструментов

Как правило, фрезерные станки с ЧПУ вибрируют во время операций резки. Они начинают обрезку, передавая вибрацию на заготовку и придавая ей различные свойства. В результате инструмент и заготовка начинают скользить друг по другу, в результате чего вибрация значительно увеличивается.

Движение детали

Иногда, если неправильно закрепить заготовку на рабочем столе фрезерного станка, это может привести к некоторым смещениям и вибрациям. Как следствие, тонкая стенка заготовки может начать вибрировать при ее передаче на режущий инструмент.

Важно отметить, что некоторые болтовни часто неизбежны. Если вибрация, возникающая во время обработки, превышает 100 мкм, на поверхности вашей заготовки могут появиться царапины. Однако было бы лучше, если бы вы подумали о том, чтобы что-то сделать с болтовней инструмента и заготовки ради качества вашего продукта. Ниже мы обсудим, как избежать болтовни.

Каковы последствия вибрации при обработке?

Вибрация при обработке, если ее оставить без контроля, может привести к различным пагубным последствиям, например, к снижению эффективности обработки. Вот некоторые из них:

Уменьшение срока службы инструмента

Режущие инструменты не могут выдержать вибрационные воздействия от ударов инструментов о заготовки. Эти резкие эффекты могут привести к сколам и затуплению режущего инструмента, что приведет к повреждению качества поверхности разрезаемых деталей. Кроме того, это снижает срок службы инструмента и эффективность резания, а замена инструмента обходится дорого.

Сокращение срока службы машины

Станок, используемый в различных компонентах обработки, состоит из различных частей, поэтому при наличии вибрации эти компоненты вибрируют с одинаковой частотой. Шпиндель и другие важные элементы, обеспечивающие движение по разным осям, могут начать изнашиваться быстрее, чем предполагалось. В результате вибрация станка подвергает компоненты машины чрезмерной нагрузке, и если ее не контролировать, это может снизить эффективность обработки и привести к простою.

Плохое качество поверхности

Вибрация при механической обработке влияет на эстетические свойства заготовки и в экстремальных ситуациях может снизить ее допуски. Одним из наиболее очевидных последствий вибрации машины является плохая шероховатость поверхности. Вибрация вызывает видимую волнистость на поверхности, что ухудшает качество и долговечность детали.

Пониженная точность размеров

Когда режущий инструмент вибрирует во время обработки на станке с ЧПУ, он сбивается с траектории, заданной CAM. Однако это отклонение может привести к плохой подгонке деталей. Эти детали могут быть слишком тугими, слишком длинными, слишком короткими или слишком свободными из-за неточных размеров.

Производственные компании используют различные методы, чтобы минимизировать вибрацию при обработке и обеспечить хорошее состояние заготовок и режущих инструментов. Вот некоторые из этих шагов, позволяющих уменьшить вибрацию во время обработки на станке с ЧПУ:

Оптимизация стратегии обработки

Степень контакта фрезы с заготовкой варьируется при обычном фрезеровании. На фрезу регулярно воздействует избыточная сила при ее движении по траектории. Поэтому лучший способ уменьшить болтовню — добиться регулярной траектории движения инструмента. Альтернативно вы можете уменьшить глубину реза.

Также попробуйте пересмотреть конфигурацию шпинделя. Например, если причиной вибрации станка является резонансная вибрация, увеличьте или уменьшите скорость вращения станка на 5 %, и это сведет к минимуму возникающие резонансные вибрации. Обратите внимание, что некоторые программы CAM имеют функции, позволяющие последовательно изменять скорость шпинделя. Большинство производителей используют эту функцию из-за ее универсальности.

Примите правильный подход к работе

Сбалансированные станки имеют лучшую регулировку. Несколько факторов, таких как неправильное положение и фиксация, являются основными причинами вибраций при обработке на станках с ЧПУ. Однако держатель инструмента с торцевой поверхностью и ленточным контактом помогает обеспечить максимальную жесткость во время обработки. В результате качество поверхности компонентов не ухудшается даже на самых низких оборотах.

Вам также необходимо проверить, оказывают ли тиски станка, вакуумный стол, патрон или другое удерживающее устройство достаточное давление на заготовку, чтобы она оставалась твердой и неподвижной.

Однако, рассматривая возможность использования приспособлений и приспособлений для оказания необходимого зажимного давления, не зажимайте только один конец вытянутой тонкой заготовки. Тонкостенным деталям довольно сложно поглощать удары. В результате наполнители повышают их общую жесткость и уменьшают вибрацию. Задняя бабка или подобная устойчивая опорная рама являются идеальным вариантом для таких компонентов.

Используйте правильный режущий инструмент

Использование правильного режущего инструмента помогает избежать вибрации при обработке. Некоторые режущие инструменты создают больше вибраций, чем другие. Устранить вибрацию инструмента, в отличие от заготовки, непросто. В результате при выборе любого инструмента вам следует учитывать следующие факторы:

• Покрытие инструмента
• Правильная геометрия носителя
• Соотношение сторон инструмента

Машинисты и инженеры часто используют самый большой станок, который хорошо подходит, если соответствует техническим характеристикам. Чем тверже фреза, тем меньше вероятность ее вибрации. Длинные или тонкие инструменты часто отклоняются. Следовательно, рассмотрите возможность выбора более коротких инструментов с наибольшим диаметром.

Однако сочетание различных инструментов с канавками различной формы — наиболее эффективный способ минимизировать вибрацию при обработке. Кроме того, рассмотрите возможность уменьшения выступающих из держателя инструментов и их плотной фиксации. После этого машинная болтовня станет менее вероятной.

Убедитесь, что ваши фрезы имеют острые лезвия, которые минимизируют силу резания фрезерных станков с ЧПУ. Всегда следует учитывать стабильность среды обработки и своевременное обслуживание резака. Аналогичным образом, крайне важно применять правильное и постоянное давление инструмента, чтобы обеспечить равномерную нагрузку стружки.

Определите идеальную траекторию инструмента

Фрезерные операции с ЧПУ бывают двух типов – фрезерование вверх и фрезерование вниз. Если вы прикладываете силу резания в том же направлении, что и направление зажима, это может уменьшить вибрацию изогнутых деталей. Часто это важный аспект стрижки, который требует рассмотрения.

Как правило, фрезерные станки с ЧПУ имеют предварительно установленные шариковые винты, которые повышают эффективность и точность станков с ЧПУ. В результате вы можете использовать вертикальный обрабатывающий центр, чтобы предотвратить вибрацию во время процесса резки.

Настройка и обслуживание машины

Как и ожидалось, ваш станок с ЧПУ должен быть установлен на бетонном полу без каких-либо трещин, деформаций и разрывов. Вы должны знать, что расположение вашего станка играет решающую роль в минимизации вибраций, возникающих во время обработки.

Это связано с тем, что упругий, мягкий или поврежденный поток может увеличить дрожание объекта с ЧПУ. Поэтому вам следует рассмотреть возможность использования анкеров и регулируемых ножек, чтобы обеспечить устойчивость устройства ЧПУ и минимизировать вибрацию.

WayKen помогает предоставлять эффективные решения для обработки

Всегда сложно избежать различных мелких проблем в операциях обработки, например, вибраций, которые могут повлиять на конечный результат. Именно тогда вам понадобится эксперт по механической обработке с ЧПУ, который поможет вам справиться с этой проблемой.

Наши механики WayKen, обладающие более чем 20-летним опытом обработки, готовы реагировать и решать любые задачи обработки. От простых до сложных форм мы всегда можем предложить эффективные решения по механической обработке с минимальными затратами. В результате вы можете быть уверены, что получите именно тот продукт, который хотите. Просто загрузите файл САПР сегодня и получите бесплатное ценовое предложение и отзыв DfM.

Заключение

Вибрация – это эффект механической обработки, который приводит к существенному снижению производительности. Это влияет на производительность станка, качество заготовки, режущий инструмент и срок службы станка. Его возникновению способствуют различные факторы:от места установки станка до траектории движения инструмента.

Однако всякий раз, когда вы испытываете сильную вибрацию, тщательно осмотрите ее. Убедитесь, что инструмент и заготовка удерживаются правильно, а параметры обработки настроены правильно, чтобы эффективно снизить вибрацию.

Часто задаваемые вопросы

Что такое вибрации при механической обработке?

Следы вибраций — это дефекты поверхности неправильной формы, оставленные непроворотным при шлифовании кругом, или регулярные следы, образующиеся при точении длинной заготовки на токарном станке из-за вибрации станка.

Что вызывает вибрации при обработке?

Силы резания, создаваемые во время резки, значительно возрастут, если ваш станок имеет чрезмерный износ. Повышенная сила резания обычно приводит к вибрации при резке жесткого материала.

Что вызывает вибрацию вращающегося оборудования?

Наиболее распространенными причинами вибрации или вибрации во вращающемся оборудовании являются смещение, дисбаланс, износ и ослабление крепления. Дисбаланс тяжелой области внутри вращающегося компонента приведет к вибрации, когда несбалансированный груз будет перемещаться вокруг оси машины, создавая централизованную силу.

Как определить вибрацию при обработке?

Обычно слышен стук станка с ЧПУ. Таким образом, опытный оператор станка может успешно определить наличие вибрации по характерному звуку. Кроме того, вибрация при обработке оставляет видимые волнистые следы на поверхности заготовки.