Vibracije su čest i problematičan problem tokom CNC obrade metalnih dijelova. Kao iskusan dobavljač CNC metalnih dijelova, susreo sam se i rješavao ovaj problem više puta. U ovom blogu ću podijeliti neke učinkovite strategije za smanjenje vibracija tokom CNC obrade metalnih dijelova, koje mogu značajno poboljšati kvalitet dijelova i povećati efikasnost procesa obrade.
Razumijevanje uzroka vibracija
Prije nego što uđemo u rješenja, ključno je razumjeti korijenske uzroke vibracija u CNC obradi metalnih dijelova. U obradi uglavnom postoje tri vrste vibracija: slobodna vibracija, prisilna vibracija i samopobuđena vibracija.
Slobodna vibracija se obično javlja kada je sistem u početku poremećen, a zatim slobodno vibrira bez ikakve vanjske sile koja djeluje kontinuirano. Na primjer, kada rezni alat iznenada udari u tvrdo mjesto u metalu, to može uzrokovati kratkotrajne slobodne vibracije.
Prisilne vibracije su uzrokovane vanjskim periodičnim silama. U CNC obradi, rotacija vretena, kretanje sistema za uvlačenje i sama sila rezanja mogu generirati periodične sile. Na primjer, neuravnotežen alat ili radni komad na vretenu može stvoriti centrifugalnu silu koja uzrokuje prisilne vibracije.
Najteže je nositi se sa samopobuđenom vibracijom, poznatom i kao brbljanje. Nastaje kada sam proces rezanja stvara silu koja održava vibraciju. Klepetanje može dovesti do loše završne obrade površine, habanja alata, pa čak i oštećenja alatne mašine.
Odabir i optimizacija alata
Jedan od najefikasnijih načina za smanjenje vibracija je pravilan odabir i optimizacija alata.
Prvo odaberite pravi materijal za alat. Alati od brzoreznog čelika (HSS) pogodni su za obradu pri malim brzinama, dok su alati od tvrdog metala prikladniji za obradu velikom brzinom. Alati od tvrdog metala imaju veću tvrdoću i otpornost na habanje, što može smanjiti silu rezanja, a time i vibracije.
Drugo, razmotrite geometriju alata. Ugao nagiba, zazorni ugao i radijus rezne ivice alata utiču na silu rezanja i vibracije. Veći nagibni ugao može smanjiti silu rezanja, ali također može oslabiti snagu rezne ivice. Stoga je potrebno uspostaviti ravnotežu. Osim toga, oštra rezna ivica može smanjiti trenje između alata i radnog komada, što pomaže u smanjenju vibracija.
Treće, premazivanje alata također može igrati važnu ulogu. Premazi kao što su titanijum nitrid (TiN), titanijum karbonitrid (TiCN) i aluminijum titanijum nitrid (AlTiN) mogu poboljšati otpornost na habanje i smanjiti trenje alata. To može dovesti do stabilnijeg procesa rezanja i manje vibracija.
Održavanje i kalibracija alatnih mašina
Dobro održavana i kalibrirana alatna mašina je neophodna za smanjenje vibracija.
Redovno provjeravajte i održavajte vreteno. Vreteno je srce CNC mašine i svaka neravnoteža ili neusklađenost može uzrokovati značajne vibracije. Redovno provjeravajte istrošenost i podmazivanje ležajeva vretena. Ako su ležajevi istrošeni, odmah ih zamijenite. Također, provjerite je li vreteno pravilno izbalansirano. Možete koristiti mašinu za dinamičko balansiranje za balansiranje vretena i pričvršćenih alata.
Pregledajte linearne vodilice i kuglične vijke. Ove komponente su odgovorne za linearno kretanje alatne mašine. Svaki zazor ili habanje linearnih vodilica ili kugličnih vijaka može dovesti do vibracija. Redovno ih čistite i podmazujte i po potrebi podesite predopterećenje.
Redovno kalibrirajte alatnu mašinu. Koristite precizne mjerne instrumente da provjerite tačnost pozicioniranja i ponovljivost alatne mašine. Svako odstupanje od navedenih vrijednosti treba odmah ispraviti.
Fiksiranje radnog komada
Pravilno pričvršćivanje radnog komada je ključno za smanjenje vibracija tokom obrade.
Radni predmet treba biti čvrsto pričvršćen za sto mašine ili učvršćenje. Svako pomicanje ili labav radni komad tokom obrade može uzrokovati vibracije. Koristite odgovarajuće stezaljke, stege ili učvršćivače da pričvrstite radni komad. Uvjerite se da je sila stezanja ravnomjerno raspoređena kako biste izbjegli deformaciju radnog komada.
Razmotrite lokaciju steznih točaka. Tačke stezanja treba da budu locirane blizu područja rezanja kako bi se vibracije svele na minimum. Međutim, pazite da ne ometate putanju reznog alata.
Ako je moguće, koristite učvršćenje koje pruža podršku radnom komadu s više strana. To može povećati krutost radnog komada i smanjiti vibracije.
Optimizacija parametara rezanja
Optimizacija parametara rezanja je još jedna važna strategija za smanjenje vibracija.
Brzina rezanja, pomak i dubina rezanja utječu na silu rezanja i vibracije. Općenito, povećanje brzine rezanja i smanjenje brzine pomaka i dubine rezanja može smanjiti silu rezanja i vibracije. Međutim, ovo treba biti u ravnoteži sa efikasnošću obrade.
Na primjer, kod grube obrade, relativno visoka brzina posmaka i dubina rezanja mogu se koristiti za brzo uklanjanje većeg dijela materijala. Ali kod završne obrade treba koristiti nižu brzinu pomaka i dubinu rezanja kako bi se postigla bolja završna obrada površine i smanjile vibracije.
Također, uzmite u obzir smjer rezanja. Rezanje u pravcu koji je paralelan sa zrnom metala može smanjiti silu rezanja i vibracije u poređenju sa rezanjem po zrnu.
Prigušni uređaji
Korištenje uređaja za prigušivanje također može pomoći u smanjenju vibracija.
Dostupni su različiti tipovi prigušnih uređaja, kao što su pasivni i aktivni amortizeri. Pasivni prigušivači, kao što su gumeni jastučići ili viskoelastični materijali, mogu apsorbirati energiju vibracije i smanjiti amplitudu vibracija. Jednostavni su i isplativi, ali su njihove performanse prigušenja ograničene.
Aktivni prigušivači, s druge strane, mogu prilagoditi silu prigušenja prema karakteristikama vibracija. Obično se sastoje od senzora, kontrolera i aktuatora. Senzori detektuju vibracije, kontroleri analiziraju podatke, a aktuatori generišu kontra-silu da ponište vibraciju. Aktivni amortizeri su efikasniji, ali i skuplji.
Studije slučaja
Dozvolite mi da podijelim nekoliko studija slučaja kako bih ilustrovao efikasnost ovih strategija.
U jednom projektu smo obrađivali kompleksCNC obrada metalnih dijelovasa zahtjevima visoke preciznosti. U početku smo naišli na jake bruke tokom procesa obrade, što je dovelo do loše obrade površine i prekomjernog trošenja alata. Nakon analize problema, optimizirali smo geometriju alata povećanjem nagibnog ugla i korištenjem oštrije rezne ivice. Također smo prilagodili parametre rezanja smanjenjem brzine pomaka i dubine rezanja. Kao rezultat toga, vibracije su značajno smanjene, a površina dijela je poboljšana.
U drugom slučaju, mi smo obrađivaliCNC dijelovi za savijanje lima. Radni komad nije bio čvrsto stegnut, što je izazvalo vibracije tokom procesa rezanja. Redizajnirali smo učvršćenje kako bismo pružili bolju potporu i silu stezanja. Dodatno, koristili smo pasivni prigušivač za apsorpciju energije vibracija. Nakon ovih poboljšanja, vibracije su eliminirane, a preciznost obrade je znatno poboljšana.
Konačno, prilikom obradeCNC 4-osovinska obrada metalnih dijelova, otkrili smo da je vreteno neuravnoteženo, što je dovelo do prisilnih vibracija. Koristili smo mašinu za dinamičko balansiranje za balansiranje vretena i priloženih alata. Ovo jednostavno podešavanje smanjilo je vibracije i poboljšalo ukupne performanse procesa obrade.
Zaključak
Smanjenje vibracija tokom CNC obrade metalnih dijelova je složen, ali ostvariv zadatak. Razumijevanjem uzroka vibracija i primjenom gore navedenih strategija, kao što su odabir i optimizacija alata, održavanje i kalibracija alatnih strojeva, pričvršćivanje radnog komada, optimizacija parametara rezanja i korištenje prigušnih uređaja, možemo značajno smanjiti vibracije i poboljšati kvalitetu i efikasnost procesa obrade.
Ako tražite visokokvalitetne CNC metalne dijelove sa minimalnim vibracijama tokom obrade, mi smo tu da vam pomognemo. Naš iskusni tim može pružiti prilagođena rješenja koja će zadovoljiti vaše specifične zahtjeve. Kontaktirajte nas danas da započnete raspravu o nabavci i dopustite nam da radimo zajedno na postizanju vaših ciljeva obrade.
Reference
- Altintas, Y. (2000). Automatizacija proizvodnje: mehanika rezanja metala, vibracije alatnih mašina i CNC dizajn. Cambridge University Press.
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS (2006). Teorija i praksa rezanja metala. CRC Press.
- Wang, Y., & Zhang, Y. (2018). Analiza i suzbijanje vibracija u CNC obradi: pregled. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 129, 1 - 16.