Вибрацията е често срещан и обезпокоителен проблем по време на обработката на метални части с ЦПУ. Като опитен доставчик на метални части с ЦПУ съм се сблъсквал с този проблем и съм го разглеждал много пъти. В този блог ще споделя някои ефективни стратегии за намаляване на вибрациите по време на обработка на метални части с ЦПУ, което може значително да подобри качеството на частите и да увеличи ефективността на процеса на обработка.
Разбиране на причините за вибрациите
Преди да се задълбочим в решенията, от решаващо значение е да разберем основните причини за вибрациите при обработката на метални части с ЦПУ. Има основно три вида вибрации при машинната обработка: свободна вибрация, принудителна вибрация и самовъзбуждаща се вибрация.
Свободна вибрация обикновено възниква, когато системата е нарушена първоначално и след това вибрира свободно, без каквато и да е външна сила, действаща непрекъснато. Например, когато режещ инструмент внезапно удари твърда точка в метала, това може да причини краткотрайна свободна вибрация.
Принудителната вибрация се причинява от външни периодични сили. При обработката с ЦПУ въртенето на шпиндела, движението на захранващата система и самата сила на рязане могат да генерират периодични сили. Например, небалансиран инструмент или детайл върху шпиндела може да създаде центробежна сила, която причинява принудителни вибрации.
Самовъзбуждащата се вибрация, известна още като бърборене, е най-трудна за справяне. Това се случва, когато самият процес на рязане генерира сила, която поддържа вибрациите. Бъркането може да доведе до лошо покритие на повърхността, износване на инструмента и дори повреда на машинния инструмент.
Избор на инструменти и оптимизация
Един от най-ефективните начини за намаляване на вибрациите е чрез правилен избор и оптимизиране на инструменти.
Първо изберете правилния материал за инструмента. Инструментите от високоскоростна стомана (HSS) са подходящи за нискоскоростна обработка, докато карбидните инструменти са по-подходящи за високоскоростна обработка. Твърдосплавните инструменти имат по-висока твърдост и устойчивост на износване, което може да намали силата на рязане и по този начин вибрациите.
Второ, помислете за геометрията на инструмента. Наклоненият ъгъл, ъгълът на хлабина и радиусът на режещия ръб на инструмента влияят върху силата на рязане и вибрациите. По-големият наклонен ъгъл може да намали силата на рязане, но също така може да отслаби здравината на режещия ръб. Следователно трябва да се намери баланс. Освен това, остър режещ ръб може да намали триенето между инструмента и детайла, което помага за намаляване на вибрациите.
Трето, покритието на инструмента също може да играе важна роля. Покрития като титанов нитрид (TiN), титанов карбонитрид (TiCN) и алуминиев титанов нитрид (AlTiN) могат да подобрят устойчивостта на износване и да намалят триенето на инструмента. Това може да доведе до по-стабилен процес на рязане и по-малко вибрации.
Поддръжка и калибриране на машинни инструменти
Добре поддържаният и калибриран машинен инструмент е от съществено значение за намаляване на вибрациите.
Редовно проверявайте и поддържайте шпиндела. Шпинделът е сърцето на CNC машината и всеки дисбаланс или разместване може да причини значителни вибрации. Редовно проверявайте лагерите на шпиндела за износване и смазване. Ако лагерите са износени, сменете ги незабавно. Освен това се уверете, че шпинделът е правилно балансиран. Можете да използвате машина за динамичен баланс, за да балансирате шпиндела и прикрепените инструменти.
Проверете линейните водачи и сферичните винтове. Тези компоненти са отговорни за линейното движение на машинния инструмент. Всеки луфт или износване на линейните водачи или сферичните винтове може да доведе до вибрации. Почиствайте ги и ги смазвайте редовно и регулирайте предварителното натоварване, ако е необходимо.
Редовно калибрирайте машинния инструмент. Използвайте прецизни измервателни уреди, за да проверите точността на позициониране и повторяемостта на машинния инструмент. Всяко отклонение от посочените стойности трябва да се коригира незабавно.
Фиксиране на детайла
Правилното фиксиране на детайла е от решаващо значение за намаляване на вибрациите по време на обработка.
Детайлът трябва да бъде здраво закрепен към масата на машината или приспособлението. Всяко движение или разхлабване на детайла по време на обработка може да причини вибрации. Използвайте подходящи скоби, менгемета или приспособления, за да закрепите детайла. Уверете се, че силата на затягане е равномерно разпределена, за да избегнете деформация на детайла.
Помислете за местоположението на точките на затягане. Точките на затягане трябва да са разположени близо до зоната на рязане, за да се минимизират вибрациите. Внимавайте обаче да не пречите на пътя на режещия инструмент.
Ако е възможно, използвайте приспособление, което осигурява опора на детайла от много страни. Това може да увеличи твърдостта на обработвания детайл и да намали вибрациите.
Оптимизиране на параметрите на рязане
Оптимизирането на параметрите на рязане е друга важна стратегия за намаляване на вибрациите.
Скоростта на рязане, скоростта на подаване и дълбочината на рязане влияят върху силата на рязане и вибрациите. Като цяло увеличаването на скоростта на рязане и намаляването на скоростта на подаване и дълбочината на рязане може да намали силата на рязане и вибрациите. Това обаче трябва да се балансира с ефективността на обработката.
Например, при груба обработка може да се използва относително висока скорост на подаване и дълбочина на рязане за бързо отстраняване на по-голямата част от материала. Но при крайната обработка трябва да се използват по-ниски скорости на подаване и дълбочина на рязане, за да се постигне по-добро покритие на повърхността и намаляване на вибрациите.
Също така вземете предвид посоката на рязане. Рязане в посока, която е успоредна на зърното на метала, може да намали силата на рязане и вибрациите в сравнение с рязането напречно на зърното.
Амортисьорни устройства
Използването на амортизационни устройства също може да помогне за намаляване на вибрациите.
Предлагат се различни видове амортисьори, като пасивни и активни амортисьори. Пасивните амортисьори, като гумени подложки или вискоеластични материали, могат да абсорбират енергията на вибрациите и да намалят амплитудата на вибрациите. Те са прости и рентабилни, но ефективността им на затихване е ограничена.
Активните амортисьори, от друга страна, могат да регулират силата на затихване според характеристиките на вибрациите. Те обикновено се състоят от сензори, контролери и изпълнителни механизми. Сензорите отчитат вибрациите, контролерите анализират данните, а задвижващите механизми генерират противодействаща сила, за да отменят вибрациите. Активните амортисьори са по-ефективни, но и по-скъпи.
Казуси от практиката
Позволете ми да споделя няколко примера от практиката, за да илюстрирам ефективността на тези стратегии.
В един проект ние обработвахме комплексCNC обработка на метални частис изискване за висока точност. Първоначално се натъкнахме на силно трептене по време на процеса на обработка, което доведе до лошо покритие на повърхността и прекомерно износване на инструмента. След като анализирахме проблема, оптимизирахме геометрията на инструмента, като увеличихме наклонения ъгъл и използвахме по-остър режещ ръб. Също така коригирахме параметрите на рязане, като намалихме скоростта на подаване и дълбочината на рязане. В резултат на това вибрациите бяха значително намалени и повърхностното покритие на детайла беше подобрено.
В друг случай обработвахмеCNC режещи части за огъване на ламарина. Заготовката не е била здраво захваната, което е причинило вибрации по време на процеса на рязане. Ние преработихме приспособлението, за да осигурим по-добра опора и сила на затягане. Освен това използвахме пасивен амортисьор за абсорбиране на вибрационната енергия. След тези подобрения вибрациите бяха елиминирани и точността на обработка беше значително подобрена.
И накрая, при обработкаCNC 4-осова обработка на метални части, установихме, че шпинделът е небалансиран, което води до принудителни вибрации. Използвахме машина за динамичен баланс, за да балансираме шпиндела и прикачените инструменти. Тази проста настройка намали вибрациите и подобри цялостната производителност на процеса на обработка.
Заключение
Намаляването на вибрациите по време на CNC обработка на метални части е сложна, но постижима задача. Чрез разбиране на причините за вибрациите и прилагане на стратегиите, споменати по-горе, като избор на инструмент и оптимизация, поддръжка и калибриране на машинния инструмент, фиксиране на детайла, оптимизиране на параметрите на рязане и използване на амортизационни устройства, можем значително да намалим вибрациите и да подобрим качеството и ефективността на процеса на обработка.
Ако търсите висококачествени CNC метални части с минимални вибрации по време на обработка, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашият опитен екип може да предостави персонализирани решения, за да отговори на вашите специфични изисквания. Свържете се с нас днес, за да започнем дискусия за доставка и ни позволете да работим заедно, за да постигнем целите ви за обработка.
Референции
- Алтинтас, Й. (2000). Автоматизация на производството: механика на металорежещи машини, вибрации на машинни инструменти и проектиране с ЦПУ. Cambridge University Press.
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS (2006). Теория и практика на рязане на метал. CRC Press.
- Wang, Y., & Zhang, Y. (2018). Анализ и потискане на вибрациите при CNC обработка: Преглед. Международен журнал за металорежещи машини и производство, 129, 1 - 16.