Frezarea CNC este o metodă puternică și versatilă proces de prelucrare care permite producția de piese precisă și complexă. Cu toate acestea, o problemă comună pe care o întâmpină mașiniștii în timpul frezării CNC este zgomotul. Chatter, în contextul prelucrării, este vibrația sau oscilația nedorită care apare în timpul tăierii. Poate duce la finisaje slabe ale suprafeței, durata de viață redusă a sculei și chiar deteriorarea mașinii. În acest ghid cuprinzător, vom explora cauzele vibrațiilor în frezarea CNC și vom oferi o gamă largă de sfaturi și tehnici pentru a o reduce sau elimina în mod eficient.

Înțelegerea Chatter în frezare CNC

Ce este Chatter în frezarea CNC?

Chatter, în contextul frezării CNC, este un fenomen perturbator și dăunător care apare în timpul procesului de prelucrare. Se manifestă ca vibrații sau oscilații nedorite în mașina unealtă, piesa de prelucrat sau unealta de tăiere. Acest fenomen este adesea caracterizat printr-un zgomot distinct, neplăcut și poate avea implicații grave asupra operațiunilor de prelucrare. Pentru a înțelege mai cuprinzător conversația, să dezvăluim componentele și dinamica sa cheie.

Componentele cheie ale Chatter:

1. Unelte pentru mașini: Mașina unealtă CNC, inclusiv componentele sale structurale, axul și rulments, pot fi o sursă de zgomot dacă le lipsește rigiditatea sau nu sunt întreținute corespunzător.
2. Piesa de prelucrat: Materialul prelucrat și proprietățile sale, cum ar fi duritatea și fixarea, pot influența vibrația.
3. scule: Alegerea sculelor de tăiere, geometria, starea și materialul acestora pot juca un rol semnificativ în apariția vibrațiilor.
4. Parametrii de tăiere: Selectarea parametrilor de tăiere, inclusiv viteza de avans, viteza de tăiere și adâncimea de tăiere, poate afecta stabilitatea procesului de prelucrare.

Dinamica chatterului:

Brumarea apare atunci când există un dezechilibru între forțele care acționează asupra sculei de tăiere și rezistența oferită de materialul piesei de prelucrat. Acest dezechilibru duce la vibrații, care pot duce la o serie de consecințe negative, inclusiv:

• Finisaj slab al suprafeței: Vibrațiile induse de vibrații pot lăsa în urmă finisaje neregulate și rugoase ale suprafeței piesei prelucrate, diminuând calitatea și precizia acesteia.
• Durată de viață redusă a sculei: Oscilațiile constante și rapide ale sculei pot duce la uzura excesivă a sculei și pot scurta semnificativ durata de viață a acesteia.
• Deteriorarea mașinii: Expunerea prelungită la vibrații poate pune în pericol integritatea mașinii CNC în sine. În timp, stresul mecanic acumulat poate duce la reparații costisitoare și timpi de nefuncționare.
• Pierderea productivității: Chatter-ul necesită adesea reducerea vitezei de tăiere sau a avansurilor pentru a atenua problema, ceea ce poate duce la timpi de prelucrare mai lungi și la reducerea productivității generale.

De ce Contează Chatter

Înțelegerea de ce contează vibrațiile este crucială pentru orice operație de frezare CNC. Deși poate părea ca o supărare sau un inconvenient, impactul său se extinde cu mult dincolo de asta. Iată de ce conversația este un motiv de îngrijorare semnificativă:

1. Calitatea piesei finite: Chatter-ul poate compromite grav calitatea și precizia piesei prelucrate. Dacă scopul tău este să produci componente de înaltă precizie, zgomotul poate fi o piedică majoră.
2. Durata de viață a sculei: Vibrațiile induse de vibrații pot duce la uzura și spargerea rapidă a sculei. Aceasta înseamnă costuri crescute de înlocuire a sculelor și întreruperi mai frecvente ale procesului de prelucrare.
3. Integritatea mașinii: Expunerea prelungită la vibrații poate cauza deteriorarea mașinii CNC în sine. Aceasta include uzura componentelor mașinii, deteriorarea axului și alte probleme structurale.
4. Productivitate: Chatter îi obligă pe mașiniști să reducă vitezele de tăiere și avansurile pentru a evita alte probleme. Acest ritm mai lent reduce productivitatea generală și poate duce la întârzieri în finalizarea sarcinilor de prelucrare.
5. Probleme de siguranta: Chatter-ul poate prezenta chiar riscuri de siguranță în atelier. Vibrațiile și instabilitatea pe care le creează pot duce la accidente, ejectarea sculelor sau deteriorarea piesei de prelucrat.

Pe scurt, zgomotul în frezarea CNC nu este doar un zgomot enervant sau o preocupare estetică; este o problemă care poate avea repercusiuni grave atât asupra calității pieselor prelucrate, cât și asupra eficienței generale a procesului de prelucrare. Din fericire, există diverse strategii și tehnici pentru a reduce sau elimina discuția, pe care le vom explora în detaliu pe parcursul acestui articol.

Ce este vibrația de prelucrare?

Vibrația de prelucrare, adesea denumită pur și simplu „vibrație” în contextul proceselor de prelucrare, este o mișcare sau oscilație nedorită și oscilativă care are loc în timpul tăierii sau prelucrării materialelor. Acest fenomen se manifestă ca mișcări rapide înainte și înapoi, de obicei sub formă de vibrații, tremurări sau oscilații, în mașina unealtă, piesa de prelucrat, unealta de tăiere sau o combinație a acestor componente. Vibrația de prelucrare este o problemă comună în diferite procese de prelucrare, inclusiv strunjire, frezare, găurire și șlefuire. Caracteristicile cheie ale vibrațiilor de prelucrare includ:

1. Mișcare nedorită: Vibrația reprezintă o mișcare nedorită în sistemul de prelucrare. Poate duce la instabilitate, afectând precizia și calitatea pieselor prelucrate.
2. Oscilatii repetitive: Vibrația apare de obicei la o anumită frecvență sau frecvențe, ceea ce duce la mișcări repetitive înainte și înapoi. Aceste oscilații pot fi observate în mișcarea piesei de prelucrat, a sculei de tăiere sau a întregii mașini.
3. Zgomot: Vibrația produce adesea un zgomot caracteristic, care poate fi rezultatul mișcării sau vibrării componentelor unul împotriva celuilalt. Acest zgomot poate servi ca un indicator sonor al vibrației.

Vibrația de prelucrare poate avea o serie de efecte negative asupra procesului de prelucrare, inclusiv:

• Finisaj redus de suprafață: Vibrațiile pot duce la finisări neuniforme sau neregulate ale suprafeței pieselor prelucrate, afectând calitatea și precizia acestora.
• Durată de viață scurtă a sculei: Mișcările rapide și neregulate asociate cu vibrațiile pot duce la uzură excesivă și deteriorarea sculei, ceea ce duce la necesitatea schimbării frecvente a sculei.
• Uzura și deteriorarea mașinii: Expunerea prelungită la vibrații poate accelera uzura și deteriorarea componentelor mașinii, inclusiv axurile, rulmenții și elementele structurale.
• Inexactități și variații dimensionale: Vibrațiile pot cauza deformarea piesei de prelucrat sau a sculei, ducând la inexactități și variații dimensionale ale produsului final.

Vibrația de prelucrare este influențată de mai mulți factori, inclusiv de parametrii de așchiere (de exemplu, viteza de avans, viteza de tăiere și adâncimea de tăiere), geometria sculei, proprietățile materialului piesei de prelucrat, rigiditatea mașinii și dinamica sistemului de prelucrare. Reducerea sau eliminarea vibrațiilor este un obiectiv critic în prelucrare, deoarece poate avea un impact semnificativ asupra calității, eficienței și rentabilității procesului de prelucrare. Diferite strategii și tehnici, așa cum s-a discutat în secțiunile anterioare, sunt folosite pentru a aborda și atenua vibrațiile de prelucrare, îmbunătățind astfel performanța generală a operațiunilor de prelucrare.

Cauzele Chatterului

Chatter în frezarea CNC este un fenomen complex influențat de o combinație de factori. Înțelegerea acestor cauze este fundamentală pentru a aborda și atenua în mod eficient discuțiile. Acești factori pot fi clasificați pe scară largă în patru domenii cheie:

1. Factorii mașini-unelte

Caracteristicile și starea mașinii CNC în sine contribuie semnificativ la discuții. Mai mulți factori legați de mașină pot influența apariția chatterului:

A. Rigiditate:

Rigiditate se referă la capacitatea mașinii de a rezista la deformare sau la îndoire în timpul procesului de prelucrare. O mașină mai rigidă este mai puțin predispusă la zgomot. Componentele mașinii, cum ar fi patul mașinii, coloanele și axul, trebuie proiectate și construite având în vedere rigiditatea ridicată. Rigiditatea mașinii asigură condiții stabile de tăiere, reducând probabilitatea de zgomot.

b. Viteza axului:

viteza axului este un factor critic în controlul discuțiilor. Viteza axului ar trebui să fie adecvată materialului piesei de prelucrat și instrumentului de tăiere utilizat. Funcționarea la viteza corectă a axului ajută la prevenirea vibrațiilor prin menținerea unui proces de tăiere stabil și echilibrat.

c. Amortizare:

Unele mașini CNC sunt echipate cu încorporat sisteme de amortizare concepute pentru a absorbi vibrațiile în timpul prelucrării. Aceste sisteme de amortizare ajută la reducerea vibrațiilor, în special în timpul operațiunilor de prelucrare de mare viteză. Investiția într-o mașină cu caracteristici avansate de amortizare poate fi o soluție practică pentru a minimiza vibrațiile.

d. Acuratețe și precizie:

Mașini cu niveluri mai mari de precizie și precizie sunt mai puțin probabil să experimenteze discuții. Precizia mașinii asigură menținerea unor condiții de tăiere consistente, reducând riscul de vibrații și instabilitate în timpul prelucrării.

2. Factorii piesei de prelucrat

Piesa de prelucrat, inclusiv proprietățile materialelor, dimensiunea și fixarea acesteia, pot afecta în mod semnificativ vibrația. Factorii legați de piesa de prelucrat includ:

A. Proprietăți materiale:

proprietățile materialului a materialului piesei de prelucrat sunt considerații cruciale. Duritatea, densitatea și conductibilitatea termică a materialului influențează capacitatea acestuia de a absorbi și disipa căldura generată în timpul prelucrării. Aceste proprietăți fie pot promova condiții stabile de tăiere, fie pot duce la zgomot.

b. Fixarea piesei de prelucrat:

Fixare se referă la modul în care piesa de prelucrat este fixată sau menținută în siguranță în timpul prelucrării. Fixarea corectă este esențială pentru a preveni vibrațiile, deoarece orice mișcare sau vibrație a piesei de prelucrat poate perturba procesul de tăiere. Prinderea în siguranță a piesei de prelucrat asigură stabilitatea și reduce riscul de zgomot.

c. surplus:

surplus este distanța dintre piesa de prelucrat și suportul sculei. Contopiri mai lungi pot amplifica vibrațiile din cauza deflexiunii sporite a sculei. Reducerea proeminenței sau utilizarea unor instrumente mai scurte poate ajuta la atenuarea acestui efect.

3. Factori de scule

Alegerea sculelor de tăiere, starea, geometria și materialul acestora pot avea un impact semnificativ asupra vibrațiilor. Factorii legați de scule de luat în considerare includ:

A. Material instrument:

Selectarea potrivită material pentru scule bazat pe materialul piesei de prelucrat este crucial. Diferitele materiale oferă diferite niveluri de rezistență la uzură și rezistență la căldură. Selectarea corectă a materialului sculei poate reduce uzura sculei și probabilitatea de vibrații.

b. Geometria sculei:

geometria sculei, inclusiv numărul de caneluri, unghiul de greblare și unghiul helixului, pot influența forțele de tăiere și, în consecință, vibrația. Geometriile sculelor care asigură un control mai bun al așchiilor și reduc forțele de tăiere sunt de preferat pentru materialele predispuse la vibrații.

c. Starea sculei:

starea sculelor de tăiere joacă un rol semnificativ în apariția chatterului. Uneltele uzate sau deteriorate sunt mai susceptibile de a provoca vibrații. Inspecția și întreținerea regulată a sculelor sunt esențiale pentru a vă asigura că uneltele sunt în stare optimă.

4. Parametrii de tăiere

Selectarea parametrilor de tăiere, cum ar fi viteza de avans, viteza de tăiere și adâncimea de tăiere, afectează direct apariția vibrațiilor. Factorii legați de parametrii de tăiere includ:

A. Rata de hranire:

An rata de alimentare inadecvată care este prea mare poate duce la forțe de tăiere excesive și, ulterior, la zgomot. Echilibrarea vitezei de avans cu alți parametri de tăiere este esențială pentru a preveni vibrațiile.

b. Viteza de taiere:

viteza de taiere trebuie selectat corect în funcție de materialul și sculele utilizate. O viteză de tăiere necorespunzătoare, indiferent dacă este prea mare sau prea mică, poate duce la zgomot. Viteza corectă de tăiere depinde de factori precum tipul de material, materialul sculei și geometria sculei.

c. Adâncimea de tăiere:

adâncimea tăieturii afectează sarcina de așchii și forțele care acționează asupra sculei. O tăietură adâncă poate supraîncărca unealta, ceea ce duce la vibrații și vibrații. Reducerea adâncimii de tăiere poate ajuta la prevenirea vibrațiilor, în special la prelucrarea materialelor dificile. Înțelegerea interacțiunii acestor factori și a impactului lor specific asupra vibrațiilor este crucială pentru dezvoltarea strategiilor eficiente pentru a minimiza sau elimina acest fenomen dăunător în timpul frezării CNC. În secțiunile următoare, vom aborda diverse strategii și cele mai bune practici pentru reducerea discuțiilor prin abordarea acestor cauze fundamentale.

Strategii pentru reducerea chatterului

Chatter-ul în frezarea CNC poate fi o provocare persistentă, dar există numeroase strategii și tehnici eficiente pentru a le minimiza sau elimina. Aceste strategii cuprind îmbunătățiri ale mașinilor-unelte, pregătirea corectă a piesei de prelucrat, selecția și întreținerea sculelor, optimizarea parametrilor de așchiere, planificarea traseului sculei, tehnicile de amortizare și utilizarea sistemelor de monitorizare și control. Să explorăm fiecare dintre aceste strategii în detaliu:

1. Îmbunătățiri pentru mașini-unelte

Îmbunătățirea mașinii CNC în sine este o modalitate eficientă de a reduce vibrațiile. Iată câteva abordări de luat în considerare:

A. Trecerea la o mașină mai rigidă:

Dacă mașina dvs. actuală nu are rigiditate și stabilitate, luați în considerare trecerea la una mai robustă. O mașină rigidă minimizează deformarea și poate atenua eficient vibrațiile în timpul procesului de prelucrare, reducând probabilitatea de vibrații.

b. Sisteme de amortizare:

Unele mașini sunt echipate cu încorporat sisteme de amortizare concepute pentru a absorbi vibrațiile. Aceste sisteme sunt utile în special pentru reducerea vibrațiilor în timpul prelucrării de mare viteză. Trecerea la o mașină cu caracteristici avansate de amortizare poate reduce semnificativ vibrațiile.

c. Întreținere regulată a mașinii:

Întreținerea frecventă este esențială. Inspectați și reglați regulat componentele critice ale mașinii pentru a vă asigura că mașina funcționează optim. Aceasta include verificarea și strângerea șuruburilor, calibrarea axului și menținerea stării generale a mașinii.

2. Pregătirea piesei de prelucrat

Pregătirea corectă a piesei de prelucrat este esențială pentru a preveni vibrațiile. Luați în considerare următorii pași:

A. Fixare sigură:

Asigurați-vă că piesa de prelucrat este prins bine sau fixat pentru a preveni orice mișcare sau vibrație neintenționată. Fixarea corectă este esențială pentru menținerea stabilității în timpul prelucrării.

b. Alegerea materialului:

Alege material adecvat pentru piesa dumneavoastră de prelucrat pe baza cerințelor specifice de prelucrare. Proprietățile materialului, cum ar fi duritatea și conductibilitatea termică, pot avea impact asupra vibrațiilor. Selectarea materialului potrivit poate promova condiții stabile de tăiere.

c. Minimizați supraîncărcarea:

Contopiri lungi dintre piesa de prelucrat și unealtă pot amplifica vibrațiile din cauza deflexiunii sporite a sculei. Reducerea proeminenței sau utilizarea unor instrumente mai scurte poate ajuta la atenuarea acestui efect.

3. Selectarea și întreținerea uneltelor

Alegerea sculelor de tăiere și starea acestora au un impact semnificativ asupra vibrațiilor. Factorii legați de scule de luat în considerare includ:

A. Material instrument:

selectaţi materialul optim pentru scule pe baza materialului piesei de prelucrat. Diferitele materiale oferă diferite niveluri de rezistență la uzură și rezistență la căldură. Selectarea corectă a materialului sculei poate reduce uzura sculei și probabilitatea de vibrații.

b. Geometria sculei:

Considera geometria sculei, inclusiv numărul de fluturi, unghiul de rake și unghiul helixului. Geometriile corecte ale sculelor care asigură un control bun a așchiilor și reduc forțele de tăiere sunt de preferat pentru materialele predispuse la zgomot.

c. Întreținere regulată a sculei:

Asigurați-vă că instrumentele de tăiere sunt introduse conditie buna prin efectuarea de inspecții și întreținere regulate. Uneltele uzate sau deteriorate sunt mai susceptibile de a provoca vibrații. Întreținerea corectă a sculei include ascuțirea, recondiționarea și schimbarea sculei, după cum este necesar.

4. Parametrii optimi de tăiere

Selectarea parametrilor de tăiere potriviți este esențială pentru a preveni vibrațiile. Factorii legați de parametrii de tăiere includ:

A. Rata de hranire:

Alegeți o rata de avans adecvată care este echilibrat cu alți parametri de tăiere. O viteză de avans excesiv de mare poate duce la creșterea forțelor de tăiere și a vibrațiilor. Reglați viteza de avans pentru a menține o prelucrare stabilă.

b. Viteza de taiere:

viteza de taiere trebuie selectat corect în funcție de materialul și sculele utilizate. O viteză de tăiere necorespunzătoare poate duce la zgomot. Viteza corectă de tăiere depinde de factori precum tipul de material, materialul sculei și geometria sculei.

c. Adâncimea de tăiere:

adâncimea tăieturii afectează încărcarea așchiilor și forțele sculei. O tăietură adâncă poate supraîncărca unealta, ceea ce duce la vibrații și vibrații. Reducerea adâncimii de tăiere poate ajuta la prevenirea vibrațiilor, mai ales atunci când lucrați cu materiale dificile.

5. Optimizarea traseului sculei

Optimizarea traseului sculei poate minimiza vibrațiile prin evitarea schimbărilor bruște ale forțelor de tăiere. Luați în considerare următoarele abordări:

A. Frezare trohoidală:

Frezarea trohoidală este o tehnică care implică modele de traseu controlate, continue care poate reduce discuția. Aceasta implică ca unealta să urmeze o cale circulară sau curbă, mai degrabă decât să facă tăieturi drepte.

b. Urcare vs frezare convențională:

Alegerea între frezare de urcare (unde freza se rotește în direcția de avans) și frezarea convențională (unde tăietorul se rotește împotriva direcției de avans) poate afecta vibrațiile. Frezarea în urcare generează adesea mai puține vibrații, deoarece reduce impactul forțelor de tăiere.

6. Tehnici de amortizare

Pentru a rezolva vibrațiile în timpul prelucrării, pot fi utilizate diverse tehnici de amortizare:

a. Amortizoare pentru scule:

Amortizoarele pentru scule sunt atașamente care pot fi adăugate la suportul de scule pentru a reduce vibrațiile și vibrațiile. Aceste amortizoare absorb vibrațiile și îmbunătățesc stabilitatea procesului de prelucrare.

b. Suporturi de scule rezistente la vibrații:

Luați în considerare utilizarea suporturilor de scule care sunt special concepute pentru a reduce vibrațiile. Aceste suporturi de scule încorporează tehnologii avansate de amortizare pentru a spori stabilitatea prelucrarii.

c. Prelucrarea inserțiilor rezistente la vibrații:

Pe unealta de tăiere pot fi montate inserții rezistente la șocuri. Aceste inserții sunt proiectate pentru a amortiza vibrațiile și pentru a îmbunătăți stabilitatea sculei.

7. Sisteme de monitorizare și control

Pentru a gestiona eficient conversația, luați în considerare utilizarea sistemelor de monitorizare și control:

a. Sisteme de monitorizare a vibrațiilor:

Instala sisteme de monitorizare a vibrațiilor pe mașina CNC pentru a detecta vibrațiile în timp real. Aceste sisteme pot ajusta automat parametrii de tăiere sau traseul sculei pentru a atenua vibrațiile atunci când apar.

b. Sisteme de control adaptiv:

Sistemele de control adaptiv folosesc date în timp real pentru a ajusta dinamic parametrii de tăiere și traseul sculei pentru a preveni vibrațiile. Aceste sisteme pot fi foarte eficiente în reducerea vibrațiilor.

c. Măsurarea forței de tăiere:

Măsurare și monitorizare forțe de tăiere în timpul prelucrării poate furniza date valoroase pentru a preveni vibrațiile. Înțelegând forțele în joc, pot fi făcute ajustări pentru a minimiza vibrațiile. Implementarea acestor strategii și tehnici poate reduce sau elimina în mod semnificativ vibrațiile în frezarea CNC, ceea ce duce la îmbunătățirea calității pieselor, la o durată de viață mai lungă a sculei, la fiabilitatea mașinii și la creșterea productivității. În plus, aceste abordări pot fi adaptate pentru a se potrivi nevoilor specifice ale dumneavoastră Prelucrare CNC funcționare, făcând reducerea vibrațiilor un obiectiv practic și realizabil.

În Concluzie

Chatter în frezarea CNC este o problemă critică care poate avea un impact semnificativ asupra calității, eficienței și rentabilității operațiunilor de prelucrare. Înțelegerea cauzelor vibrațiilor, inclusiv factorii mașini-unelte, problemele legate de piesa de prelucrat, factorii de scule și considerațiile parametrilor de tăiere, este esențială pentru abordarea eficientă a acestei provocări. Pentru a reduce sau a elimina discuțiile, mașiniștii pot implementa o gamă largă de strategii și tehnici:

• Îmbunătățiri pentru mașini-unelte: Trecerea la mașini mai rigide, utilizarea sistemelor de amortizare și asigurarea întreținerii regulate pot îmbunătăți stabilitatea mașinii și pot reduce vibrațiile.
• Pregătirea piesei de prelucrat: Fixarea adecvată, selecția materialului și reducerea la minimum a pronunțate contribuie la stabilitatea piesei de prelucrat și la reducerea vibrațiilor.
• Selectarea și întreținerea uneltelor: Alegerea materialelor și geometriilor potrivite pentru scule, precum și menținerea sculelor în stare bună, pot minimiza vibrațiile.
• Parametri optimi de tăiere: Ajustarea vitezei de avans, vitezei de tăiere și adâncimii de tăiere pentru a menține forțele de tăiere echilibrate este crucială în reducerea vibrațiilor.
• Optimizarea traseului sculei: Utilizarea frezării trohoidale și alegerea direcției de frezare adecvate (urcare sau convențională) poate ajuta la prevenirea vibrațiilor.
• Tehnici de amortizare: Implementarea amortizoarelor de scule, suporturilor de scule rezistente la vibrații și inserții de prelucrare concepute pentru a amortiza vibrațiile poate atenua vibrațiile.
• Sisteme de monitorizare și control: Utilizarea sistemelor de monitorizare a vibrațiilor, sistemelor de control adaptiv și măsurarea forței de tăiere pot detecta și soluționa vibrațiile în timp real.

Prin implementarea acestor strategii și luând în considerare cerințele specifice ale operațiunilor lor de frezare CNC, mașiniștii pot reduce vibrațiile și efectele sale adverse, inclusiv finisaje slabe ale suprafețelor, durata de viață redusă a sculei, deteriorarea mașinii și productivitatea scăzută. În cele din urmă, reducerea vibrațiilor nu este doar o necesitate tehnică, ci și un mijloc de a obține o precizie mai mare, o eficiență mai mare și economii de costuri la frezarea CNC. Cu cunoștințele și implementarea corectă a acestor strategii, mașiniștii pot lucra pentru a realiza operațiuni de frezare CNC fără vibrații, producând piese prelucrate de înaltă calitate, maximizând în același timp durata de viață a uneltelor și mașinilor lor.