Vibrația este un fenomen fizic inevitabil în funcționarea centrelor de prelucrare CNC ATC (Automatic Tool Change). În calitate de furnizor de centre de prelucrare CNC ATC, înțelegerea caracteristicilor vibrațiilor și influența acestora este crucială atât pentru dezvoltarea produsului, cât și pentru îndrumarea clienților. În acest blog, vom explora caracteristicile de vibrație ale centrelor de prelucrare CNC ATC și vom explora modul în care acestea influențează procesul de prelucrare.
Surse și tipuri de vibrații în centrele de prelucrare CNC ATC
1. Vibrații mecanice
Componentele mecanice ale unui centru de prelucrare CNC ATC sunt surse importante de vibrații. De exemplu, rotația axului este o cauză principală. Atunci când axul se rotește la viteze mari, orice dezechilibru în ax sau în instrumentul de tăiere poate duce la forțe centrifuge, care la rândul lor generează vibrații. Rulmenții care susțin axul joacă, de asemenea, un rol. Rulmenții uzați sau instalați prost pot provoca vibrații neregulate în timpul funcționării axului.
O altă sursă mecanică este mișcarea axelor. Ghidajele liniare și șuruburile cu bile care conduc mișcarea mesei și a capului sculei pot produce vibrații. Imperfecțiunile în fabricarea acestor componente, cum ar fi cablurile neuniforme ale șuruburilor cu bile sau ghidajele liniare nealiniate, pot duce la vibrații periodice pe măsură ce axele se mișcă.
2. Tăiere - Vibrație indusă
În timpul procesului de tăiere, interacțiunea dintre instrumentul de tăiere și piesa de prelucrat este o sursă majoră de vibrații. Formarea așchiilor este un proces complex care implică forfecarea și deformarea materialului piesei de prelucrat. Formarea neregulată a așchiilor, cum ar fi ruperea așchiilor sau formarea muchiilor acumulate, poate provoca modificări bruște ale forței de tăiere, ducând la vibrații.
Parametrii de tăiere, cum ar fi viteza de tăiere, viteza de avans și adâncimea de tăiere, au, de asemenea, un impact semnificativ asupra vibrațiilor induse de tăiere. De exemplu, dacă viteza de tăiere este prea mare sau viteza de avans este prea mare, forța de tăiere va crește, ceea ce poate declanșa vibrații autoexcitate. Vibrațiile autoexcitate sunt deosebit de supărătoare, deoarece pot crește în amplitudine în timp și pot provoca daune grave sculei de tăiere și piesei de prelucrat.
3. Vibrații electrice și de control
În centrele moderne de prelucrare CNC ATC, sistemele electrice și de control sunt, de asemenea, surse potențiale de vibrații. Servomotoarele care antrenează axele se bazează pe semnale de control precise pentru a funcționa fără probleme. Orice interferență electrică sau erori de control pot determina servomotoarele să genereze vibrații. De exemplu, setările incorecte ale câștigului în sistemul de control servo pot duce la supra- sau sub-compensarea mișcării motorului, rezultând vibrații.
Caracteristici de vibrație
1. Caracteristicile frecvenței
Vibrațiile din centrele de prelucrare CNC ATC pot avea o gamă largă de frecvențe. Vibrațiile mecanice au de obicei frecvențe relativ scăzute, de obicei în intervalul de la câțiva herți până la câteva sute de herți. De exemplu, vibrația cauzată de rotația axului la o viteză relativ mică poate avea o frecvență corespunzătoare vitezei de rotație a axului.
Vibrațiile induse de tăiere pot avea atât componente de joasă frecvență, cât și de înaltă frecvență. Vibrațiile de tăiere de joasă frecvență sunt adesea legate de procesul general de tăiere, cum ar fi periodicitatea formării așchiilor. Vibrațiile de tăiere de înaltă frecvență, pe de altă parte, pot fi cauzate de impactul la viteză mare dintre unealta de tăiere și piesa de prelucrat sau de rezonanța sistemului de tăiere.
Vibrațiile electrice și legate de control pot avea frecvențe care sunt legate de frecvența buclei de control a sistemului servo. Aceste frecvențe pot varia de la câteva sute de herți la câțiva kiloherți, în funcție de proiectarea sistemului de control.
2. Caracteristici de amplitudine
Amplitudinea vibrațiilor este o caracteristică importantă care afectează direct calitatea prelucrarii. Vibrațiile de amplitudine mică pot avea un impact neglijabil asupra finisării suprafeței piesei de prelucrat, dar vibrațiile de amplitudine mare pot cauza probleme semnificative. De exemplu, amplitudinea excesivă a vibrațiilor poate duce la o rugozitate slabă a suprafeței, inexactități dimensionale și chiar la ruperea sculei.
Amplitudinea vibrațiilor este influențată de mulți factori, inclusiv rigiditatea structurii mașinii, condițiile de tăiere și capacitatea de amortizare a sistemului. O mașină cu o structură mai rigidă poate rezista în general la forțe de tăiere mai mari fără vibrații excesive. Materialele și structurile de amortizare pot fi utilizate pentru a absorbi și disipa energia de vibrație, reducând astfel amplitudinea vibrației.
3. Caracteristicile fazei
Relația de fază dintre diferitele surse de vibrații poate avea, de asemenea, un impact asupra comportamentului general la vibrații al Centrului de prelucrare CNC ATC. Când sunt prezente mai multe surse de vibrații, fazele lor se pot aduna fie constructiv, fie distructiv. Interferența constructivă apare atunci când fazele diferitelor vibrații sunt sincronizate, rezultând o creștere a amplitudinii generale a vibrației. Interferența distructivă, pe de altă parte, apare atunci când fazele sunt desincronizate, ceea ce poate reduce amplitudinea generală a vibrației.
Influența vibrațiilor asupra centrelor de prelucrare CNC ATC
1. Impactul asupra calității prelucrării
Vibrația are un impact direct și semnificativ asupra calității prelucrarii. După cum am menționat mai devreme, vibrațiile pot cauza o rugozitate slabă a suprafeței. Când unealta de tăiere vibrează în timpul procesului de prelucrare, aceasta lasă urme neregulate pe suprafața piesei de prelucrat, rezultând un finisaj dur. Acest lucru este deosebit de critic în aplicațiile în care sunt necesare finisaje de suprafață de înaltă precizie, cum ar fi în fabricarea componentelor optice sau a pieselor aerospațiale.
Inexactitățile dimensionale sunt o altă consecință a vibrațiilor. Vibrațiile pot determina abaterea sculei de tăiere de la calea prevăzută, ducând la erori în dimensiunile piesei prelucrate. Acest lucru poate duce la piese care nu respectă specificațiile de proiectare, ceea ce duce la creșterea ratelor de deșeuri și a costurilor de producție.
2. Impactul asupra duratei de viață a sculei
Vibrația poate reduce semnificativ durata de viață a sculei de tăiere. Vibrațiile de înaltă frecvență și de mare amplitudine pot cauza uzura excesivă a muchiei de tăiere a sculei. Vibrațiile pot duce, de asemenea, la ciobirea și spargerea sculei de tăiere, în special în materialele fragile pentru scule, cum ar fi carbura.
Când unealta de tăiere vibrează, distribuția forței de tăiere devine neuniformă, ceea ce poate cauza concentrații localizate de tensiuni asupra unealtă. În timp, aceste concentrații de tensiuni pot duce la formarea de fisuri și în cele din urmă la defectarea sculei. Acest lucru nu numai că crește costurile cu scule, dar necesită și schimbări mai frecvente a sculei, ceea ce reduce productivitatea procesului de prelucrare.
3. Impactul asupra vieții mașinii
Vibrația continuă poate avea, de asemenea, un impact negativ asupra vieții centrului de prelucrare CNC ATC în sine. Vibrațiile pot cauza deteriorarea prin oboseală a structurii mașinii, în special în zonele în care există concentrații mari de tensiuni, cum ar fi îmbinările dintre diferite componente.
Rulmenții, ghidajele liniare și șuruburile cu bile sunt deosebit de vulnerabile la daune provocate de vibrații. Vibrațiile pot accelera uzura acestor componente, ducând la o precizie redusă și la cerințe de întreținere crescute. În cazuri severe, vibrațiile pot cauza defecțiunea acestor componente critice, ceea ce poate necesita reparații costisitoare și timpi de nefuncționare pe termen lung a mașinii.
Atenuarea vibrațiilor în centrele de prelucrare CNC ATC
1. Proiectarea mașinii și optimizarea structurii
Una dintre modalitățile fundamentale de atenuare a vibrațiilor este prin proiectarea adecvată a mașinii și optimizarea structurii. Creșterea rigidității structurii mașinii poate ajuta la reducerea amplitudinii vibrațiilor. Acest lucru se poate realiza prin utilizarea unor materiale mai groase și mai rigide în construcția cadrului mașinii și a componentelor.
Materialele de amortizare pot fi, de asemenea, încorporate în structura mașinii pentru a absorbi și disipa energia de vibrație. De exemplu, materialele de amortizare vâscoelastice pot fi utilizate în îmbinările dintre diferite componente pentru a reduce transmiterea vibrațiilor.
2. Optimizarea parametrilor de tăiere
Optimizarea parametrilor de tăiere este o modalitate eficientă de reducere a vibrațiilor induse de tăiere. Selectând cu atenție viteza de tăiere, viteza de avans și adâncimea de tăiere, forța de tăiere poate fi controlată și probabilitatea vibrațiilor autoexcitate poate fi redusă la minimum.
În unele cazuri, utilizarea parametrilor variabili de tăiere în timpul procesului de prelucrare poate ajuta, de asemenea, la suprimarea vibrațiilor. De exemplu, modificarea ușoară a vitezei de tăiere în timpul procesului de tăiere poate perturba condițiile pentru vibrațiile autoexcitate.
3. Fixarea sculelor și a piesei de prelucrat
Fixarea corectă a sculei și a piesei de prelucrat este esențială pentru reducerea vibrațiilor. O unealtă și piesa de prelucrat bine fixate pot oferi o mai bună stabilitate în timpul procesului de tăiere. Utilizarea suporturilor de scule și a dispozitivelor de fixare pentru piesa de prelucrat de înaltă calitate poate ajuta la minimizarea mișcării și vibrațiilor sculei și piesei de prelucrat.
De exemplu, suporturile hidraulice de scule pot oferi o conexiune mai sigură și mai precisă între unealtă și ax, reducând vibrațiile cauzate de epuizarea sculei. În mod similar, utilizarea dispozitivelor de fixare cu forțe mari de strângere poate împiedica piesa de prelucrat să vibreze în timpul procesului de tăiere.
Ca furnizor deCentre de prelucrare CNC ATC, înțelegem importanța controlului vibrațiilor în asigurarea performanței de înaltă calitate a mașinilor noastre. NoastreCentru de prelucrare CNC pentru lemnşiRouter CNC ATCsunt proiectate cu tehnologii avansate de reducere a vibrațiilor pentru a oferi clienților noștri soluții de prelucrare fiabile și de înaltă precizie.
Dacă sunteți interesat de centrele noastre de prelucrare CNC ATC și doriți să discutați despre cerințele dvs. specifice de prelucrare, nu ezitați să ne contactați. Ne angajăm să vă oferim cele mai bune produse și servicii pentru a vă satisface nevoile.
Referințe
- Altintas, Y. (2000). Automatizarea producției: mecanică de tăiere a metalelor, vibrații de mașini-unelte și proiectare CNC. Cambridge University Press.
- Shaw, MC (2005). Principii de tăiere a metalelor. Oxford University Press.
- Tobias, SA (1965). Vibrația mașinii-unelte. Blackie & Son Limited.
