A vibráció gyakori és problémás probléma a CNC fémalkatrészek megmunkálása során. Tapasztalt CNC fémalkatrész-beszállítóként számos alkalommal találkoztam és foglalkoztam ezzel a problémával. Ebben a blogban megosztok néhány hatékony stratégiát a rezgés csökkentésére a CNC fémalkatrészek megmunkálása során, amelyek jelentősen javíthatják az alkatrészek minőségét és növelhetik a megmunkálási folyamat hatékonyságát.
A vibráció okainak megértése
Mielőtt belemerülnénk a megoldásokba, kulcsfontosságú, hogy megértsük a CNC fémalkatrészek megmunkálásában fellépő vibráció kiváltó okait. A megmunkálásban alapvetően háromféle rezgés létezik: szabad rezgés, kényszerrezgés és öngerjesztett rezgés.
A szabad rezgés általában akkor lép fel, ha a rendszert kezdetben megzavarják, majd szabadon rezeg anélkül, hogy bármilyen külső erő folyamatosan hatna. Például, ha egy vágószerszám hirtelen nekiütközik a fém kemény pontjának, az rövid távú szabad rezgést okozhat.
A kényszerrezgést külső periodikus erők okozzák. A CNC megmunkálásnál az orsó forgása, az előtolórendszer mozgása és maga a forgácsolóerő egyaránt képes időszakos erőket generálni. Például egy kiegyensúlyozatlan szerszám vagy munkadarab az orsón centrifugális erőt hozhat létre, amely kényszer rezgést okoz.
Az öngerjesztett vibrációt, más néven csevegést a legnehezebb kezelni. Ez akkor fordul elő, amikor maga a vágási folyamat olyan erőt hoz létre, amely fenntartja a rezgést. A repedés rossz felületminőséghez, szerszámkopáshoz, sőt a szerszámgép károsodásához is vezethet.
Szerszám kiválasztása és optimalizálás
A vibráció csökkentésének egyik leghatékonyabb módja a megfelelő szerszámválasztás és -optimalizálás.
Először válassza ki a megfelelő szerszámanyagot. A gyorsacél (HSS) szerszámok kis fordulatszámú megmunkáláshoz alkalmasak, míg a keményfém szerszámok inkább a nagy sebességű megmunkáláshoz. A keményfém szerszámok nagyobb keménységgel és kopásállósággal rendelkeznek, ami csökkentheti a vágóerőt és ezáltal a vibrációt.
Másodszor, vegye figyelembe a szerszám geometriáját. A szerszám dőlésszöge, hézagszöge és vágóél sugara egyaránt befolyásolja a vágóerőt és a rezgést. A nagyobb dőlésszög csökkentheti a vágóerőt, de gyengítheti a vágóél szilárdságát is. Ezért egyensúlyt kell találni. Ezenkívül az éles vágóél csökkentheti a szerszám és a munkadarab közötti súrlódást, ami segít csökkenteni a vibrációt.
Harmadszor, a szerszámbevonat is fontos szerepet játszhat. Az olyan bevonatok, mint a titán-nitrid (TiN), a titán-karbonitrid (TiCN) és az alumínium-titán-nitrid (AlTiN), javíthatják a szerszám kopásállóságát és csökkenthetik a súrlódást. Ez stabilabb vágási folyamatot és kevesebb vibrációt eredményezhet.
Szerszámgép karbantartás és kalibrálás
A jól karbantartott és kalibrált szerszámgép elengedhetetlen a vibráció csökkentéséhez.
Rendszeresen ellenőrizze és karbantartsa az orsót. Az orsó a CNC gép szíve, és minden kiegyensúlyozatlanság vagy eltolódás jelentős vibrációt okozhat. Rendszeresen ellenőrizze az orsó csapágyainak kopását és kenését. Ha a csapágyak elkoptak, azonnal cserélje ki őket. Győződjön meg arról is, hogy az orsó megfelelően kiegyensúlyozott. Az orsó és a hozzátartozó szerszámok kiegyensúlyozásához dinamikus kiegyensúlyozó gépet használhat.
Ellenőrizze a lineáris vezetőket és a golyóscsavarokat. Ezek az alkatrészek felelősek a szerszámgép lineáris mozgásáért. A lineáris vezetők vagy a golyóscsavarok holtjátéka vagy kopása vibrációhoz vezethet. Rendszeresen tisztítsa és kenje meg őket, és szükség esetén állítsa be az előterhelést.
Rendszeresen kalibrálja a szerszámgépet. Használjon precíziós mérőműszereket a szerszámgép pozicionálási pontosságának és ismételhetőségének ellenőrzésére. A megadott értékektől való bármilyen eltérést azonnal ki kell javítani.
Munkadarab rögzítése
A munkadarab megfelelő rögzítése kulcsfontosságú a megmunkálás közbeni vibráció csökkentésében.
A munkadarabot szilárdan rögzíteni kell a gépasztalhoz vagy a rögzítéshez. A megmunkálás során a munkadarab bármilyen mozgása vagy lazasága vibrációt okozhat. Használjon megfelelő bilincseket, satukat vagy rögzítőelemeket a munkadarab rögzítéséhez. Ügyeljen arra, hogy a szorítóerő egyenletesen oszlik el, hogy elkerülje a munkadarab deformálódását.
Vegye figyelembe a rögzítési pontok helyét. A rezgés minimalizálása érdekében a rögzítési pontokat a vágási terület közelében kell elhelyezni. Ügyeljen azonban arra, hogy ne zavarja a vágószerszám útját.
Ha lehetséges, használjon olyan rögzítést, amely több oldalról támasztja meg a munkadarabot. Ez növelheti a munkadarab merevségét és csökkentheti a vibrációt.
Vágási paraméterek optimalizálása
A vágási paraméterek optimalizálása egy másik fontos stratégia a vibráció csökkentésére.
A vágási sebesség, az előtolás és a vágásmélység egyaránt befolyásolja a vágási erőt és a rezgést. Általában a vágási sebesség növelése, valamint az előtolás és a vágási mélység csökkentése csökkentheti a vágási erőt és a rezgést. Ezt azonban egyensúlyba kell hozni a megmunkálási hatékonysággal.
Például durva megmunkálásnál viszonylag nagy előtolás és fogásmélység használható az anyag nagy részének gyors eltávolítására. De a végső megmunkálásnál alacsonyabb előtolást és fogásmélységet kell alkalmazni a jobb felületminőség elérése és a vibráció csökkentése érdekében.
Vegye figyelembe a vágás irányát is. A fém szemcséjével párhuzamos irányú vágás csökkentheti a vágási erőt és a rezgést a szemcse keresztirányú vágásához képest.
Csillapító készülékek
A csillapító eszközök használata szintén segíthet a rezgés csökkentésében.
Különféle típusú csillapítóberendezések állnak rendelkezésre, mint például a passzív lengéscsillapítók és az aktív lengéscsillapítók. A passzív csillapítók, mint például a gumibetétek vagy viszkoelasztikus anyagok, elnyelhetik a vibrációs energiát és csökkenthetik a rezgés amplitúdóját. Egyszerűek és költséghatékonyak, de csillapítási teljesítményük korlátozott.
Az aktív csillapítók viszont a rezgési jellemzőknek megfelelően állíthatják be a csillapítási erőt. Általában érzékelőkből, vezérlőkből és működtetőkből állnak. Az érzékelők érzékelik a rezgést, a vezérlők elemzik az adatokat, és az aktuátorok ellenerőt generálnak a rezgés megszüntetésére. Az aktív lengéscsillapítók hatékonyabbak, de drágábbak is.
Esettanulmányok
Hadd osszam meg néhány esettanulmányt e stratégiák hatékonyságának szemléltetésére.
Az egyik projektben egy komplexumot dolgoztunk megCNC fémalkatrészek megmunkálásanagy precizitási igényű. Kezdetben erős csattanással találkoztunk a megmunkálási folyamat során, ami rossz felületminőséghez és túlzott szerszámkopáshoz vezetett. A probléma elemzése után optimalizáltuk a szerszám geometriáját a dőlésszög növelésével és élesebb vágóél használatával. A vágási paramétereket az előtolás és a fogásmélység csökkentésével is módosítottuk. Ennek eredményeként a vibráció jelentősen csökkent, és az alkatrész felületi minősége javult.
Egy másik esetben megmunkáltunkCNC lemezhajlító vágóalkatrészek. A munkadarab nem volt szilárdan rögzítve, ami vibrációt okozott a vágási folyamat során. Újraterveztük a lámpatestet, hogy jobb tartást és szorítóerőt biztosítsunk. Ezenkívül passzív csillapítót használtunk a vibrációs energia elnyelésére. E fejlesztések után a vibráció megszűnt, és a megmunkálási pontosság jelentősen megnövekedett.
Végül megmunkáláskorCNC 4 tengelyes fémalkatrészek feldolgozása, azt találtuk, hogy az orsó kiegyensúlyozatlan volt, ami kényszerrezgéshez vezetett. Az orsó és a hozzátartozó szerszámok kiegyensúlyozására dinamikus kiegyensúlyozó gépet használtunk. Ez az egyszerű beállítás csökkentette a vibrációt és javította a megmunkálási folyamat általános teljesítményét.
Következtetés
A rezgés csökkentése a CNC fémalkatrészek megmunkálása során összetett, de megvalósítható feladat. A vibráció okainak megértésével és a fent említett stratégiák megvalósításával, mint a szerszám kiválasztása és optimalizálása, a szerszámgép karbantartása és kalibrálása, a munkadarab rögzítése, a forgácsolási paraméterek optimalizálása, valamint a csillapító eszközök használatával jelentősen csökkenthetjük a vibrációt, javíthatjuk a megmunkálási folyamat minőségét és hatékonyságát.
Ha kiváló minőségű CNC fém alkatrészeket keres, minimális vibrációval a megmunkálás során, mi segítünk. Tapasztalt csapatunk személyre szabott megoldásokat tud nyújtani az Ön egyedi igényeinek megfelelően. Vegye fel velünk a kapcsolatot még ma, hogy megkezdje a beszerzési megbeszélést, és engedje meg, hogy együtt dolgozzunk megmunkálási céljai elérése érdekében.
Hivatkozások
- Altintas, Y. (2000). Gyártási automatizálás: fémvágó mechanika, szerszámgépek vibrációi és CNC tervezés. Cambridge University Press.
- Stephenson, DA és Agapiou, JS (2006). Fémvágás elmélete és gyakorlata. CRC Press.
- Wang, Y. és Zhang, Y. (2018). Rezgéselemzés és -elnyomás a CNC megmunkálásban: áttekintés. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 129, 1-16.