O que é análise de vibração? Uma abordagem calculada para o Chatter

A vibração é um subproduto das ferramentas rotativas comuns em fresamento. Mas a vibração excessiva leva à vibração, o que causa desgaste em ferramentas e máquinas – e o pior pode resultar em peças de baixa qualidade e tempos de ciclo excessivos. Aqui está uma visão geral dos elementos envolvidos na análise de vibração para eliminar a vibração.

Se você trabalha na manufatura, sabe sobre vibração – principalmente que vibração excessiva não é boa para as fresadoras no chão de fábrica ou para as peças que estão sendo produzidas. Na verdade, os maquinistas gastam muito tempo tentando eliminar a vibração causada pela vibração.

“A vibração pode causar desgaste rápido das ferramentas e baixa qualidade da superfície das peças de trabalho em alta velocidade de corte, e isso acontecerá em diferentes parâmetros de processo”, observa pesquisa publicada no The International Journal of Advanced Manufacturing Technology .

Normalmente, os maquinistas recorrem a táticas de tentativa e erro, gastando de metade a um turno de trabalho inteiro para determinar a configuração ideal para um trabalho em uma fresadora CNC.

Para obter a configuração ideal e eliminar a trepidação – aquele guincho cada vez mais alto que indica um corte irregular – os maquinistas podem reduzir a velocidade, ajustar as taxas de avanço, tentar variar as profundidades de corte axiais e radiais e até substituir as ferramentas.

Por quê? Para determinar como produzir uma peça no nível operacional ideal, porque isso não apenas prolonga a vida útil da ferramenta, mas também permite que uma empresa produza mais peças de alta qualidade com mais rapidez.

Quando a configuração da ferramenta em uma máquina CNC está funcionando de maneira estável, é como passar uma faca quente na manteiga:rápido, silencioso e limpo.

Em casos limitados no momento, as equipes de usinagem tentam medir e analisar a frequência de vibração entre a peça de trabalho e a ferramenta de corte e rastrear os dados em configurações e máquinas. A economia de tempo pode ser significativa, mas diferentemente do uso da análise de vibração para planejar a manutenção preventiva e preditiva de máquinas industriais, é bastante incomum na usinagem e, mais especificamente, no fresamento.

Assista a este vídeo para saber como o MSC MillMax elimina as suposições na otimização de suas aplicações de fresamento:

O que é análise de vibração e por que isso é importante no chão de fábrica?

Claramente, a eliminação da vibração pode levar a operações de fresamento mais eficazes e eficientes. Isso significa que os maquinistas de uma empresa podem produzir mais peças boas, reduzir as taxas de refugo e aumentar a lucratividade.

É aí que entra a análise de vibração. A análise de vibração é essencialmente a coleta de informações sobre vibração que podem permitir a identificação de velocidades e avanços ideais e estáveis ​​na usinagem de peças.

“A análise de vibração pode ser nossos ouvidos para decifrar a linguagem das máquinas e pode nos ajudar a determinar onde concentrar os recursos”, de acordo com um artigo no Manufacturing.net.

É como medir a saúde do seu conjunto de fresamento, que é a resposta exclusiva do fuso da máquina, do porta-ferramentas e da fresa. Quanto maior a vibração e vibração, mais doente é o conjunto de fresagem e mais grave é a necessidade de ajuste de velocidade e avanço para aperfeiçoar suas peças e proteger sua configuração contra falhas.

Existem algumas maneiras pelas quais a vibração pode aumentar os custos de uma empresa. Primeiro, há o potencial de falha do fuso. Reparar fusos pode custar de algumas centenas de dólares a vários milhares, e substituí-los pode custar dezenas de milhares. Em muitos casos, isso pode ser insignificante em comparação com o custo de uma máquina que não está produzindo peças. Além disso, em última análise, as máquinas que executam abaixo da média se desgastam mais rapidamente do que aquelas que funcionam sem vibração.

“Monitorar a condição das ferramentas de corte em qualquer operação de usinagem é muito importante para evitar problemas inesperados de usinagem e melhorar a precisão da usinagem”, observa a pesquisa no International Journal of Production Research .

Pense nisso como se fosse uma máquina de lavar sobrecarregada:se sua lavadora ficar desequilibrada continuamente, suas peças começarão a se desgastar e a máquina quebrará mais rapidamente do que poderia. Ajustar a carga de lavagem para obter estabilidade aumentaria a oportunidade de velocidade ideal para terminar um ciclo, além de permitir que a máquina durasse muito mais.
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Os quatro princípios da análise de vibração

Essencialmente, a vibração (dados coletados usando sensores e acelerômetros) é convertida em carga elétrica e medida como um sinal. A análise de vibração compara e fornece informações com base em medições de frequência de vibração, deslocamento, velocidade e aceleração.

Em seguida, quatro princípios permitem representar e comparar os dados de sinal coletados de sua configuração de usinagem. Esses quatro princípios são domínio do tempo, domínio da frequência, domínio conjunto e análise modal.

“Cada domínio fornece informações específicas sobre as condições de trabalho e características da peça vibratória”, explica ScienceDirect.

O que é domínio do tempo?

Um sinal viaja como uma onda. O domínio do tempo é simplesmente como essa onda muda ao longo do tempo – sua amplitude.

“Enquanto a maioria dos problemas de vibração da máquina são detectados usando análise de espectro, alguns tipos são mais facilmente vistos na forma de onda”, explica um artigo em Reliable Plant revista.

Mas pode ser difícil usar as informações de domínio do tempo para identificar onde as amplitudes acontecem e, assim, isolar e calibrar sua máquina adequadamente.

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O que é domínio de frequência?

Em contraste com o domínio do tempo, a frequência analisa especificamente as ondas nos pontos de ajuste – e como a amplitude da onda muda nesses pontos distintos, ou frequências.

“Quando as amplitudes de deslocamento, velocidade e aceleração são expressas no domínio da frequência – ou seja, amplitude versus frequência – anormalidades, na forma de altas amplitudes em certas frequências, tornam-se visíveis”, explica a engenheira Danielle Collins em um artigo para Motion Control Tips. “E como muitos problemas relacionados à vibração ocorrem em frequências específicas, a causa e a localização da vibração podem ser reduzidas ou identificadas com base nas variações de amplitude em determinadas frequências.”

O que é domínio conjunto?

O domínio conjunto é exatamente o que parece:combina os domínios de tempo e frequência para abordar o fato de que a análise de vibração envolve o estudo de itens não estacionários.

O que é análise modal?

A análise modal define as frequências naturais de vibração com base nos materiais estruturais da configuração, da máquina e da peça de trabalho. Ele cria a linha de base contra a qual a análise de vibração pode identificar quando e em que extremo uma configuração de ferramenta e máquina estão fora da calibração desejada para o trabalho específico.

Em última análise, o objetivo dessas análises é identificar a velocidade estável para um projeto específico usando uma configuração específica em uma máquina específica.

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