Boas vibrações:como otimizar as configurações de sua máquina para minimizar a vibração

As conversas estão diminuindo a produtividade da sua loja? Conversamos com especialistas sobre uma nova abordagem para minimizar as vibrações na fabricação de peças usinadas, o que significa que você pode acelerar o lançamento de mais peças no mercado em um ritmo mais rápido e com menos desperdício.

A vibração excessiva de usinagem, também chamada de vibração, é inimiga de todas as operações eficientes de usinagem.

A agitação indesejada – que corresponde ao movimento relativo entre a peça e a ferramenta de corte – causa desgaste indevido em suas ferramentas e máquinas e aumenta a chance de um processo de usinagem produzir um produto que não esteja de acordo com as especificações corretas da peça, diz Tony Schmitz, professor de engenharia mecânica, aeroespacial e biomédica da Universidade do Tennessee, Knoxville.



Nos últimos dois anos, Schmitz e seu colega Dave Barton, veterano da indústria de manufatura, trabalharam com uma equipe de engenheiros do Oak Ridge National Laboratory para apresentar uma ferramenta que ajuda as oficinas a otimizar melhor a vibração da máquina.

"No fresamento, você tem uma fresa rotativa - que remove os cavacos", explica Schmitz, que também é professor adjunto do ORNL. A força de corte aumenta e diminui a cada engatamento do dente, acrescenta. “Pense nisso como uma batida de coração – com o dente entrando e saindo de contato. É essa força subindo e descendo que causa vibração.”

Encontrar uma maneira inteligente de reduzir a vibração e manter uma “batida” de usinagem rítmica não é apenas controlar a velocidade, mas também otimizar uma máquina, entendendo a vibração que ocorre na ponta da ferramenta em relação ao material que está sendo trabalhado e a configuração específica em cada máquina, explica Barton.

O desafio vem do fato de que cada configuração de máquina-ferramenta tem seu próprio conjunto de frequências de vibração exclusivas. Isso torna o teste de cada configuração do porta-ferramenta-fuso-máquina para um produto crítico e, muitas vezes, é um trabalho demorado para as oficinas. No entanto, essas informações são necessárias para encontrar os parâmetros de usinagem ideais sem tentativas e erros dispendiosos.

​Saiba mais sobre o MSC MillMax.

Como as lojas normalmente minimizam o Chatter 

Para a maioria dos maquinistas e oficinas, gerenciar conversas é um processo de tentativa e erro – é, mais ou menos, apenas adivinhação, diz Barton.

É bastante comum que os maquinistas confiem nas configurações recomendadas fornecidas pelos fabricantes de ferramentas para reduzir a vibração ou em gráficos densos de velocidades e avanços, diz Schmitz. Em seguida, os maquinistas ajustam as configurações conforme necessário, acrescenta:“O desafio é que essas velocidades e feeds encontrados em um livro ou online não levam em conta a dinâmica de sua máquina e configuração”.

Normalmente, os fabricantes de máquinas e ferramentas publicam parâmetros em velocidades altas, médias e baixas para a filmagem da superfície e alimentação, diz Jamie Goettler, diretor de Inovação em Metalurgia da MSC.

Com base nessas informações, a maioria dos maquinistas “vai direto no meio”, diz Goettler. “Se houver problemas ou conversas, eles recuam até encontrar uma taxa de operação estável.”

Usando essa abordagem, as lojas geralmente realizam um teste para cada novo material ou peça do produto, acrescenta. Um maquinista começará executando a ferramenta na velocidade, avanço e profundidade de corte recomendados pelo fabricante e, em seguida, terá que ajustar intuitivamente cada um desses parâmetros em várias passagens de teste.

Veja como o MSC MillMax funciona:


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Não é incomum que uma oficina passe a maior parte de um turno inteiro tentando otimizar sua configuração antes de iniciar a produção de peças, diz Goettler. É fácil ver por que as empresas levam esse tempo, diz ele:elas se esforçam para alcançar a máxima produtividade, controlar o desperdício e prolongar a vida útil das ferramentas e máquinas.

Algumas oficinas podem manter registros e planilhas detalhados para diferentes combinações de configurações de ferramentas para produtos de trabalho específicos, apenas para descobrir que na próxima vez que usarem essa combinação, ela poderá vibrar porque suas descobertas originais não foram robustas ou repetíveis. Outras lojas lutam contra a conversa todos os dias usando substituições manuais ou experimentando ferramentas diferentes.

Uma nova tecnologia de ferramentas para reduzir a vibração 

Barton e Schmitz dizem que o MSC MillMax, a ferramenta de seleção de parâmetros de fresamento que eles desenvolveram, pode tornar a otimização um processo mais rápido.

A maior preocupação é como a ferramenta está cortando na ponta, explica Schmitz. Medir o “comportamento de vibração específico na ponta da ferramenta” fornece os dados vitais que as oficinas precisam para aperfeiçoar cada combinação de configuração, acrescenta ele. “Você pode pensar em cada combinação de porta-ferramentas-fuso-máquina como tendo uma impressão digital dinâmica única. O MillMax permite medir a impressão digital e fazer o melhor uso dessa combinação.”

O MillMax é um pequeno kit que usa um sensor para coletar os dados de frequência de vibração e apresentá-los quase em tempo real em um painel digital. Armada com essas informações, uma oficina pode construir uma configuração que permitirá que seus maquinistas produzam peças na velocidade mais rápida possível e maximizem a remoção de metal, diz Barton.

“Anexamos um pequeno sensor à ponta da ferramenta e, em seguida, batemos na ferramenta com um martelo instrumentado para obter os dados de vibração”, explica ele. Existem “bilhões de possíveis combinações de itens do sistema de moagem no sistema MillMax”.

Depois de configurar um produto de trabalho específico em uma máquina específica, não há necessidade de refazer, acrescenta Schmitz. Você só volta a bater se alterar o comprimento da ferramenta ou a máquina que planeja usar.

“Não estamos tentando vender uma ferramenta específica, mas ajudá-los a encontrar a ferramenta certa”, diz Barton. Essencialmente, “nós somos o detector da verdade” que pode mostrar a uma loja dados reais sobre o que está acontecendo com a frequência de vibração em suas configurações exclusivas ou comparar várias configurações. “E podemos fazer isso em questão de minutos”, acrescenta.



Você está usando a fresa de topo certa para o trabalho? Leia nosso artigo "Quando atualizar suas fresas de topo" para descobrir.