Estratégias Eficazes para Eliminar Vibração do Torno Durante Operações de Torneamento

Uma das falhas comuns no torneamento é vibração. Quando o torno vibra, o processo normal de corte do sistema de processo é perturbado e destruído, o que não apenas piora seriamente a qualidade da superfície usinada, mas também encurta a vida útil da máquina-ferramenta e da ferramenta de corte. Portanto, é necessário tomar algumas medidas para reduzir ou eliminar a vibração produzida pela máquina-ferramenta.

Hoje, apresentarei principalmente as causas e medidas de eliminação de vibração de baixa frequência causada pela deformação do sistema de peça e sistema de apoio de ferramenta no processo de usinagem.

01 Principais Características Da Vibração De Baixa Frequência

Após eliminar a vibração dos componentes rotativos e sistema de transmissão da máquina-ferramenta, o principal tipo de vibração de torneamento é vibração autoexcitada que não muda com a velocidade de torneamento.

As principais características de vibração de baixa frequência são:

• baixa frequência de vibração (50 ~ 300 Hz), baixo ruído durante vibração
• Os vestígios deixados na superfície de corte da peça são profundos e largos
• A vibração é violenta, o que frequentemente torna as peças da máquina-ferramenta (como contraponte, apoio de ferramenta, etc.) soltas e quebra a pastilha de metal duro.

02 Causas Da Vibração De Baixa Frequência

Durante a vibração de baixa frequência no torneamento, o sistema de peça e o sistema de apoio de ferramenta geralmente vibram (mas na maioria dos casos, a vibração do sistema de peça é grande e desempenha papel principal). Eles às vezes se separam um do outro e às vezes se aproximam, produzindo forças e reações de magnitude igual e direções opostas. No processo de vibração, quando a peça e a ferramenta se afastam, a força de corte F é separada na mesma direção que o deslocamento da peça, e o trabalho realizado é positivo. Quando a peça se aproxima da ferramenta, o trabalho realizado pela força de corte F de aproximação é negativo.

Durante o torneamento:

• atrito entre cavacos e a face de ataque da ferramenta
• O grau de endurecimento do metal encontrado pela ferramenta ao cortar para dentro e para fora da peça é diferente
• O ângulo geométrico real da ferramenta muda periodicamente durante o processo de vibração
• Durante a vibração, o caminho de movimento relativo da ferramenta para a peça é elipse, o que causa mudança periódica da seção de corte
• As marcas deixadas pela vibração da peça durante a rotação anterior causam mudanças periódicas na seção de corte. Estas cinco condições podem causar mudanças periódicas na força de corte e fazer a distância de fase f > f aproximação. Dessa forma, em cada ciclo de vibração, o trabalho positivo da força de corte na peça (ou ferramenta) é sempre maior que o trabalho negativo que ela faz na peça (ou ferramenta), de modo que a peça (ou ferramenta) obtém suplemento de energia e gera vibração autoexcitada.

03 Medidas De Eliminação Da Vibração De Baixa Frequência

(1) Na vibração de baixa frequência, a vibração é principalmente causada pela mudança de força de corte causada pela vibração na direção Y, que faz a distância de fase f > f aproximação e produz vibração.

As seguintes 5 medidas são principalmente tomadas.

① Ângulo de deflexão principal da ferramenta（ μ Quanto maior o ângulo R), menor a força FY, e menos provável é produzir vibração. Portanto, aumente adequadamente o ângulo de deflexão principal da ferramenta para eliminar ou reduzir a vibração.

② Aumentar adequadamente o ângulo de ataque da ferramenta pode reduzir a força FY e reduzir a vibração.

③ Se o ângulo de folga da ferramenta for muito grande ou a lâmina for muito afiada, a ferramenta é fácil de "morder" a peça, o que é fácil de produzir vibração. Quando a ferramenta é adequadamente passivada, a face de folga traseira pode prevenir a ferramenta de "morder" a peça, o que pode reduzir ou eliminar a vibração.

④ Ao torneiar, a posição da ponta da ferramenta é muito baixa (mais baixa que o centro da peça) ou ao mandrilar no torno, a posição da ponta da ferramenta é muito alta, o que reduzirá o ângulo de ataque real da ponta da ferramenta e aumentará o ângulo de folga traseiro, o que é fácil de produzir vibração.

⑤ Se o sistema de apoio de ferramenta tiver rigidez negativa, é fácil "morder" a peça e produzir vibração. Portanto, a vibração causada pela rigidez negativa do sistema de apoio de ferramenta no torneamento deve ser evitada o máximo possível.

(2) Quando cavacos largos e finos são produzidos no processo de torneamento, a vibração na direção Y causa a mudança de força de corte. Quando a seção de corte é larga e fina, a vibração na direção Y causará mudança drástica de seção transversal de corte e força de corte. Portanto, a vibração é fácil de ocorrer neste caso. Por exemplo, ao torneiar com uma ferramenta longitudinal, quanto maior a profundidade de corte, maior a taxa de avanço, e menor o ângulo de deflexão principal, mais larga e fina a seção de corte, e mais fácil é produzir vibração. Portanto, ao selecionar a velocidade de torneamento, devemos evitar a zona de velocidade média onde a força de corte diminui com a velocidade (ao cortar aço carbono, a faixa de velocidade é 30 ~ 50 m/min), e reduzir a força de corte do carrinho ao mesmo tempo, aumentar adequadamente a taxa de avanço e reduzir a profundidade de corte também ajuda a suprimir vibração.

(3) Rigidez insuficiente do sistema de peça e sistema de apoio de ferramenta é a principal razão para vibração de baixa frequência. As seguintes medidas podem ser tomadas para eliminar ou reduzir vibração:

① Ao fixar a peça com três ou quatro garras, tente minimizar o erro de coaxialidade entre o centro de rotação da peça e o centro de rotação do fuso, e evite a vibração causada pela mudança periódica de força de corte causada por corte intermitente ou corte desigual devido à inclinação da peça.

② Ao usinar peças longas e finas que são fáceis de deformar, curvar e vibrar, use centro elástico e apoio auxiliar, e adicione refrigerante para resfriar as peças para reduzir a deformação por expansão térmica das peças.

③ Ao fixar a peça, não estenda a peça demais. Para a peça com rigidez insuficiente, use quadro central razoável, apoio de calcanhar de ferramenta e centro e outros apoios auxiliares para aumentar a rigidez da peça.

④ Ao usar o contraponte, o contraponte e o furo cônico do contraponte devem combinar bem para evitar curvar a peça devido a força de empuxo muito grande ou balançar a peça devido a força de empuxo muito pequena, e preste atenção que a extensão do mangote do contraponte não deve ser muito longa.

⑤ O folga do rolamento do fuso da máquina-ferramenta afeta diretamente a precisão de rotação e rigidez do fuso. Se o folga for muito grande e a rigidez for insuficiente devido ao desgaste do rolamento durante o uso, o folga do rolamento deve ser ajustado e a pré-carga deve ser aplicada para aumentar a rigidez do sistema de peça e eliminar vibração.

⑥ Verifique regularmente o contato entre o carro intermediário e o carro grande, e a guia de cauda de andorinha entre o apoio de ferramenta pequeno e o carro intermediário, e ajuste o encaixe inclinado para manter um folga apropriado para evitar rastejamento quando o apoio de ferramenta se move, causando vibração do sistema de apoio de ferramenta.

⑦ Cada vez que o porta-ferramentas quadrado é rotacionado para fazer a ferramenta virar para a posição requerida, o porta-ferramentas quadrado deve ser pressionado e fixado para prevenir o porta-ferramentas quadrado de soltar, reduzindo a rigidez do sistema de porta-ferramentas e causando vibração.