Dominando o Chatter de Usinagem:Causas, Prevenção e Otimização

A vibração na usinagem ocorre em quase todos os processos de fabricação. As máquinas pesadas utilizadas na fabricação geram uma grande quantidade de vibração, resultando em mau acabamento superficial e declínio na precisão dimensional.

Os maquinistas devem lidar com essa vibração indesejada em diferentes processos, como torneamento CNC, fresamento ou furação. No entanto, compreender as vibrações da maquinação e as suas causas e saber como evitá-las seria útil, pois ajuda a evitar tempos de inatividade, o que é terrível para as empresas.

Este artigo discute a definição de tagarelice, tipos de tagarelice, suas consequências e como evitá-la.

O que é vibração na usinagem?

A trepidação na usinagem é a vibração indesejada que ocorre durante o corte ou perfuração de peças. A vibração é devida ao desequilíbrio de vibração da peça de trabalho e da ferramenta movendo-se repetidamente uma em relação à outra. A vibração ocorre quando a peça usinada e a ferramenta de corte se movem em direções opostas, causando variação na carga de corte da ferramenta de usinagem por rotação.



Isso pode ser devido a um projeto inadequado de fabricação ou a ferramentas inadequadas. A vibração geralmente produz ruídos altos e ondulações visíveis na superfície dos componentes usinados. A vibração de usinagem ocorre em duas formas, a saber:

• Ressonar vibração
• Vibração sem ressonância

A vibração não ressonante ocorre como resultado do uso de ferramentas com desgaste desigual nas peças de trabalho. Esta vibração é muitas vezes constante durante todo o ciclo de usinagem e devido a causas mecânicas que são fáceis de examinar.

Por outro lado, a vibração ressonante ocorre em estágios específicos do percurso da ferramenta, como na usinagem de cantos côncavos.

Tipos de vibração na usinagem

Existem dois tipos principais de vibração que você pode encontrar na usinagem CNC. Eles incluem o seguinte:

Ferramenta Chatter

Geralmente, as fresas CNC vibram durante as operações de corte. Eles começam a aparar enquanto transferem a vibração para a peça de trabalho e adicionam vários recursos. Como resultado, a ferramenta e a peça começam a escorregar uma contra a outra, fazendo com que a trepidação aumente significativamente.

Conversação da peça

Às vezes, quando você fixa incorretamente a peça de trabalho na mesa de trabalho da fresadora, isso pode resultar em alguns deslocamentos e vibrações. Conseqüentemente, a parede fina da peça pode começar a vibrar enquanto ela é transferida para a ferramenta de corte.

É importante notar que algumas conversas são muitas vezes inevitáveis. Se a vibração que ocorre durante a usinagem for superior a 100µm, sua peça poderá sofrer arranhões na superfície. No entanto, seria melhor se você considerasse fazer algo em relação à vibração da ferramenta e da peça para melhorar a qualidade do seu produto. Discutiremos como evitar conversas abaixo.

Quais são as consequências da trepidação na usinagem?

A vibração da usinagem, se não for controlada, pode resultar em vários efeitos prejudiciais, como a redução da eficiência da usinagem. Aqui estão alguns deles:

Vida útil da ferramenta reduzida

As ferramentas de corte não conseguem suportar os impactos vibratórios das ferramentas batendo nas peças de trabalho. Esses efeitos dissonantes podem lascar e embotar a ferramenta de corte, prejudicando a qualidade da superfície das peças cortadas. Além disso, reduz a vida útil da ferramenta e a eficiência de corte, e a substituição da ferramenta é cara.

Vida útil da máquina reduzida

A máquina-ferramenta utilizada em diferentes componentes de usinagem é composta por diversas peças de forma que quando há vibração, esses componentes vibram na mesma frequência. O fuso e outros membros essenciais que produzem os diferentes eixos de movimento podem começar a desgastar-se mais rapidamente do que o esperado. Como resultado, a vibração da máquina coloca os componentes da máquina sob tensão indevida e, se não for controlada, pode reduzir a eficiência da usinagem e causar tempo de inatividade.

Mau acabamento superficial

A vibração na usinagem afeta as propriedades estéticas da peça e pode diminuir suas tolerâncias em situações extremas. Uma das consequências mais aparentes da vibração da máquina é a baixa rugosidade da superfície. A trepidação causa ondulação visível na superfície, o que compromete a qualidade e durabilidade da peça.

Precisão dimensional reduzida

Quando uma ferramenta de corte vibra durante a usinagem CNC, ela sai do caminho iniciado pelo CAM. Esse desvio, porém, pode fazer com que as peças tenham mau encaixe. Essas peças podem estar muito apertadas, muito longas, muito curtas ou muito soltas devido a dimensões imprecisas.

As empresas de manufatura empregam diferentes métodos para minimizar a vibração nas operações de usinagem e garantir que as peças e as ferramentas de corte estejam em boas condições. Aqui estão algumas dessas etapas sobre como reduzir a vibração durante a usinagem CNC:

Otimizar estratégia de usinagem

O grau de contato da fresa com a peça varia com o fresamento convencional. O excesso de força é exercido regularmente na fresa à medida que ela se move ao longo do caminho. Portanto, a melhor maneira de reduzir a vibração é obter um caminho de ferramenta de engajamento regular. Você pode reduzir a profundidade do corte como alternativa.

Além disso, tente reconsiderar a configuração do fuso. Por exemplo, se a vibração ressonante for a causa da vibração da usinagem, aumente ou reduza a RPM da máquina em 5% e isso minimizará a ocorrência de vibrações ressonantes. Observe que alguns softwares CAM possuem recursos que permitem variar as velocidades do fuso de forma consistente. A maioria dos fabricantes adota esse recurso devido à sua versatilidade.

Adote a abordagem de trabalho correta

Máquinas-ferramentas balanceadas apresentam melhor ajuste. Vários fatores, como posições e fixações incorretas, são as principais causas de trepidação na usinagem CNC. Entretanto, o porta-ferramenta com face final e contato de fita ajuda a garantir máxima rigidez durante a usinagem. Como resultado, a qualidade da superfície dos componentes não é comprometida nas RPM mais baixas.

Você também precisa verificar se o torno mecânico, a mesa de vácuo, o mandril ou outro dispositivo de fixação aplicam pressão adequada à peça de trabalho para mantê-la firme e estacionada.

Ao considerar o emprego de gabaritos e acessórios para exercer a pressão de fixação conforme necessário, entretanto, não fixe apenas uma extremidade de uma peça de trabalho estendida e fina. É bastante difícil para peças de paredes finas absorverem choques. Como resultado, os materiais de enchimento melhoram a sua rigidez geral e reduzem a trepidação. Um contraponto ou forma semelhante de estrutura de descanso estável é uma opção ideal para tais componentes.

Use a ferramenta de corte correta

Usar a ferramenta de corte correta ajuda a evitar vibrações de usinagem. Algumas ferramentas de corte geram mais vibrações do que outras. Não é fácil eliminar a vibração da ferramenta como a de uma peça de trabalho. Como resultado, você deve considerar os seguintes fatores em qualquer ferramenta de sua escolha:

• Revestimento de uma ferramenta
• Corrigir a geometria do substrato
• A proporção de uma ferramenta

Os maquinistas e engenheiros geralmente utilizam a maior máquina-ferramenta que se adapta bem se atender às especificações técnicas. Quanto mais sólido for um cortador, menor será a probabilidade de ele vibrar. Ferramentas longas ou finas geralmente desviam. Portanto, considere escolher ferramentas mais curtas e com maior diâmetro.

No entanto, combinar várias ferramentas com formatos variados de canal é a maneira mais eficaz de minimizar a trepidação na usinagem. Além disso, considere reduzir as ferramentas que saem do suporte e fixá-las bem. É menos provável que ocorra vibração da máquina depois de fazer isso.

Certifique-se de que seus cortadores tenham lâminas afiadas que minimizem a força de corte das fresadoras CNC. Você deve sempre considerar a estabilidade do ambiente de processamento e a manutenção imediata do cortador. Da mesma forma, é crucial aplicar pressão adequada e consistente na ferramenta para que a carga de cavacos seja regular.

Determinar o caminho ideal da ferramenta

As operações de fresamento CNC são de dois tipos – fresamento ascendente e fresamento descendente. Se você exercer a força de corte na mesma direção da direção de fixação, isso poderá reduzir a trepidação das peças dobradas. Freqüentemente, é um aspecto essencial do corte que precisa ser considerado.

Geralmente, as fresadoras CNC possuem parafusos de esferas pré-instalados que auxiliam na eficiência e precisão da tecnologia das máquinas CNC. Como resultado, você pode empregar um centro de usinagem vertical para evitar vibrações durante o processo de corte.

Configuração e manutenção da máquina

Como esperado, sua máquina CNC deve ser instalada sobre um piso de concreto sem rachaduras, deformidades ou descontinuidades. Você deve saber que a disposição da sua máquina desempenha um papel crucial na minimização da trepidação que ocorre durante a usinagem.

Isso ocorre porque o fluxo elástico, macio ou danificado pode aumentar o tremor de uma entidade CNC. Portanto, você deve considerar a utilização de âncoras e pés de ajuste para manter a unidade CNC firme e estável para minimizar a vibração.

WayKen ajuda a fornecer soluções de usinagem eficazes

É sempre difícil evitar vários pequenos problemas nas operações de usinagem, como trepidações, que podem afetar o resultado final. É aí que você precisa de um especialista em usinagem CNC para ajudá-lo a lidar com isso.

Na WayKen, com mais de 20 anos de experiência em usinagem, nossos maquinistas estão prontos para responder e resolver qualquer desafio de usinagem. De peças com formatos simples a complexos, sempre somos capazes de fornecer soluções de usinagem eficazes e econômicas. Como resultado, você pode ter certeza de que obterá o produto que deseja. Basta fazer upload do seu arquivo CAD hoje e obter um orçamento gratuito e feedback do DfM.

Conclusão

A vibração é um efeito de usinagem que causa um declínio substancial na produtividade. Afeta o desempenho da máquina, a qualidade da peça, a ferramenta de corte e a vida útil da máquina-ferramenta. Vários fatores contribuem para sua ocorrência, desde o local onde a máquina está instalada até o percurso da ferramenta.

No entanto, sempre que sentir vibrações fortes, inspecione cuidadosamente a ocorrência. Certifique-se de que a ferramenta e a peça de trabalho estejam fixadas corretamente e que as opções de usinagem configuradas estejam corretas para mitigar essa trepidação de forma eficiente.

Perguntas frequentes

O que são marcas de vibração na usinagem?

Marcas de trepidação são defeitos superficiais irregulares deixados por um rebolo que está fora de rotação durante a retificação ou marcas regulares formadas ao girar uma peça longa em um torno devido à vibração de usinagem.

O que causa vibração nas operações de usinagem?

As forças de corte criadas durante o corte aumentarão significativamente se a sua máquina-ferramenta apresentar desgaste excessivo. O aumento da força de corte geralmente resulta em trepidação durante o corte de substrato rígido.

O que causa vibração em equipamentos rotativos?

As causas mais comuns de trepidação ou vibração em equipamentos rotativos incluem desalinhamento, desequilíbrio, desgaste e folga. O desequilíbrio de uma região pesada dentro de um componente rotativo resultará em vibração quando o peso desequilibrado pecar em torno do eixo da máquina, gerando uma força centralizada.

Como posso identificar vibrações na usinagem?

A vibração da máquina CNC geralmente é audível. Conseqüentemente, um operador de máquina experiente pode identificar com sucesso quando ocorre vibração usando seu som distinto. Além disso, a vibração da usinagem deixa marcas onduladas visíveis na superfície de uma peça de trabalho.