CNC фрезоването е мощно и универсално процес на обработка което позволява прецизно и сложно производство на части. Въпреки това, един често срещан проблем, с който се сблъскват машинистите по време на CNC фрезоване, е бърборенето. Тракането, в контекста на машинната обработка, е нежеланата вибрация или трептене, която възниква по време на рязане. Това може да доведе до лошо покритие на повърхността, намален живот на инструмента и дори повреда на машината. В това изчерпателно ръководство ще проучим причините за бърборене при CNC фрезоване и ще предоставим широк набор от съвети и техники за ефективното му намаляване или премахване.

Разбиране на Chatter in CNC фрезоване

Какво е чатър при CNC фрезоване?

В контекста на фрезоването с ЦПУ бърборенето е разрушително и вредно явление, което възниква по време на процеса на обработка. Проявява се като нежелана вибрация или трептене в машинния инструмент, детайла или режещия инструмент. Това явление често се характеризира с отчетлив, неприятен шум и може да има сериозни последици за операциите по обработка. За да разберем бърборенето по-цялостно, нека разбием основните му компоненти и динамика.

Ключови компоненти на чатъра:

1. Машинен инструмент: Машината с ЦПУ, включително нейните структурни компоненти, шпиндел и лагерs, могат да бъдат източник на бърборене, ако им липсва твърдост или не се поддържат правилно.
2. Детайл: Материалът, който се обработва, и неговите свойства, като твърдост и фиксиране, могат да повлияят на дрънкането.
3. Инструментална: Изборът на режещи инструменти, тяхната геометрия, състояние и материал могат да играят значителна роля при появата на трескане.
4. Параметри на рязане: Изборът на параметри на рязане, включително скорост на подаване, скорост на рязане и дълбочина на рязане, може да повлияе на стабилността на процеса на обработка.

Динамика на бърборенето:

Трептене възниква, когато има дисбаланс между силите, действащи върху режещия инструмент, и съпротивлението, предлагано от материала на детайла. Този дисбаланс води до вибрации, което може да доведе до редица негативни последици, включително:

• Лошо покритие на повърхността: Вибрациите, предизвикани от трептене, могат да оставят след себе си неравномерни и грапави повърхности на обработваната част, намалявайки нейното качество и прецизност.
• Намален живот на инструмента: Постоянните, бързи трептения в инструмента могат да доведат до прекомерно износване на инструмента и значително да съкратят живота му.
• Повреда на машината: Продължителното излагане на бърборене може да застраши целостта на самата CNC машина. С течение на времето натрупаното механично напрежение може да доведе до скъпи ремонти и престой.
• Загуба на производителност: Бъркането често налага намаляване на скоростите на рязане или подаванията, за да се смекчи проблемът, което може да доведе до по-дълго време за обработка и намалена обща производителност.

Защо бърборенето има значение

Разбирането защо бърборенето има значение е от решаващо значение за всяка CNC фрезова операция. Въпреки че може да изглежда като досада или неудобство, въздействието му се простира далеч отвъд това. Ето защо бърборенето е повод за сериозно безпокойство:

1. Качество на завършената част: Бъркането може сериозно да компрометира качеството и прецизността на обработваната част. Ако целта ви е да произвеждате високопрецизни компоненти, бърборенето може да бъде основна пречка.
2. Живот на инструмента: Вибрациите, причинени от бърборене, могат да доведат до бързо износване и счупване на инструмента. Това означава увеличени разходи за подмяна на инструменти и по-чести прекъсвания на процеса на обработка.
3. Цялост на машината: Продължителното излагане на бърборене може да причини повреда на самата CNC машина. Това включва износване на машинни компоненти, повреда на шпиндела и други структурни проблеми.
4. Производителност: Бърморенето принуждава машинистите да намалят скоростите на рязане и подаванията, за да избегнат допълнителни проблеми. Това по-бавно темпо намалява общата производителност и може да доведе до забавяне на изпълнението на машинните задачи.
5. Опасения за безопасност: Бъбривостта може дори да представлява риск за безопасността в работилницата. Вибрациите и нестабилността, които създава, могат да доведат до инциденти, изхвърляне на инструмент или повреда на детайла.

В обобщение, бърборенето при CNC фрезоване не е просто досаден шум или естетически проблем; това е проблем, който може да има сериозни последици както за качеството на обработените части, така и за цялостната ефективност на процеса на обработка. За щастие има различни стратегии и техники за намаляване или премахване на бърборенето, които ще разгледаме подробно в тази статия.

Какво е машинна вибрация?

Машинната вибрация, често наричана просто "вибрация" в контекста на процесите на обработка, е нежелано и осцилаторно движение или трептене, което възниква по време на рязане или обработка на материали. Това явление се проявява като бързи движения напред-назад, обикновено под формата на вибрации, треперене или трептения, в машинния инструмент, детайла, режещия инструмент или комбинация от тези компоненти. Вибрацията при обработка е често срещан проблем при различни процеси на обработка, включително струговане, фрезоване, пробиване и шлайфане. Основните характеристики на машинната вибрация включват:

1. Нежелано движение: Вибрацията представлява нежелано движение в системата за обработка. Това може да доведе до нестабилност, засягаща точността и качеството на обработените части.
2. Повтарящи се трептения: Вибрацията обикновено се появява на определена честота или честоти, което води до повтарящи се движения напред-назад. Тези трептения могат да се видят при движението на детайла, режещия инструмент или цялата машина.
3. Noise: Вибрацията често произвежда характерен шум, който може да е резултат от движение на компоненти или вибриране един срещу друг. Този шум може да служи като звуков индикатор за вибрации.

Машинната вибрация може да има редица отрицателни ефекти върху процеса на обработка, включително:

• Намалено повърхностно покритие: Вибрацията може да доведе до неравномерно или неравномерно покритие на повърхността на обработените части, което да повлияе на тяхното качество и прецизност.
• Съкратен живот на инструмента: Бързите и неравномерни движения, свързани с вибрациите, могат да доведат до прекомерно износване и повреда на инструмента, което води до необходимостта от честа смяна на инструмента.
• Износване и повреда на машината: Продължителното излагане на вибрации може да ускори износването и повредата на машинните компоненти, включително шпиндели, лагери и структурни елементи.
• Неточности и вариации в размерите: Вибрацията може да причини деформация на детайла или инструмента, което води до неточности и вариации в размерите на крайния продукт.

Вибрацията при обработка се влияе от няколко фактора, включително параметри на рязане (напр. скорост на подаване, скорост на рязане и дълбочина на рязане), геометрия на инструмента, свойства на материала на детайла, твърдост на машината и динамика на обработващата система. Намаляването или елиминирането на вибрациите е критична цел при обработката, тъй като може значително да повлияе на качеството, ефективността и рентабилността на процеса на обработка. Различни стратегии и техники, както беше обсъдено в предишните раздели, се използват за справяне и смекчаване на вибрациите при обработка, като по този начин се подобрява цялостната производителност на операциите по обработка.

Причини за бъбривост

Бъркането при CNC фрезоване е сложно явление, повлияно от комбинация от фактори. Разбирането на тези причини е фундаментално за ефективно справяне и смекчаване на бърборенето. Тези фактори могат да бъдат широко категоризирани в четири ключови области:

1. Фактори на машинния инструмент

Характеристиките и състоянието на самата CNC машина значително допринасят за бърборенето. Няколко фактора, свързани с машината, могат да повлияят на появата на бърборене:

а. Твърдост:

Твърдост се отнася до способността на машината да устои на деформация или огъване по време на процеса на обработка. По-твърдата машина е по-малко склонна към бърборене. Компонентите на машината, като леглото на машината, колоните и шпиндела, трябва да бъдат проектирани и изработени с мисъл за висока твърдост. Твърдостта на машината осигурява стабилни условия на рязане, намалявайки вероятността от тракане.

b. Скорост на шпиндела:

- скорост на шпиндела е критичен фактор за контролиране на бърборенето. Скоростта на шпиндела трябва да бъде подходящо съобразена с материала на детайла и използвания режещ инструмент. Работата с правилната скорост на шпиндела помага за предотвратяване на трептене чрез поддържане на стабилен и балансиран процес на рязане.

° С. Овлажняване:

Някои CNC машини са оборудвани с вграден амортисьорни системи проектиран да абсорбира вибрации по време на обработка. Тези амортисьорни системи спомагат за намаляване на тракането, особено по време на високоскоростни машинни операции. Инвестирането в машина с усъвършенствани функции за овлажняване може да бъде практично решение за минимизиране на бърборенето.

д. Точност и прецизност:

Машини с по-високи нива на прецизност намлява точност са по-малко склонни да изпитват бърборене. Прецизността на машината гарантира, че тя поддържа постоянни условия на рязане, намалявайки риска от вибрации и нестабилност по време на обработка.

2. Фактори на детайла

Детайлът, включително неговите свойства на материала, размер и закрепване, могат значително да повлияят на дрънкането. Факторите, свързани с детайла, включват:

а. Свойства на материала:

- свойства на материала на материала на детайла са решаващи съображения. Твърдостта, плътността и топлопроводимостта на материала оказват влияние върху способността му да абсорбира и разсейва топлината, генерирана по време на обработката. Тези свойства могат или да насърчат стабилни условия на рязане, или да доведат до трептене.

b. Фиксиране на детайла:

Фиксиране се отнася до това как детайлът е сигурно захванат или задържан на място по време на обработка. Правилното закрепване е от съществено значение за предотвратяване на дрънкане, тъй като всяко движение или вибрация в детайла може да наруши процеса на рязане. Надеждното затягане на детайла осигурява стабилност и намалява риска от трептене.

° С. Надвес:

- надвес е разстоянието между детайла и държача на инструмента. По-дългите надвеси могат да засилят бърборенето поради увеличеното отклонение на инструмента. Намаляването на надвеса или използването на по-къси инструменти може да помогне за смекчаване на този ефект.

3. Фактори на инструменталната екипировка

Изборът на режещи инструменти, тяхното състояние, геометрия и материал могат значително да повлияят на бърборенето. Свързаните с инструментите фактори, които трябва да се имат предвид, включват:

а. Материал на инструмента:

Избиране на подходящия инструментален материал въз основа на материала на детайла е от решаващо значение. Различните материали предлагат различни нива на устойчивост на износване и устойчивост на топлина. Правилният избор на материал за инструмента може да намали износването на инструмента и вероятността от дрънкане.

b. Геометрия на инструмента:

- геометрия на инструмента, включително броя на жлебовете, наклонения ъгъл и ъгъла на спиралата, може да повлияе на силите на рязане и, следователно, на трескането. Геометриите на инструмента, които осигуряват по-добър контрол на стружкообразуването и намаляват силите на рязане, са за предпочитане за склонни към трептене материали.

° С. Състояние на инструмента:

- състояние на режещите инструменти играе важна роля в появата на бърборене. Износените или повредени инструменти е по-вероятно да причинят бърборене. Редовната проверка и поддръжка на инструментите са от съществено значение, за да се гарантира, че инструментите са в оптимално състояние.

4. Параметри на рязане

Изборът на параметри на рязане, като скорост на подаване, скорост на рязане и дълбочина на рязане, влияе пряко върху появата на трептене. Факторите, свързани с параметрите на рязане, включват:

а. Скорост на подаване:

An неподходяща скорост на подаване който е твърде висок, може да доведе до прекомерни сили на рязане и впоследствие до тракане. Балансирането на скоростта на подаване с други параметри на рязане е от съществено значение за предотвратяване на трептене.

b. Скорост на рязане:

- скорост на рязане трябва да бъдат избрани правилно въз основа на използвания материал и инструменти. Неправилната скорост на рязане, независимо дали е твърде висока или твърде ниска, може да доведе до тракане. Правилната скорост на рязане зависи от фактори като тип материал, материал на инструмента и геометрия на инструмента.

° С. Дълбочина на рязане:

- дълбочина на рязане влияе върху натоварването на чипа и силите, действащи върху инструмента. Дълбокото рязане може да претовари инструмента, което да доведе до вибрации и тракане. Намаляването на дълбочината на рязане може да помогне за предотвратяване на трептене, особено при обработка на трудни материали. Разбирането на взаимодействието на тези фактори и тяхното специфично въздействие върху бърборенето е от решаващо значение за разработването на ефективни стратегии за минимизиране или премахване на това вредно явление по време на CNC фрезоване. В следващите раздели ще разгледаме различни стратегии и най-добри практики за намаляване на бърборенето чрез справяне с тези първопричини.

Стратегии за намаляване на бърборенето

Бърморенето при CNC фрезоване може да бъде постоянно предизвикателство, но има много ефективни стратегии и техники за минимизирането или премахването му. Тези стратегии включват подобрения в машинните инструменти, подходяща подготовка на детайла, избор и поддръжка на инструменти, оптимизиране на параметрите на рязане, планиране на траекторията на инструмента, техники за затихване и използване на системи за наблюдение и контрол. Нека разгледаме подробно всяка от тези стратегии:

1. Подобрения на машинния инструмент

Подобряването на самата CNC машина е ефективен начин за намаляване на бърборенето. Ето някои подходи, които да разгледате:

а. Надграждане до по-твърда машина:

Ако на сегашната ви машина липсва твърдост и стабилност, помислете за надграждане до по-здрава. Твърдата машина минимизира деформацията и може ефективно да потиска вибрациите по време на процеса на обработка, намалявайки вероятността от бърборене.

b. Амортисьорни системи:

Някои машини са оборудвани с вградени амортисьорни системи проектиран да абсорбира вибрации. Тези системи са особено полезни за намаляване на тракането по време на високоскоростна обработка. Надграждането до машина с разширени функции за овлажняване може значително да намали бърборенето.

° С. Редовна поддръжка на машината:

Редовната поддръжка е от решаващо значение. Редовно проверявайте и регулирайте критичните компоненти на машината, за да сте сигурни, че машината функционира оптимално. Това включва проверка и затягане на болтове, калибриране на шпиндела и поддържане на цялостното състояние на машината.

2. Подготовка на детайла

Правилната подготовка на детайла е от съществено значение за предотвратяване на трептене. Обмислете следните стъпки:

а. Сигурно закрепване:

Уверете се, че детайлът е здраво захванат или фиксирани, за да се предотврати нежелано движение или вибрация. Правилното закрепване е от решаващо значение за поддържане на стабилност по време на обработка.

b. Избор на материал:

Избери подходящ материал за вашия детайл въз основа на специфичните изисквания за обработка. Свойствата на материала, като твърдост и топлопроводимост, могат да повлияят на бърборенето. Избирането на правилния материал може да насърчи стабилни условия на рязане.

° С. Минимизиране на надвеса:

Дългите надвеси между детайла и инструмента могат да засилят бърборенето поради увеличеното отклонение на инструмента. Намаляването на надвеса или използването на по-къси инструменти може да помогне за смекчаване на този ефект.

3. Избор и поддръжка на инструменти

Изборът на режещи инструменти и тяхното състояние оказва значително влияние върху бърборенето. Свързаните с инструментите фактори, които трябва да се имат предвид, включват:

а. Материал на инструмента:

Изберете оптимален инструментален материал въз основа на материала на детайла. Различните материали предлагат различни нива на устойчивост на износване и устойчивост на топлина. Правилният избор на материал за инструмента може да намали износването на инструмента и вероятността от дрънкане.

b. Геометрия на инструмента:

Помислете за геометрия на инструмента, включително броя на жлебовете, наклонения ъгъл и ъгъла на спиралата. Подходящите геометрии на инструмента, които осигуряват добър контрол на стружкообразуването и намаляват силите на рязане, са за предпочитане за склонни към трептене материали.

° С. Редовна поддръжка на инструмента:

Уверете се, че режещите инструменти са вътре добро състояние чрез извършване на редовни проверки и поддръжка. Износените или повредени инструменти е по-вероятно да причинят бърборене. Правилната поддръжка на инструмента включва заточване, възстановяване и смяна на инструмента, ако е необходимо.

4. Оптимални параметри на рязане

Избирането на правилните параметри на рязане е от съществено значение за предотвратяване на бърборене. Факторите, свързани с параметрите на рязане, включват:

а. Скорост на подаване:

Изберете подходяща скорост на подаване който е балансиран с други параметри на рязане. Прекалено високата скорост на подаване може да доведе до увеличени сили на рязане и трептене. Регулирайте скоростта на подаване, за да поддържате стабилна обработка.

b. Скорост на рязане:

- скорост на рязане трябва да бъдат избрани правилно въз основа на използвания материал и инструменти. Неправилната скорост на рязане може да доведе до тракане. Правилната скорост на рязане зависи от фактори като тип материал, материал на инструмента и геометрия на инструмента.

° С. Дълбочина на рязане:

- дълбочина на рязане влияе върху натоварването на чипа и силите на инструмента. Дълбокото рязане може да претовари инструмента, което да доведе до вибрации и тракане. Намаляването на дълбочината на рязане може да помогне за предотвратяване на тракане, особено при работа с предизвикателни материали.

5. Оптимизация на пътя на инструмента

Оптимизирането на траекторията на инструмента може да минимизира бърборенето чрез избягване на внезапни промени в силите на рязане. Обмислете следните подходи:

а. Трохоидално фрезоване:

Трохоидалното фрезоване е техника, която включва контролирани, непрекъснати модели на траекторията на инструмента което може да намали бърборенето. Това включва инструмента, който следва кръгова или извита траектория, вместо да прави прави срезове.

b. Изкачване срещу конвенционално фрезоване:

Избирайки между изкачване фрезоване (където ножът се върти по посока на подаването) и конвенционално фрезоване (където ножът се върти срещу посоката на подаване) може да повлияе на бъркотене. Фрезоването с изкачване често генерира по-малко бърборене, тъй като намалява въздействието на силите на рязане.

6. Техники на затихване

За справяне с бърборенето по време на машинна обработка могат да се използват различни техники за затихване:

a. Амортисьори за инструменти:

Амортисьорите на инструмента са приставки, които могат да се добавят към държача на инструмента, за да се намалят вибрациите и тракането. Тези амортисьори абсорбират вибрациите и подобряват стабилността на процеса на обработка.

b. Устойчиви на дрънкане държачи за инструменти:

Обмислете използването на държачи за инструменти, които са специално проектирани да намалят бърборенето. Тези държачи за инструменти включват усъвършенствани технологии за овлажняване за подобряване на стабилността на обработката.

c. Обработване на устойчиви на трескане пластини:

Към режещия инструмент могат да се монтират устойчиви на дрънкане вложки. Тези вложки са предназначени за намаляване на вибрациите и подобряване на стабилността на инструмента.

7. Системи за мониторинг и контрол

За да управлявате ефективно бърборенето, помислете за използването на системи за наблюдение и контрол:

a. Вибрационни системи за мониторинг:

инсталирам системи за мониторинг на вибрациите на CNC машината за откриване на бърборене в реално време. Тези системи могат автоматично да коригират параметрите на рязане или траекторията на инструмента, за да смекчат бъркотията, когато се появят.

b. Адаптивни системи за управление:

Адаптивните системи за управление използват данни в реално време, за да регулират параметрите на рязане и траекторията на инструмента динамично, за да предотвратят трептене. Тези системи могат да бъдат много ефективни при намаляване на бърборенето.

c. Измерване на силата на рязане:

Измерване и мониторинг сили на рязане по време на машинна обработка може да предостави ценни данни за предотвратяване на бърборене. Чрез разбиране на действащите сили могат да се направят корекции за минимизиране на вибрациите. Прилагането на тези стратегии и техники може значително да намали или елиминира тракането при CNC фрезоване, което води до подобрено качество на частите, по-дълъг живот на инструмента, надеждност на машината и повишена производителност. Освен това тези подходи могат да бъдат адаптирани, за да отговарят на вашите специфични нужди CNC машинна обработка операция, превръщайки намаляването на бърборенето в практична и постижима цел.

В заключение

Бърморенето при CNC фрезоване е критичен проблем, който може значително да повлияе на качеството, ефективността и рентабилността на машинните операции. Разбирането на причините за бърборенето, включително факторите на машинния инструмент, проблемите, свързани с обработвания детайл, факторите на инструменталната екипировка и параметрите на рязане, е от съществено значение за ефективното справяне с това предизвикателство. За да намалят или премахнат бърборенето, машинистите могат да прилагат широк набор от стратегии и техники:

• Подобрения на машинния инструмент: Модернизирането до по-твърди машини, използването на амортисьорни системи и осигуряването на редовна поддръжка може да подобри стабилността на машината и да намали тракането.
• Подготовка на детайла: Правилното закрепване, изборът на материал и минимизирането на надвеса допринасят за стабилността на обработвания детайл и намаленото бъркотене.
• Избор и поддръжка на инструменти: Изборът на правилните материали и геометрия на инструментите, както и поддържането на инструментите в добро състояние, могат да сведат до минимум бърборенето.
• Оптимални параметри на рязане: Регулирането на скоростите на подаване, скоростите на рязане и дълбочината на рязане, за да се поддържат балансирани сили на рязане, е от решаващо значение за намаляване на трескането.
• Оптимизация на пътя на инструмента: Използването на трохоидално фрезоване и изборът на подходяща посока на фрезоване (изкачване или конвенционално) може да помогне за предотвратяване на бърборене.
• Техники на затихване: Внедряването на амортисьори на инструмента, устойчиви на дрънкане държачи за инструменти и вложки за обработка, предназначени да потискат вибрациите, може да смекчи тракането.
• Системи за мониторинг и контрол: Използването на системи за мониторинг на вибрации, адаптивни системи за управление и измерване на силата на рязане може да открие и адресира бърборенето в реално време.

Чрез прилагане на тези стратегии и отчитане на специфичните изисквания на техните CNC фрезови операции, машинистите могат да намалят бърборенето и неговите неблагоприятни ефекти, включително лошо покритие на повърхността, намален живот на инструмента, повреда на машината и намалена производителност. В крайна сметка намаляването на бъркотията е не само техническа необходимост, но и средство за постигане на по-висока прецизност, по-голяма ефективност и спестяване на разходи при CNC фрезоване. С правилното познаване и прилагане на тези стратегии, машинистите могат да работят за постигане на CNC фрезови операции без бърборене, произвеждайки висококачествени машинни части, като същевременно удължават максимално живота на своите инструменти и машини.