A fresagem CNC é uma ferramenta poderosa e versátil Processo de usinagem que permite a produção de peças precisas e complexas. No entanto, um problema comum que os maquinistas encontram durante o fresamento CNC é a vibração. Chatter, no contexto da usinagem, é a vibração ou oscilação indesejável que ocorre durante o corte. Isso pode levar a acabamentos superficiais ruins, redução da vida útil da ferramenta e até mesmo danos à máquina. Neste guia abrangente, exploraremos as causas da trepidação no fresamento CNC e forneceremos uma ampla gama de dicas e técnicas para reduzi-la ou eliminá-la com eficácia.

Compreendendo o Chatter no Fresagem CNC

O que é Chatter em fresamento CNC?

Chatter, no contexto do fresamento CNC, é um fenômeno perturbador e prejudicial que ocorre durante o processo de usinagem. Manifesta-se como vibração ou oscilação indesejada na máquina-ferramenta, peça de trabalho ou ferramenta de corte. Este fenômeno é frequentemente caracterizado por um ruído distinto e desagradável e pode ter sérias implicações nas operações de usinagem. Para entender o chatter de forma mais abrangente, vamos analisar seus principais componentes e dinâmicas.

Principais componentes do Chatter:

1. ferramenta mecânica: A máquina-ferramenta CNC, incluindo seus componentes estruturais, fuso e rolamentos, podem ser uma fonte de vibração se não tiverem rigidez ou não forem mantidos adequadamente.
2. Peça de trabalho: O material que está sendo usinado e suas propriedades, como dureza e fixação, podem influenciar a trepidação.
3. Ferramentas.: A escolha das ferramentas de corte, sua geometria, condição e material podem desempenhar um papel significativo na ocorrência de trepidação.
4. Parâmetros de corte: A seleção dos parâmetros de corte, incluindo avanço, velocidade de corte e profundidade de corte, pode afetar a estabilidade do processo de usinagem.

Dinâmica de conversa:

A vibração ocorre quando há um desequilíbrio entre as forças que atuam na ferramenta de corte e a resistência oferecida pelo material da peça. Este desequilíbrio leva à vibração, que pode resultar numa série de consequências negativas, incluindo:

• Acabamento superficial ruim: Vibrações induzidas por vibração podem deixar acabamentos superficiais irregulares e ásperos na peça usinada, diminuindo sua qualidade e precisão.
• Vida útil reduzida da ferramenta: As oscilações constantes e rápidas na ferramenta podem levar ao desgaste excessivo da ferramenta e reduzir significativamente a sua vida útil.
• Danos à máquina: A exposição prolongada a vibrações pode comprometer a integridade da própria máquina CNC. Com o tempo, o estresse mecânico acumulado pode levar a reparos dispendiosos e tempo de inatividade.
• Perda de Produtividade: A trepidação geralmente exige a redução das velocidades de corte ou dos avanços para mitigar o problema, o que pode resultar em tempos de usinagem mais longos e redução da produtividade geral.

Por que o Chatter é importante

Compreender por que a vibração é importante para qualquer operação de fresamento CNC. Embora possa parecer um aborrecimento ou inconveniência, seu impacto vai muito além disso. Veja por que a conversa é uma questão de grande preocupação:

1. Qualidade da peça acabada: A vibração pode comprometer gravemente a qualidade e a precisão da peça usinada. Se o seu objetivo é produzir componentes de alta precisão, a vibração pode ser um grande obstáculo.
2. Vida útil da ferramenta: Vibrações induzidas por trepidação podem levar ao rápido desgaste e quebra da ferramenta. Isto significa maiores custos de substituição de ferramentas e interrupções mais frequentes no processo de usinagem.
3. Integridade da Máquina: A exposição prolongada a vibrações pode causar danos à própria máquina CNC. Isso inclui desgaste nos componentes da máquina, danos ao fuso e outros problemas estruturais.
4. Produtividade: A vibração força os maquinistas a reduzir as velocidades de corte e os avanços para evitar mais problemas. Esse ritmo mais lento reduz a produtividade geral e pode resultar em atrasos na conclusão das tarefas de usinagem.
5. Preocupações de segurança: A vibração pode até representar riscos de segurança na oficina. As vibrações e a instabilidade que ela cria podem causar acidentes, ejeções de ferramentas ou danos à peça.

Em resumo, a vibração no fresamento CNC não é apenas um ruído irritante ou uma preocupação estética; é um problema que pode ter sérias repercussões tanto na qualidade das peças usinadas quanto na eficiência geral do processo de usinagem. Felizmente, existem várias estratégias e técnicas para reduzir ou eliminar a vibração, que exploraremos detalhadamente ao longo deste artigo.

O que é vibração de usinagem?

A vibração de usinagem, muitas vezes chamada simplesmente de "vibração" no contexto dos processos de usinagem, é um movimento ou oscilação indesejável e oscilatório que ocorre durante o corte ou usinagem de materiais. Este fenômeno se manifesta como movimentos rápidos de vaivém, normalmente na forma de vibrações, tremores ou oscilações, na máquina-ferramenta, peça de trabalho, ferramenta de corte ou uma combinação desses componentes. A vibração de usinagem é um problema comum em vários processos de usinagem, incluindo torneamento, fresamento, furação e retificação. As principais características da vibração de usinagem incluem:

1. Movimento indesejado: A vibração representa um movimento indesejado no sistema de usinagem. Pode levar à instabilidade, afetando a precisão e a qualidade das peças usinadas.
2. Oscilação repetitiva: A vibração normalmente ocorre em uma frequência ou frequências específicas, levando a movimentos repetitivos de vaivém. Essas oscilações podem ser vistas no movimento da peça, da ferramenta de corte ou de toda a máquina.
3. Ruído: A vibração geralmente produz um ruído característico, que pode ser resultado do movimento ou vibração de componentes uns contra os outros. Este ruído pode servir como um indicador sonoro de vibração.

A vibração de usinagem pode ter uma série de efeitos negativos no processo de usinagem, incluindo:

• Acabamento de superfície reduzido: A vibração pode causar acabamentos superficiais desiguais ou irregulares nas peças usinadas, afetando sua qualidade e precisão.
• Vida útil da ferramenta reduzida: Os movimentos rápidos e irregulares associados à vibração podem resultar em desgaste excessivo e danos à ferramenta, levando à necessidade de trocas frequentes de ferramenta.
• Desgaste e danos à máquina: A exposição prolongada à vibração pode acelerar o desgaste e danos aos componentes da máquina, incluindo fusos, rolamentos e elementos estruturais.
• Imprecisões e variações dimensionais: A vibração pode causar deflexão da peça ou da ferramenta, resultando em imprecisões e variações dimensionais no produto final.

A vibração da usinagem é influenciada por vários fatores, incluindo parâmetros de corte (por exemplo, avanço, velocidade de corte e profundidade de corte), geometria da ferramenta, propriedades do material da peça, rigidez da máquina e dinâmica do sistema de usinagem. Reduzir ou eliminar a vibração é uma meta crítica na usinagem, pois pode impactar significativamente a qualidade, a eficiência e o custo-benefício do processo de usinagem. Várias estratégias e técnicas, conforme discutido nas seções anteriores, são empregadas para abordar e mitigar a vibração de usinagem, melhorando assim o desempenho geral das operações de usinagem.

Causas da conversa

A vibração no fresamento CNC é um fenômeno complexo influenciado por uma combinação de fatores. Compreender essas causas é fundamental para abordar e mitigar eficazmente as conversas. Esses fatores podem ser amplamente categorizados em quatro áreas principais:

1. Fatores de máquinas-ferramenta

As características e condições da própria máquina CNC contribuem significativamente para a vibração. Vários fatores relacionados à máquina podem influenciar a ocorrência de vibração:

a. Rigidez:

Rigidez refere-se à capacidade da máquina de resistir à deformação ou flexão durante o processo de usinagem. Uma máquina mais rígida é menos propensa a trepidações. Os componentes da máquina, como a base da máquina, as colunas e o fuso, devem ser projetados e construídos tendo em mente alta rigidez. A rigidez da máquina garante condições de corte estáveis, reduzindo a probabilidade de vibração.

b. Velocidade do fuso:

A velocidade do fuso é um fator crítico no controle da conversa. A velocidade do fuso deve ser adequada ao material da peça e à ferramenta de corte utilizada. Operar na velocidade correta do fuso ajuda a evitar vibrações, mantendo um processo de corte estável e equilibrado.

c. Amortecimento:

Algumas máquinas CNC vêm equipadas com sistemas de amortecimento projetado para absorver vibrações durante a usinagem. Esses sistemas de amortecimento ajudam a reduzir a trepidação, especialmente durante operações de usinagem em alta velocidade. Investir em uma máquina com recursos avançados de amortecimento pode ser uma solução prática para minimizar vibrações.

d. Exatidão e precisão:

Máquinas com níveis mais elevados de precisão e precisão são menos propensos a experimentar conversas. A precisão da máquina garante condições de corte consistentes, reduzindo o risco de vibrações e instabilidade durante a usinagem.

2. Fatores da peça

A peça de trabalho, incluindo as propriedades do material, tamanho e fixação, pode afetar significativamente a trepidação. Os fatores relacionados à peça de trabalho incluem:

a. Propriedades dos materiais:

A propriedades do material do material da peça são considerações cruciais. A dureza, densidade e condutividade térmica do material influenciam sua capacidade de absorver e dissipar o calor gerado durante a usinagem. Essas propriedades podem promover condições de corte estáveis ​​ou causar trepidação.

b. Fixação da peça:

Fixação refere-se a como a peça de trabalho é fixada com segurança ou mantida no lugar durante a usinagem. A fixação adequada é essencial para evitar vibrações, pois qualquer movimento ou vibração na peça pode atrapalhar o processo de corte. A fixação segura da peça de trabalho garante estabilidade e reduz o risco de trepidação.

c. Saliência:

A saliência é a distância entre a peça de trabalho e o porta-ferramenta. Saliências mais longas podem amplificar a vibração devido ao aumento da deflexão da ferramenta. Reduzir o balanço ou usar ferramentas mais curtas pode ajudar a mitigar esse efeito.

3. Fatores de ferramentas

A escolha das ferramentas de corte, sua condição, geometria e material podem impactar significativamente a trepidação. Os fatores relacionados às ferramentas a serem considerados incluem:

a. Material da ferramenta:

Selecionando o apropriado material de ferramenta com base no material da peça é crucial. Diferentes materiais oferecem diferentes níveis de resistência ao desgaste e ao calor. A seleção correta do material da ferramenta pode reduzir o desgaste da ferramenta e a probabilidade de trepidação.

b. Geometria da ferramenta:

A geometria da ferramenta, incluindo o número de canais, o ângulo de saída e o ângulo da hélice, podem influenciar as forças de corte e, consequentemente, a trepidação. Geometrias de ferramentas que proporcionam melhor controle de cavacos e reduzem forças de corte são preferíveis para materiais propensos a vibração.

c. Condição da ferramenta:

A condição das ferramentas de corte desempenha um papel significativo na ocorrência de vibração. Ferramentas gastas ou danificadas têm maior probabilidade de causar vibração. A inspeção e manutenção regulares das ferramentas são essenciais para garantir que elas estejam em ótimas condições.

4. Parâmetros de corte

A seleção dos parâmetros de corte, como avanço, velocidade de corte e profundidade de corte, afeta diretamente a ocorrência de vibração. Os fatores relacionados aos parâmetros de corte incluem:

a. Taxa de alimentação:

An taxa de alimentação inadequada um valor muito alto pode levar a forças de corte excessivas e, subsequentemente, trepidação. Equilibrar a taxa de avanço com outros parâmetros de corte é essencial para evitar trepidação.

b. Velocidade de corte:

A velocidade de corte deve ser selecionado corretamente com base no material e nas ferramentas usadas. Uma velocidade de corte inadequada, seja muito alta ou muito baixa, pode resultar em trepidação. A velocidade de corte correta depende de fatores como tipo de material, material da ferramenta e geometria da ferramenta.

c. Profundidade do corte:

A profundidade do corte afeta a carga de cavacos e as forças que atuam na ferramenta. Um corte profundo pode sobrecarregar a ferramenta, causando vibrações e trepidações. A redução da profundidade de corte pode ajudar a evitar vibrações, especialmente ao usinar materiais desafiadores. Compreender a interação desses fatores e seu impacto específico na trepidação é crucial para o desenvolvimento de estratégias eficazes para minimizar ou eliminar esse fenômeno prejudicial durante o fresamento CNC. Nas seções a seguir, nos aprofundaremos em diversas estratégias e práticas recomendadas para reduzir a vibração, abordando essas causas básicas.

Estratégias para reduzir a vibração

A vibração no fresamento CNC pode ser um desafio persistente, mas existem inúmeras estratégias e técnicas eficazes para minimizá-la ou eliminá-la. Essas estratégias abrangem melhorias em máquinas-ferramentas, preparação adequada da peça, seleção e manutenção de ferramentas, otimização de parâmetros de corte, planejamento de percurso de ferramenta, técnicas de amortecimento e uso de sistemas de monitoramento e controle. Vamos explorar cada uma dessas estratégias em detalhes:

1. Melhorias em máquinas-ferramenta

Melhorar a própria máquina CNC é uma forma eficaz de reduzir a vibração. Aqui estão algumas abordagens a serem consideradas:

a. Atualizando para uma máquina mais rígida:

Se a sua máquina atual carece de rigidez e estabilidade, considere atualizar para uma mais robusta. Uma máquina rígida minimiza a deflexão e pode amortecer efetivamente as vibrações durante o processo de usinagem, reduzindo a probabilidade de vibração.

b. Sistemas de amortecimento:

Algumas máquinas vêm equipadas com sistemas de amortecimento projetado para absorver vibrações. Esses sistemas são especialmente úteis para reduzir vibrações durante usinagem em alta velocidade. Atualizar para uma máquina com recursos avançados de amortecimento pode reduzir significativamente a trepidação.

c. Manutenção regular da máquina:

A manutenção frequente é crucial. Inspecione e ajuste regularmente os componentes críticos da máquina para garantir que ela funcione de maneira ideal. Isso inclui verificar e apertar parafusos, calibrar o fuso e manter o estado geral da máquina.

2. Preparação da peça de trabalho

A preparação adequada da peça de trabalho é essencial para evitar vibrações. Considere as seguintes etapas:

a. Fixação segura:

Certifique-se de que a peça de trabalho esteja preso com segurança ou fixado para evitar qualquer movimento ou vibração não intencional. A fixação adequada é fundamental para manter a estabilidade durante a usinagem.

b. Seleção de materiais:

Escolha o material apropriado para sua peça de trabalho com base nos requisitos de usinagem específicos. As propriedades do material, como dureza e condutividade térmica, podem afetar a vibração. A seleção do material certo pode promover condições de corte estáveis.

c. Minimizar saliências:

Longos balanços entre a peça de trabalho e a ferramenta podem amplificar a trepidação devido ao aumento da deflexão da ferramenta. Reduzir o balanço ou usar ferramentas mais curtas pode ajudar a mitigar esse efeito.

3. Seleção e manutenção de ferramentas

A escolha das ferramentas de corte e sua condição impactam significativamente a trepidação. Os fatores relacionados às ferramentas a serem considerados incluem:

a. Material da ferramenta:

Selecione os material de ferramenta ideal com base no material da peça. Diferentes materiais oferecem diferentes níveis de resistência ao desgaste e ao calor. A seleção correta do material da ferramenta pode reduzir o desgaste da ferramenta e a probabilidade de trepidação.

b. Geometria da ferramenta:

Considere o geometria da ferramenta, incluindo o número de canais, ângulo de inclinação e ângulo de hélice. Geometrias de ferramentas adequadas que proporcionem bom controle de cavacos e reduzam as forças de corte são preferíveis para materiais propensos a vibração.

c. Manutenção regular da ferramenta:

Certifique-se de que as ferramentas de corte estejam boa condição realizando inspeções e manutenções regulares. Ferramentas gastas ou danificadas têm maior probabilidade de causar vibração. A manutenção adequada da ferramenta inclui afiação, recondicionamento e troca de ferramentas conforme necessário.

4. Parâmetros de corte ideais

Selecionar os parâmetros de corte corretos é essencial para evitar trepidações. Os fatores relacionados aos parâmetros de corte incluem:

a. Taxa de alimentação:

Escolha um taxa de alimentação apropriada que é balanceado com outros parâmetros de corte. Uma taxa de avanço excessivamente alta pode levar ao aumento das forças de corte e trepidação. Ajuste a taxa de avanço para manter a usinagem estável.

b. Velocidade de corte:

A velocidade de corte deve ser selecionado corretamente com base no material e nas ferramentas usadas. Uma velocidade de corte inadequada pode resultar em trepidação. A velocidade de corte correta depende de fatores como tipo de material, material da ferramenta e geometria da ferramenta.

c. Profundidade do corte:

A profundidade do corte afeta a carga de cavacos e as forças da ferramenta. Um corte profundo pode sobrecarregar a ferramenta, causando vibrações e trepidações. Reduzir a profundidade do corte pode ajudar a evitar trepidações, especialmente ao trabalhar com materiais desafiadores.

5. Otimização do percurso

A otimização do percurso da ferramenta pode minimizar a trepidação, evitando mudanças repentinas nas forças de corte. Considere as seguintes abordagens:

a. Fresagem Trocoidal:

A fresagem trocoidal é uma técnica que envolve padrões de percurso controlados e contínuos isso pode reduzir a conversa. Envolve a ferramenta seguindo um caminho circular ou curvo em vez de fazer cortes retos.

b. Fresagem Subida vs. Fresagem Convencional:

Escolhendo entre fresamento ascendente (onde o cortador gira na direção do avanço) e fresagem convencional (onde o cortador gira contra a direção do avanço) pode impactar a trepidação. O fresamento concordante geralmente gera menos trepidação, pois reduz o impacto das forças de corte.

6. Técnicas de amortecimento

Para resolver a vibração durante a usinagem, várias técnicas de amortecimento podem ser empregadas:

a. Amortecedores de ferramentas:

Amortecedores de ferramentas são acessórios que podem ser adicionados ao porta-ferramentas para reduzir vibrações e trepidações. Esses amortecedores absorvem vibrações e melhoram a estabilidade do processo de usinagem.

b. Porta-ferramentas resistentes a vibrações:

Considere usar porta-ferramentas projetados especificamente para reduzir vibrações. Esses porta-ferramentas incorporam tecnologias avançadas de amortecimento para melhorar a estabilidade da usinagem.

c. Usinagem de insertos resistentes a vibração:

Pastilhas resistentes a vibração podem ser instaladas na ferramenta de corte. Essas pastilhas são projetadas para amortecer vibrações e melhorar a estabilidade da ferramenta.

7. Sistemas de Monitoramento e Controle

Para gerenciar eficazmente as conversas, considere o uso de sistemas de monitoramento e controle:

a. Sistemas de Monitoramento de Vibração:

Instale sistemas de monitoramento de vibração na máquina CNC para detectar vibrações em tempo real. Esses sistemas podem ajustar automaticamente os parâmetros de corte ou o percurso da ferramenta para mitigar vibrações quando elas ocorrem.

b. Sistemas de Controle Adaptativo:

Os sistemas de controle adaptativos usam dados em tempo real para ajustar os parâmetros de corte e o percurso da ferramenta de forma dinâmica para evitar vibrações. Esses sistemas podem ser altamente eficazes na redução de vibração.

c. Medição de força de corte:

Medição e monitoramento forças de corte durante a usinagem pode fornecer dados valiosos para ajudar a evitar vibrações. Ao compreender as forças em jogo, podem ser feitos ajustes para minimizar a vibração. A implementação dessas estratégias e técnicas pode reduzir ou eliminar significativamente a trepidação no fresamento CNC, levando à melhoria da qualidade da peça, maior vida útil da ferramenta, confiabilidade da máquina e aumento da produtividade. Além disso, essas abordagens podem ser adaptadas para atender às necessidades específicas do seu usinagem CNC operação, tornando a redução de vibração uma meta prática e alcançável.

Conclusão

A vibração no fresamento CNC é um problema crítico que pode impactar significativamente a qualidade, eficiência e economia das operações de usinagem. Compreender as causas da trepidação, incluindo fatores da máquina-ferramenta, problemas relacionados à peça, fatores de ferramental e considerações sobre parâmetros de corte, é essencial para enfrentar esse desafio de maneira eficaz. Para reduzir ou eliminar a vibração, os maquinistas podem implementar uma ampla gama de estratégias e técnicas:

• Melhorias em máquinas-ferramenta: A atualização para máquinas mais rígidas, a utilização de sistemas de amortecimento e a garantia de manutenção regular podem melhorar a estabilidade da máquina e reduzir a trepidação.
• Preparação da peça: A fixação adequada, a seleção do material e a minimização do balanço contribuem para a estabilidade da peça e para a redução da trepidação.
• Seleção e manutenção de ferramentas: Escolher os materiais e geometrias corretos das ferramentas, bem como manter as ferramentas em boas condições, pode minimizar a trepidação.
• Parâmetros de corte ideais: Ajustar taxas de avanço, velocidades de corte e profundidade de corte para manter forças de corte equilibradas é crucial na redução de trepidação.
• Otimização de Percurso: Empregar o fresamento trocoidal e escolher a direção de fresamento apropriada (subida ou convencional) pode ajudar a evitar trepidação.
• Técnicas de Amortecimento: A implementação de amortecedores de ferramentas, porta-ferramentas resistentes a vibração e pastilhas de usinagem projetadas para amortecer vibrações pode mitigar a vibração.
• Sistemas de monitoramento e controle: O uso de sistemas de monitoramento de vibração, sistemas de controle adaptativos e medição de força de corte pode detectar e resolver vibrações em tempo real.

Ao implementar essas estratégias e considerar os requisitos específicos de suas operações de fresamento CNC, os maquinistas podem reduzir a trepidação e seus efeitos adversos, incluindo acabamentos superficiais ruins, redução da vida útil da ferramenta, danos à máquina e diminuição da produtividade. Em última análise, a redução da trepidação não é apenas uma necessidade técnica, mas também um meio de alcançar maior precisão, maior eficiência e economia de custos no fresamento CNC. Com o conhecimento correto e a implementação dessas estratégias, os maquinistas podem trabalhar para obter operações de fresamento CNC sem vibrações, produzindo peças usinadas de alta qualidade e, ao mesmo tempo, maximizando a vida útil de suas ferramentas e máquinas.