El fresado CNC es una herramienta potente y versátil. proceso de mecanizado que permite una producción de piezas precisa y compleja. Sin embargo, un problema común que encuentran los maquinistas durante el fresado CNC es la vibración. La vibración, en el contexto del mecanizado, es la vibración u oscilación indeseable que se produce durante el corte. Puede provocar acabados superficiales deficientes, reducción de la vida útil de la herramienta e incluso daños a la máquina. En esta guía completa, exploraremos las causas de la vibración en el fresado CNC y brindaremos una amplia gama de consejos y técnicas para reducirla o eliminarla de manera efectiva.

Comprender Chatter en CNC fresado

¿Qué es la vibración en el fresado CNC?

La vibración, en el contexto del fresado CNC, es un fenómeno disruptivo y perjudicial que se produce durante el proceso de mecanizado. Se manifiesta como una vibración u oscilación no deseada en la máquina herramienta, pieza de trabajo o herramienta de corte. Este fenómeno suele caracterizarse por un ruido distintivo y desagradable y puede tener graves implicaciones para las operaciones de mecanizado. Para comprender el chat de manera más integral, analicemos sus componentes y dinámicas clave.

Componentes clave de Chatter:

1. Herramienta de máquina: La máquina herramienta CNC, incluidos sus componentes estructurales, husillo y cojinetes, pueden ser una fuente de ruido si carecen de rigidez o no reciben el mantenimiento adecuado.
2. Pieza de trabajo: El material que se está mecanizando y sus propiedades, como la dureza y la fijación, pueden influir en la vibración.
3. Modelado: La elección de las herramientas de corte, su geometría, condición y material pueden desempeñar un papel importante en la aparición de vibraciones.
4. Parámetros de corte: La selección de parámetros de corte, incluida la velocidad de avance, la velocidad de corte y la profundidad de corte, puede afectar la estabilidad del proceso de mecanizado.

Dinámica de la charla:

La vibración ocurre cuando hay un desequilibrio entre las fuerzas que actúan sobre la herramienta de corte y la resistencia ofrecida por el material de la pieza de trabajo. Este desequilibrio provoca vibraciones, que pueden tener una serie de consecuencias negativas, entre ellas:

• Acabado superficial deficiente: Las vibraciones inducidas por el ruido pueden dejar acabados superficiales irregulares y ásperos en la pieza mecanizada, disminuyendo su calidad y precisión.
• Vida útil reducida de la herramienta: Las oscilaciones rápidas y constantes de la herramienta pueden provocar un desgaste excesivo de la herramienta y acortar significativamente su vida útil.
• Daño a la máquina: La exposición prolongada a vibraciones puede poner en peligro la integridad de la propia máquina CNC. Con el tiempo, el estrés mecánico acumulado puede provocar costosas reparaciones y tiempos de inactividad.
• Pérdida de productividad: La vibración a menudo requiere la reducción de las velocidades de corte o los avances para mitigar el problema, lo que puede resultar en tiempos de mecanizado más prolongados y una productividad general reducida.

Por qué es importante la charla

Comprender por qué es importante la vibración es crucial para cualquier operación de fresado CNC. Si bien puede parecer una molestia o un inconveniente, su impacto va mucho más allá. He aquí por qué las conversaciones son motivo de gran preocupación:

1. Calidad de la pieza terminada: Las vibraciones pueden comprometer gravemente la calidad y precisión de la pieza mecanizada. Si su objetivo es producir componentes de alta precisión, la vibración puede ser un obstáculo importante.
2. Herramienta de vida: Las vibraciones inducidas por el ruido pueden provocar un rápido desgaste y rotura de la herramienta. Esto significa mayores costos de reemplazo de herramientas e interrupciones más frecuentes en el proceso de mecanizado.
3. Integridad de la máquina: La exposición prolongada a vibraciones puede causar daños a la propia máquina CNC. Esto incluye desgaste de los componentes de la máquina, daños al husillo y otros problemas estructurales.
4. Productividad : El ruido obliga a los maquinistas a reducir las velocidades de corte y los avances para evitar más problemas. Este ritmo más lento reduce la productividad general y puede provocar retrasos en la finalización de las tareas de mecanizado.
5. Preocupaciones de seguridad: El ruido puede incluso suponer riesgos para la seguridad en el taller. Las vibraciones y la inestabilidad que crea pueden provocar accidentes, expulsión de herramientas o daños a la pieza de trabajo.

En resumen, la vibración en el fresado CNC no es simplemente un ruido molesto o una preocupación estética; es un problema que puede tener graves repercusiones tanto en la calidad de las piezas mecanizadas como en la eficiencia general del proceso de mecanizado. Afortunadamente, existen varias estrategias y técnicas para reducir o eliminar la charla, que exploraremos en detalle a lo largo de este artículo.

¿Qué es la vibración de mecanizado?

La vibración de mecanizado, a menudo denominada simplemente "vibración" en el contexto de los procesos de mecanizado, es un movimiento u oscilación indeseable y oscilatorio que se produce durante el corte o mecanizado de materiales. Este fenómeno se manifiesta como rápidos movimientos de vaivén, típicamente en forma de vibraciones, sacudidas u oscilaciones, en la máquina herramienta, pieza de trabajo, herramienta de corte o una combinación de estos componentes. La vibración del mecanizado es un problema común en diversos procesos de mecanizado, incluidos el torneado, el fresado, el taladrado y el rectificado. Las características clave de la vibración del mecanizado incluyen:

1. Movimiento no deseado: La vibración representa un movimiento no deseado en el sistema de mecanizado. Puede provocar inestabilidad, afectando la precisión y la calidad de las piezas mecanizadas.
2. Oscilación repetitiva: La vibración generalmente ocurre en una frecuencia o frecuencias específicas, lo que lleva a movimientos repetitivos de hacia adelante y hacia atrás. Estas oscilaciones se pueden observar en el movimiento de la pieza de trabajo, de la herramienta de corte o de toda la máquina.
3. Ruido: La vibración a menudo produce un ruido característico, que puede ser el resultado de que los componentes se muevan o vibren entre sí. Este ruido puede servir como un indicador audible de vibración.

La vibración del mecanizado puede tener una variedad de efectos negativos en el proceso de mecanizado, que incluyen:

• Acabado superficial reducido: La vibración puede provocar acabados superficiales desiguales o irregulares en las piezas mecanizadas, afectando su calidad y precisión.
• Vida útil reducida de la herramienta: Los movimientos rápidos e irregulares asociados con la vibración pueden provocar un desgaste excesivo y daños a las herramientas, lo que genera la necesidad de cambios frecuentes de herramientas.
• Desgaste y daños de la máquina: La exposición prolongada a vibraciones puede acelerar el desgaste y daños a los componentes de la máquina, incluidos husillos, cojinetes y elementos estructurales.
• Imprecisiones y variaciones dimensionales: La vibración puede causar la deflexión de la pieza de trabajo o de la herramienta, lo que resulta en imprecisiones y variaciones dimensionales en el producto final.

La vibración del mecanizado está influenciada por varios factores, incluidos los parámetros de corte (p. ej., velocidad de avance, velocidad de corte y profundidad de corte), geometría de la herramienta, propiedades del material de la pieza de trabajo, rigidez de la máquina y dinámica del sistema de mecanizado. Reducir o eliminar la vibración es un objetivo fundamental en el mecanizado, ya que puede afectar significativamente la calidad, la eficiencia y la rentabilidad del proceso de mecanizado. Se emplean varias estrategias y técnicas, como se analizó en secciones anteriores, para abordar y mitigar la vibración del mecanizado, mejorando así el rendimiento general de las operaciones de mecanizado.

Causas de la charla

La vibración en el fresado CNC es un fenómeno complejo influenciado por una combinación de factores. Comprender estas causas es fundamental para abordar y mitigar eficazmente el chatter. Estos factores se pueden clasificar en términos generales en cuatro áreas clave:

1. Factores de la máquina herramienta

Las características y el estado de la propia máquina CNC contribuyen de manera importante a la vibración. Varios factores relacionados con la máquina pueden influir en la aparición de vibraciones:

a. Rigidez:

Rigidez se refiere a la capacidad de la máquina para resistir la deformación o flexión durante el proceso de mecanizado. Una máquina más rígida es menos propensa a vibrar. Los componentes de la máquina, como la bancada, las columnas y el husillo, deben diseñarse y construirse teniendo en cuenta una alta rigidez. La rigidez de la máquina garantiza condiciones de corte estables, lo que reduce la probabilidad de vibración.

b. Eje de velocidad:

El eje de velocidad es un factor crítico en el control de la charla. La velocidad del husillo debe adaptarse adecuadamente al material de la pieza de trabajo y a la herramienta de corte utilizada. Operar a la velocidad correcta del husillo ayuda a prevenir la vibración al mantener un proceso de corte estable y equilibrado.

C. Amortiguación:

Algunas máquinas CNC vienen equipadas con sistemas de amortiguación Diseñado para absorber las vibraciones durante el mecanizado. Estos sistemas de amortiguación ayudan a reducir las vibraciones, especialmente durante las operaciones de mecanizado de alta velocidad. Invertir en una máquina con funciones de amortiguación avanzadas puede ser una solución práctica para minimizar las vibraciones.

d. Exactitud y precisión:

Máquinas con mayores niveles de precisión y la exactitud es menos probable que experimenten charlas. La precisión de la máquina garantiza que mantenga condiciones de corte consistentes, reduciendo el riesgo de vibraciones e inestabilidad durante el mecanizado.

2. Factores de la pieza de trabajo

La pieza de trabajo, incluidas las propiedades del material, el tamaño y la fijación, pueden afectar significativamente a la vibración. Los factores relacionados con la pieza de trabajo incluyen:

a. Propiedades materiales:

El propiedades materiales del material de la pieza de trabajo son consideraciones cruciales. La dureza, densidad y conductividad térmica del material influyen en su capacidad para absorber y disipar el calor generado durante el mecanizado. Estas propiedades pueden promover condiciones de corte estables o provocar vibraciones.

b. Fijación de piezas de trabajo:

Fijación se refiere a cómo la pieza de trabajo se sujeta o mantiene en su lugar de forma segura durante el mecanizado. Una fijación adecuada es esencial para evitar vibraciones, ya que cualquier movimiento o vibración en la pieza de trabajo puede interrumpir el proceso de corte. Sujetar de forma segura la pieza de trabajo garantiza la estabilidad y reduce el riesgo de vibración.

C. Sobresalir:

El sobresalir es la distancia entre la pieza de trabajo y el portaherramientas. Los voladizos más largos pueden amplificar la vibración debido a una mayor deflexión de la herramienta. Reducir el voladizo o utilizar herramientas más cortas puede ayudar a mitigar este efecto.

3. Factores de herramientas

La elección de las herramientas de corte, su estado, geometría y material pueden afectar significativamente a la vibración. Los factores relacionados con las herramientas a considerar incluyen:

a. Material de la herramienta:

Seleccionar el apropiado material de la herramienta en función del material de la pieza de trabajo es crucial. Los diferentes materiales ofrecen distintos niveles de resistencia al desgaste y al calor. La selección correcta del material de la herramienta puede reducir el desgaste de la herramienta y la probabilidad de vibración.

b. Geometría de la herramienta:

El geometría de la herramienta, incluido el número de estrías, el ángulo de desprendimiento y el ángulo de hélice, pueden influir en las fuerzas de corte y, en consecuencia, en la vibración. Las geometrías de herramientas que proporcionan un mejor control de viruta y reducen las fuerzas de corte son preferibles para materiales propensos a virutas.

C. Condición de la herramienta:

El estado de las herramientas de corte juega un papel importante en la aparición del parloteo. Es más probable que las herramientas desgastadas o dañadas provoquen vibraciones. La inspección y el mantenimiento regulares de las herramientas son esenciales para garantizar que estén en óptimas condiciones.

4. Parámetros de corte

La selección de parámetros de corte, como el avance, la velocidad de corte y la profundidad de corte, afecta directamente la aparición de vibración. Los factores relacionados con los parámetros de corte incluyen:

a. Tasa de alimentación:

An tasa de alimentación inapropiada un valor demasiado alto puede provocar fuerzas de corte excesivas y, en consecuencia, vibraciones. Equilibrar la velocidad de avance con otros parámetros de corte es esencial para evitar la vibración.

b. Velocidad cortante:

El velocidad de corte debe seleccionarse correctamente según el material y las herramientas que se utilicen. Una velocidad de corte inadecuada, ya sea demasiado alta o demasiado baja, puede provocar vibraciones. La velocidad de corte adecuada depende de factores como el tipo de material, el material de la herramienta y la geometría de la herramienta.

C. Profundidad del corte:

El profundidad del corte afecta la carga de viruta y las fuerzas que actúan sobre la herramienta. Un corte profundo puede sobrecargar la herramienta, provocando vibraciones y chirridos. Reducir la profundidad de corte puede ayudar a prevenir la vibración, especialmente al mecanizar materiales difíciles. Comprender la interacción de estos factores y su impacto específico en la vibración es crucial para desarrollar estrategias efectivas para minimizar o eliminar este fenómeno perjudicial durante el fresado CNC. En las siguientes secciones, profundizaremos en varias estrategias y mejores prácticas para reducir la charla abordando estas causas fundamentales.

Estrategias para reducir la charla

La vibración en el fresado CNC puede ser un desafío persistente, pero existen numerosas estrategias y técnicas efectivas para minimizarla o eliminarla. Estas estrategias abarcan mejoras en las máquinas herramienta, preparación adecuada de la pieza de trabajo, selección y mantenimiento de herramientas, optimización de los parámetros de corte, planificación de trayectorias, técnicas de amortiguación y el uso de sistemas de monitoreo y control. Exploremos cada una de estas estrategias en detalle:

1. Mejoras en máquinas herramienta

Mejorar la propia máquina CNC es una forma eficaz de reducir la vibración. Aquí hay algunos enfoques a considerar:

a. Actualización a una máquina más rígida:

Si su máquina actual carece de rigidez y estabilidad, considere actualizarla por una más robusta. Una máquina rígida minimiza la deflexión y puede amortiguar eficazmente las vibraciones durante el proceso de mecanizado, reduciendo la probabilidad de vibración.

b. Sistemas de amortiguación:

Algunas máquinas vienen equipadas con incorporado sistemas de amortiguación Diseñado para absorber vibraciones. Estos sistemas son especialmente útiles para reducir las vibraciones durante el mecanizado de alta velocidad. Actualizar a una máquina con funciones de amortiguación avanzadas puede reducir significativamente la vibración.

C. Mantenimiento regular de la máquina:

El mantenimiento frecuente es crucial. Inspeccione y ajuste periódicamente los componentes críticos de la máquina para garantizar que la máquina funcione de manera óptima. Esto incluye verificar y apretar los pernos, calibrar el husillo y mantener el estado general de la máquina.

2. Preparación de la pieza de trabajo

La preparación adecuada de la pieza de trabajo es esencial para evitar vibraciones. Considere los siguientes pasos:

a. Fijación segura:

Asegúrese de que la pieza de trabajo esté sujetado firmemente o fijos para evitar cualquier movimiento o vibración involuntarios. La fijación adecuada es fundamental para mantener la estabilidad durante el mecanizado.

b. Selección de materiales:

Elija el material apropiado para su pieza de trabajo según los requisitos de mecanizado específicos. Las propiedades del material, como la dureza y la conductividad térmica, pueden afectar la vibración. Seleccionar el material adecuado puede promover condiciones de corte estables.

C. Minimizar el saliente:

Los voladizos largos entre la pieza de trabajo y la herramienta pueden amplificar la vibración debido a una mayor deflexión de la herramienta. Reducir el voladizo o utilizar herramientas más cortas puede ayudar a mitigar este efecto.

3. Selección y mantenimiento de herramientas

La elección de las herramientas de corte y su estado influye significativamente en la vibración. Los factores relacionados con las herramientas a considerar incluyen:

a. Material de la herramienta:

Seleccione material de herramienta óptimo en función del material de la pieza de trabajo. Los diferentes materiales ofrecen distintos niveles de resistencia al desgaste y al calor. La selección correcta del material de la herramienta puede reducir el desgaste de la herramienta y la probabilidad de vibración.

b. Geometría de la herramienta:

Considere el gráfico geometría de la herramienta, incluido el número de flautas, el ángulo de inclinación y el ángulo de hélice. Para materiales propensos a virutas, son preferibles las geometrías de herramienta adecuadas que proporcionen un buen control de viruta y reduzcan las fuerzas de corte.

C. Mantenimiento regular de herramientas:

Asegúrese de que las herramientas de corte estén en buen estado mediante la realización de inspecciones y mantenimiento periódicos. Es más probable que las herramientas desgastadas o dañadas provoquen vibraciones. El mantenimiento adecuado de las herramientas incluye el afilado, el reacondicionamiento y los cambios de herramientas según sea necesario.

4. Parámetros de corte óptimos

Seleccionar los parámetros de corte correctos es esencial para evitar la vibración. Los factores relacionados con los parámetros de corte incluyen:

a. Tasa de alimentación:

Elija una tasa de alimentación adecuada que se equilibra con otros parámetros de corte. Una velocidad de avance excesivamente alta puede provocar mayores fuerzas de corte y vibraciones. Ajuste la velocidad de avance para mantener un mecanizado estable.

b. Velocidad cortante:

El velocidad de corte debe seleccionarse correctamente según el material y las herramientas que se utilicen. Una velocidad de corte inadecuada puede provocar vibraciones. La velocidad de corte adecuada depende de factores como el tipo de material, el material de la herramienta y la geometría de la herramienta.

C. Profundidad del corte:

El profundidad del corte afecta la carga de viruta y las fuerzas de la herramienta. Un corte profundo puede sobrecargar la herramienta, provocando vibraciones y chirridos. Reducir la profundidad del corte puede ayudar a prevenir la vibración, especialmente cuando se trabaja con materiales difíciles.

5. Optimización de la trayectoria

La optimización de la trayectoria puede minimizar la vibración al evitar cambios repentinos en las fuerzas de corte. Considere los siguientes enfoques:

a. Fresado trocoidal:

El fresado trocoidal es una técnica que implica patrones de trayectoria de herramienta continuos y controlados eso puede reducir la charla. Implica que la herramienta siga una trayectoria circular o curva en lugar de realizar cortes rectos.

b. Subida versus fresado convencional:

Elegir entre subir fresado (donde el cortador gira en la dirección de avance) y fresado convencional (donde el cortador gira en contra de la dirección de alimentación) puede afectar la vibración. El fresado en ascenso a menudo genera menos vibraciones, ya que reduce el impacto de las fuerzas de corte.

6. Técnicas de amortiguación

Para abordar la vibración durante el mecanizado, se pueden emplear varias técnicas de amortiguación:

a. Amortiguadores de herramientas:

Los amortiguadores de herramientas son accesorios que se pueden agregar al portaherramientas para reducir las vibraciones y las vibraciones. Estos amortiguadores absorben las vibraciones y mejoran la estabilidad del proceso de mecanizado.

b. Portaherramientas resistentes a vibraciones:

Considere la posibilidad de utilizar portaherramientas diseñados específicamente para reducir la vibración. Estos portaherramientas incorporan tecnologías de amortiguación avanzadas para mejorar la estabilidad del mecanizado.

c. Mecanizado de plaquitas resistentes a las vibraciones:

Se pueden colocar insertos resistentes a la vibración en la herramienta de corte. Estos insertos están diseñados para amortiguar las vibraciones y mejorar la estabilidad de la herramienta.

7. Sistemas de Monitoreo y Control

Para gestionar eficazmente las conversaciones, considere el uso de sistemas de seguimiento y control:

a. Sistemas de monitoreo de vibraciones:

Instalar sistemas de monitoreo de vibraciones en la máquina CNC para detectar vibraciones en tiempo real. Estos sistemas pueden ajustar automáticamente los parámetros de corte o la trayectoria de la herramienta para mitigar la vibración cuando ocurre.

b. Sistemas de control adaptativo:

Los sistemas de control adaptativos utilizan datos en tiempo real para ajustar dinámicamente los parámetros de corte y la trayectoria de la herramienta para evitar vibraciones. Estos sistemas pueden ser muy eficaces para reducir el ruido.

c. Medición de la fuerza de corte:

Medición y seguimiento fuerzas de corte durante el mecanizado puede proporcionar datos valiosos para ayudar a prevenir la vibración. Al comprender las fuerzas en juego, se pueden realizar ajustes para minimizar la vibración. La implementación de estas estrategias y técnicas puede reducir o eliminar significativamente la vibración en el fresado CNC, lo que conduce a una mejor calidad de las piezas, una mayor vida útil de las herramientas, una mayor confiabilidad de la máquina y una mayor productividad. Además, estos enfoques se pueden adaptar para satisfacer las necesidades específicas de su Mecanizado CNC funcionamiento, lo que hace que la reducción del ruido sea un objetivo práctico y alcanzable.

En conclusión

La vibración en el fresado CNC es un problema crítico que puede afectar significativamente la calidad, la eficiencia y la rentabilidad de las operaciones de mecanizado. Comprender las causas de la vibración, incluidos los factores de la máquina herramienta, los problemas relacionados con la pieza de trabajo, los factores de las herramientas y las consideraciones de los parámetros de corte, es esencial para abordar este desafío de manera efectiva. Para reducir o eliminar la vibración, los maquinistas pueden implementar una amplia gama de estrategias y técnicas:

• Mejoras en máquinas herramienta: Actualizar a máquinas más rígidas, utilizar sistemas de amortiguación y garantizar un mantenimiento regular puede mejorar la estabilidad de la máquina y reducir la vibración.
• Preparación de la pieza de trabajo: La fijación adecuada, la selección de materiales y la minimización del voladizo contribuyen a la estabilidad de la pieza de trabajo y a la reducción de la vibración.
• Selección y mantenimiento de herramientas: Elegir los materiales y geometrías de herramientas correctos, así como mantener las herramientas en buenas condiciones, puede minimizar la vibración.
• Parámetros de corte óptimos: Ajustar los índices de avance, las velocidades de corte y la profundidad de corte para mantener fuerzas de corte equilibradas es crucial para reducir la vibración.
• Optimización de trayectoria: Emplear fresado trocoidal y elegir la dirección de fresado adecuada (ascendente o convencional) puede ayudar a prevenir la vibración.
• Técnicas de amortiguación: La implementación de amortiguadores de herramientas, portaherramientas resistentes a las vibraciones e insertos de mecanizado diseñados para amortiguar las vibraciones puede mitigar las vibraciones.
• Sistemas de Monitoreo y Control: El uso de sistemas de monitoreo de vibraciones, sistemas de control adaptativos y medición de la fuerza de corte puede detectar y abordar las vibraciones en tiempo real.

Al implementar estas estrategias y considerar los requisitos específicos de sus operaciones de fresado CNC, los maquinistas pueden reducir la vibración y sus efectos adversos, incluidos acabados superficiales deficientes, vida útil reducida de la herramienta, daños a la máquina y disminución de la productividad. En última instancia, la reducción de la vibración no es sólo una necesidad técnica sino también un medio para lograr mayor precisión, mayor eficiencia y ahorro de costos en el fresado CNC. Con el conocimiento y la implementación adecuados de estas estrategias, los maquinistas pueden trabajar para lograr operaciones de fresado CNC sin vibraciones, produciendo piezas mecanizadas de alta calidad y maximizando al mismo tiempo la vida útil de sus herramientas y máquinas.