21 июля 2020

Здравствуйте! Приглашаем вас посмотреть очередной «Совет дня от Haas».

В этом выпуске мы расскажем о возможной вибрации на фрезерном станке и дадим несколько общих советов, как этого избежать.

00:00 Вступление
00:30 Самый противный в мире звук
01:00 Вибрация во время работы, причины
01:58 Зажим заготовки
03:00 Инструмент
04:30 Резонанс камертонов
05:35 Вылет инструмента и режимы резания
07:30 Обработка внутренней поверхности
09:35 Заключение

Вибрация во время работы почти всегда является нежелательной. Причины, которые вызывают это явление, могут быть разные. Вибрация возникает из-за колебаний инструмента или детали, что приводит к плохому качеству обрабатываемой поверхности. Решение проблемы всегда опирается на 3 аспекта: это наш зажим, наш инструмент и наша управляющая программа.

Подумайте об этих трех аспектах и об их взаимном влиянии. Если что-то одно нарушается, то нужно усилить два других фактора, чтобы компенсировать это слабое место.

Например, если наш инструмент в оправке имеет большой вылет, то нужно обратить особое внимание на зажим заготовки для компенсации проблемы. И наша программа должна быть оптимальной, нужно использовать современные стратегии обработки и оптимальные режимы резания, чтобы компенсировать применения инструмента с большим вылетом.

Теперь давайте рассмотрим этот зажим. Здесь все ясно. Мы плохо закрепили деталь. Она сильно свешивается, и когда инструмент ее обрабатывает, то она вибрирует, создавая тот самый дребезжащий звук. Чтобы это изменить, можно увеличить ширину зажима, например, взять восьмидюймовые губки, и разместить заготовку по центру. Но, даже в этом случае края заготовки будут немного выступать. Увеличиваем ширину зажима, сейчас я это сделаю, и мы продолжим. Готово. Проблему зажима мы решили! Мы расположили заготовку по центру и применили широкие губки, которые хорошо удерживают деталь почти по всей длине.

Если бы мы не смогли по какой-то причине решить проблему с зажимом, то нужно было бы обратить внимание на нашу программу и инструмент. Давайте сейчас займемся инструментом.

Обычно, если мы хотим снизить вибрацию инструмента, то уменьшаем его вылет. Можно выбрать более короткий держатель или более короткий инструмент, т.е. уменьшить длину всего, что только можно. Но бывает, что это сделать нельзя. Например, если нам нужно обрабатывать глубокий карман. В этом случае выбираем инструмент с минимально необходимой длиной режущей части.

Здесь у нас инструмент из твердого сплава с короткой режущей частью. А тут у нас необычные инструменты. Посмотрите вот на эту фрезу. У неё переменный шаг зубьев. Это поможет избежать вибрации в процессе резания. Мы будем её использовать для обработки наружного контура детали. Видите, у нее не постоянный шаг спирали, а переменный. На торце инструмента это заметно. Такая фреза будет мешать вибрационному процессу установиться. Применение специальных инструментов может решить нашу проблему. Нужно уделять внимание оптимальному подбору инструмента.

Но что делать, если мы не можем заменить инструмент? Что, если нам нужно использовать именно длинный держатель или иметь фрезу с большим вылетом? В этом случае обращаем внимание на наш зажим или нашу управляющую программу.

Теперь вернемся к камертону. Давайте сделаем один физический эксперимент, который покажет нам, как небольшое изменение в программе поможет победить вибрацию. Эти два камертона помогут нам продемонстрировать резонанс. Резонанс получается, когда собственные частоты двух объектов усиливают друг друга. Иногда вы их слышите на станках с ЧПУ, когда появляется такой небольшой высокий звон или визг. Он нарастает и нарастает, пока сам не закончится.

Я поставлю один камертон рядом с шариком для пинг-понга, подстрою другой и ударю по нему. Здорово, правда!? Прямо как пульт управления. Хорошо, теперь я перестрою этот камертон так, чтобы он больше не попадал в ноту и опять стукну по нему. Теперь он дает немного другой звук, и он больше не возбуждает второй камертон. Так и иногда наши режущие инструменты колеблются с частотой зажима или с частотой нашей детали, если она недостаточно закреплена. Если немного изменить зажим инструмента, подвинуть его вверх или вниз, как на нашем камертоне, то мы изменим частоту его колебаний и прекратим дребезг.

Мы в своей управляющей программе можем много чего изменить. Например, значение подачи или обороты шпинделя, глубина съема или направление резания. Можем изменить и стратегию обработки, т.е. траектории движения. Можем использовать траектории, которые позволяют использовать инструмент с постоянной нагрузкой.

Режимы можно изменять и кнопками на пульте ЧПУ. На нем есть клавиша для изменения оборотов шпинделя. Мы подходим к станку, когда слышим нарастание звона, т.е. нарастание резонанса. Дважды нажимаем кнопку снижения оборотов шпинделя на 10%, и слушаем, пропал ли звон.

Но иногда этого недостаточно. Посмотрите на камертон. Когда мы сдвигаем настройку вниз, то мы выходим из резонанса. Точно также я могу передвинуть эту настройку и выше. Резонанса нет. Если опять вернуть его в среднее положение, то снова возникает резонанс.

Точно так же и на станке с ЧПУ. Снижение скорости вращения шпинделя часто позволяет решить проблему. Но, иногда, особенно при работе инструментами с большим вылетом, повышение скорости вращения шпинделя выводит нас из зоны резонанса.

Вот я понизил скорость вращения, и вибрации прекратились. Я потратил всего три секунды!

Но теперь мы опять слышим этот дребезг, так как инструмент начал обрабатывать внутренний угол. Сейчас я возьму деталь и покажу, что там происходит.

Сейчас хорошо видно, как движется инструмент. Часть инструмента находится в металле. Эта часть постоянно меняется. В одной точки траектории может быть задействовано 15% инструмента, и инструмент при этом спокойно работает на 3000 оборотах в минуту. В другой точки нашей траектории загрузка инструмента уже 40%, и в этой точке нам нужно снизить обороты шпинделя до 2000, чтобы избежать вибрации. Вот здесь, в этом месте траектории, при большом вылете инструмента, нам, возможно, понадобится снизить скорость до 1000 оборотов в минуту, так как загрузка инструмента уже 50%.

Невозможно найти одну идеальную подачу и одну идеальную скорость резания для всего контура, чтобы инструмент одинаково хорошо работал на прямом участке и в углах. Придется снизить скорость для всей программы, чтобы избежать проблем в нескольких трудных точках. Здесь на помощь приходят современные стратегии обработки.

Мы используем адаптивные динамические траектории. Система так рассчитывает траектории движения инструмента, чтобы толщина снимаемой стружки была постоянной, чтобы нагрузка на инструмент не менялась. Это совсем другой подход к программированию станков с ЧПУ. Здесь используются адаптивные или динамические траектории, поэтому процент использования инструмента постоянен для всего процесса обработки.

Меня не беспокоит, какой сейчас процент загрузки инструмента — 10% или 30%. Уровень использования инструмента не меняется. И, если я нашел оптимальную скорость резания и подачу, то могу их использовать для всего процесса обработки.

Хочу еще раз сказать, используйте современные высокоскоростные стратегии обработки, которые обеспечивают равномерную загрузку инструмента для всего процесса обработки.

Что ж, это был очень беглый обзор большой темы.

Запомните: зажим детали, режущий инструмент и управляющая программа связаны. Если вы ослабляете одну часть этой системы, то нужно усилить две другие.

Надеюсь, вы узнали что-то новое, посмотрев этот видеоролик.

Спасибо, что позволили нам стать частью вашего успеха, и что посмотрели этот «Совет дня от Haas».