blacha

Szanowny Użytkowniku,

Zanim zaakceptujesz pliki "cookies" lub zamkniesz to okno, prosimy Cię o zapoznanie się z poniższymi informacjami. Prosimy o dobrowolne wyrażenie zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych partnerów biznesowych oraz udostępniamy informacje dotyczące plików "cookies" oraz przetwarzania Twoich danych osobowych. Poprzez kliknięcie przycisku "Akceptuję wszystkie" wyrażasz zgodę na przedstawione poniżej warunki. Masz również możliwość odmówienia zgody lub ograniczenia jej zakresu.

1. Wyrażenie Zgody.

Jeśli wyrażasz zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych Zaufanych Partnerów, które udostępniasz w historii przeglądania stron internetowych i aplikacji w celach marketingowych (obejmujących zautomatyzowaną analizę Twojej aktywności na stronach internetowych i aplikacjach w celu określenia Twoich potencjalnych zainteresowań w celu dostosowania reklamy i oferty), w tym umieszczanie znaczników internetowych (plików "cookies" itp.) na Twoich urządzeniach oraz odczytywanie takich znaczników, proszę kliknij przycisk „Akceptuję wszystkie”.

Jeśli nie chcesz wyrazić zgody lub chcesz ograniczyć jej zakres, proszę kliknij „Zarządzaj zgodami”.

Wyrażenie zgody jest całkowicie dobrowolne. Możesz zmieniać zakres zgody, w tym również wycofać ją w pełni, poprzez kliknięcie przycisku „Zarządzaj zgodami”.




Artykuł Dodaj artykuł

Technologia pasywno-dynamicznej kontroli wibracji zwiększa produktywność obróbki skrawaniem

Niekontrolowane wibracje stwarzają wiele problemów pojawiających się podczas skrawania. Zmienne siły występujące w procesie skrawania wywołują wibracje i drgania narzędzia, skutkujące pogorszeniem jakości powierzchni obrabianego detalu, szybkim zużyciem lub pękaniem ostrza narzędzia oraz uszkodzeniem elementów obrabiarki. 

Niekontrolowane wibracje stwarzają wiele problemów pojawiających się podczas skrawania. Zmienne siły występujące w procesie skrawania wywołują wibracje i drgania narzędzia, skutkujące pogorszeniem jakości powierzchni obrabianego detalu, szybkim zużyciem lub pękaniem ostrza narzędzia oraz uszkodzeniem elementów obrabiarki.

Trendy w zakresie konstrukcji produktów również sprzyjają powstawaniu wibracji. Aby poprawić wytrzymałość produktów i ograniczyć koszty montażu, producenci coraz częściej wytwarzają części z monolitycznych elementów obrabianych. Obrabianie wewnętrznych powierzchni części wymaga zwiększenia wysięgu narzędzia, aby uzyskać dostęp do głębokich kieszeni, a im większa długość narzędzia, tym większa tendencja do drgań. Próba minimalizacji wibracji przez obniżenie parametrów skrawania zmniejsza produktywność i zwiększa koszty produkcji.

Wśród różnych podejść do kontroli wibracji prym wiodą systemy pasywno-dynamiczne, które wykorzystują koncepcję rezonansowo-masowego tłumika drgań w celu pochłaniania wibracji zanim się nasilą i zakłócą proces obróbki skrawaniem.

Wibracje to powszechny problem

We wszystkich sektorach przemysłu uznaje się fakt, że nadmierne wibracje to niebezpieczny stan. Powtarzalne siły robocze i/lub zewnętrzne wywołują ruch drgający, który poprzez rezonans z obrabiarką, budynkiem lub fundamantem może rosnąć do niebezpiecznego poziomu. W celu rozwiązania problemu wibracji firmy produkcyjne i budowlane często stosują koncepcję rezonansowo-masowego tłumika drgań. Rezonansowo-masowy tłumik drgań to komponent zawieszony w obrębie obrabiarki lub konstrukcji, który wpada w rezonans z niepożądanymi wibracjami, pochłania ich energię i minimalizuje ruch drgający.

Wibracje w obróbce skrawaniem

W obróbce skrawaniem wibracje są wywoływane przez zmienne siły występujące podczas skrawania. Siły przerywane w największym stopniu występują w przerywanym procesie skrawania, jakim jest frezowanie, ale także w operacjach toczenia, w których belka oprawki narzędziowej jest okresowo obciążana i odciążana, odpowiednio przy powstawaniu i odrywaniu się wiórów.

Pasywne podejście do kontroli wibracji w obróbce skrawaniem polega na zwiększeniu sztywności elementów układu obróbki skrawaniem. W celu ograniczania niepożądanych ruchów obrabiarki, można ją wyposażyć w sztywne elementy konstrukcyjne, zwiększyć jej wielkość i masę oraz wypełnić betonem lub innym materiałem pochłaniającym wibracje. Z perspektywy elementu obrabianego, na wibracje podczas obróbki skrawaniem podatne są części o cienkich ściankach i z niepodpartymi sekcjami. W ograniczonym stopniu można poprawić sztywność części przez wprowadzenie zmian konstrukcyjnych. Niemniej jednak takie zmiany konstrukcyjne mogą zwiększać masę i pogarszać parametry produktu.

W przypadku narzędzi skrawających pasywne podejście do kontroli wibracji obejmuje stosowanie krótkich, sztywnych narzędzi i zastąpienie stalowych oprawek narzędziowych wykonanymi ze sztywnego węglika wolframu.

Pasywno-dynamiczne podejście do kontroli wibracji polega na zastosowaniu koncepcji rezonansowo-masowego tłumika drgań. System Steadyline firmy Seco obejmuje wstępnie skonfigurowany rezonansowy tłumik drgań, wykonany z materiału o dużej gęstości (w celu zminimalizowania jego całkowitych wymiarów) i zawieszonego wewnątrz belki oprawki narzędziowej za pośrednictwem radialnych elementów pochłaniających. Masa tłumika pochłania wibracje z chwilą ich przeniesienia z narzędzia skrawającego na korpus belki.

Klasyczne narzędzie: wibracje rozchodzą się w kierunku wrzeciona obrabiarki

Seco Tools

Narzędzie z pasywno-dynamicznym tłumieniem drgań: tłumik drgań pochłania wibracje, zanim rozejdą się wzdłuż narzędzia

Seco Tools

 

System Steadyline umożliwia wykonywanie typowych operacji obróbki na dużym wysięgu dwukrotnie szybciej niż w przypadku narzędzi bez tłumienia drgań, a przy tym poprawia gładkość powierzchni części, zwiększa trwałość narzędzi i ogranicza naprężenia w nich występujące. Technologia pasywno-dynamicznego tłumienia drgań umożliwia na przykład stosowanie narzędzi o długości nawet 10-krotnie większej od średnicy narzędzia, co nie byłoby możliwe nawet przy zastosowaniu minimalnych parametrów obróbki. 

System Steadyline Seco Tools

Zasada działania systemu pasywno-dynamicznego

Rysunki 1 i 2 przedstawiają zasadę działania pasywno-dynamicznego systemu kontroli wibracji Steadyline. Na rysunku 1 właściwości wibracyjne klasycznej monolitycznej oprawki narzędziowej obejmują: jej masę (M1), jej sztywność (K1) i jej własną charakterystykę tłumienia (K'1). Właściwości te tworzą łącznie układ MKK’. Podczas pracy siła skrawania Fe wywołuje ruch (wibracje) w oprawce narzędziowej.

Wdrożenie systemu Steadyline (rys. 2) wprowadza właściwości drugiego układu MKK', a mianowicie masę M2, sztywność K12 oraz gęstość K'12. Układ MKK’ S2 jest zaprojektowany tak, aby miał taką samą częstotliwość drgań własnych jak oryginalny układ MKK’ i aby rezonował z niepożądanymi drganiami w przeciwfazie, w ten sposób pochłaniając ich energię i tłumiąc ruch wibracyjny.

Schemat Seco Tools

W systemie Steadyline pochłaniająca wibracje masa znajduje się z przodu oprawki, gdzie potencjał wystąpienia odchylenia jest najwyższy i masa może pochłaniać wibracje bezpośrednio po ich przeniesieniu z krawędzi skrawającej na korpus. System Steadyline obejmuje także krótkie, kompaktowe głowice GL narzędzi skrawających, dzięki którym krawędź skrawająca znajduje w pobliżu masy tłumiącej w celu zmaksymalizowania efektu tłumienia. System można dostosować do szerokiej gamy zastosowań i jest najbardziej przydatny we frezowaniu (konturowanie, wykonywanie gniazd i rowkowanie), toczeniu oraz wytaczaniu zgrubnym i precyzyjnym.

Porównanie zastosowań

Dobrym przykładem skuteczności systemu Steadyline jest trudna operacja wytaczania w stali 42CrMo4, w której cylindryczny otwór o średnicy 105,8 mm był powiększany do stożkowego 129 mm w pięciu przejściach zgrubnych o głębokości skrawania 3 mm, zmniejszającej się do 0 mm. Przy zastosowaniu belki o średnicy 80 mm początkowa długość skrawania wynosiła 600 mm, co oznacza powiększony stosunek długości do średnicy narzędzia wynoszący 7,5. Obróbka zgrubna została przeprowadzona z prędkością posuwu wynoszącą 0,3 mm/obr. i prędkością skrawania wynoszącą 157 m/min. Wstępne wykańczanie do ostatecznej średnicy 130 mm przebiegało z głębokością skrawania wynoszącą 0,5 mm, prędkością posuwu wynoszącą 0,2 mm/obr. i prędkością skrawania wynoszącą 200 m/min. Chociaż masa elementu obrabianego uniemożliwiała zastosowanie maksymalnej możliwej prędkości obrotowej belki Steadyline, dzięki zastosowaniu pasywno-dynamicznego systemu kontroli wibracji Steadyline czas obróbki skrawaniem w tej operacji został skrócony z 12 do 2 godzin (ponad 80 procent).

W celu wykazania zalet systemu Steadyline w operacji frezowania bocznego w stali 1.1206 CK50 najpierw zastosowano oprawkę głowicy frezarskiej bez pasywno-dynamicznej kontroli wibracji, z frezem o średnicy 20 mm przy prędkości skrawania 312 m/min, prędkości posuwu 0,3 mm/ząb i głębokości skrawania 0,9 mm. Po zastosowaniu wersji tego samego narzędzia z systemem Steadyline przy tej samej prędkości skrawania i posuwu jak w wersji bez tłumienia można było zwiększyć głębokość skrawania do 2,2 mm (wzrost o 2,3 razy) bez wystąpienia niepożądanych wibracji.

Seco Tools

 

Wnioski

Głównymi kandydatami do korzystania z pasywno-dynamicznych systemów kontroli wibracji są producenci sprzętu dla sektora petrochemicznego, elektroenergetycznego i lotniczo-kosmonautycznego, ponieważ każdy z nich wymaga regularnego wytwarzania dużych, złożonych części o cechach wymagających stosowania przedłużonych narzędzi. Ponadto takie części są zwykle wykonane z twardych stopów, które są trudne w obróbce skrawaniem i powodują powstawanie dużych, wywołujących wibracje sił skrawania. Jednakże oczywiste jest, że niemal każdy producent spotyka się z zastosowaniami, w których właściwości pochłaniania drgań systemu Steadyline mogą przynieść mu korzyści w postaci rozszerzenia możliwości, zwiększenia produktywności i ograniczenia kosztów.

Szczegóły sprzętu

System pasywno-biernej kontroli wibracji Steadyline obejmuje szeroki wybór sprzętu do zastosowań związanych z frezowaniem, toczeniem i wytaczaniem, który w różnych kombinacjach może spełnić szeroki zakres wymogów produkcyjnych. 

Seco Tools

System narzędzi do toczenia może być stosowany do toczenia i wytaczania i obejmuje 7 średnic chwytu, w tym 32 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm i 80 mm, a także rozmiary 2,5 cala i 3,0 cala. Dla każdej średnicy dostępne są narzędzia w trzech długościach — 6xD, 8xD i 10xD — z różnymi połączeniami od strony obrabiarki. Obejmują one chwyty cylindryczne do rozmiarów metrycznych od 32 mm do 80 mm i rozmiarów calowych od 1,25 do 3 cali, a także Seco-Capto i HSK-T/A.

Belki o średnicy 50 mm lub mniejszej bezpośrednio akceptują kompaktowe głowice GL narzędzi skrawających z dokładnymi połączeniami wielokątowymi, mocowane za pomocą szybkiego i wygodnego systemu z nakręteką.

Belki o średnicy 60 mm lub większej mają połączenia BA, które blokuje się czterema śrubami Graflex i które umożliwiają pozycjonowanie pod kątem 0˚/180˚. Te większe belki można stosować do toczenia z użyciem adapterów BA-GL i kompaktowych głowic narzędzi skrawających GL50, a także do wytaczania za pomocą głowic do wytaczania BA dostępnych jako oprzyrządowanie niestandardowe.

Dostępne są głowice GL do wytaczania zgrubnego i precyzyjnego, a także do toczenia, w wersji prawej i lewej. Oferowane są płytki o geometrii ujemnej do obróbki zgrubnej i o geometrii dodatniej do wykańczania, a także płytki do gwintowania, rowkowania i oddzielania.

Oprócz szerokiego wyboru narzędzi standardowych firma Seco oferuje także rozwiązania niestandardowe, rozwiązujące konkretne problemy, takie jak narzędzia o wielu krawędziach skrawających i o bardzo dużej długości (ponad dwa metry) do zastosowań specjalnych.

 

Połączenie GL

Połączenie GL Seco Tools

Połączenie BA

Połączenie BA Seco Tools

Do frezowania dostępne są następujące oprawki Steadyline do głowic frezarskich Combimaster o średnicy od 20 mm do 40 mm oraz oprawki do głowic frezarskich z trzpieniem o średnicy od 40 mm do 160 mm. Zarówno wersje Combimaster, jak i wersje z trzpieniem frezarskim nadają się do użytku z frezami do frezowania kątowego, do kopiowania i planowania, do frezowania wgłębnego i do frezów tarczowych z różnymi płytkami, a także do konturowania i interpolacji kołowej z zagłębianiem. Korpusy oprawek o kształcie stożkowym-wzmocnionym cylindrycznym pozwalają uzyskać wysoką stabilność statyczną i dynamiczną w zastosowaniach ciężkiego frezowania. Do oprawek frezarskich dostępne są połączenia od strony obrabiarki Seco-Capto, HSK-A, BT, CAT i DIN (także wersja z połączeniem typu stożek-czoło).

Niestandardowe optawki do frezowania mogą również posiadać inne systemy mocowania, takie jak Shrinkfit i specjalne tulejki zaciskowe.

Wytyczne dotyczące mocowania narzędzi

Narzędzia Steadyline są zasadniczo bardzo łatwe w mocowaniu: wbudowany system tłumienia drgań jest gotowy do użytku bez dodatkowych operacji przygotowawczych. Dla osiągnięcia najlepszych efektów oprawki należy mocować bezpośrednio w obrabiarce, bez stosowania pośrednich elementów przedłużających czy redukcji. Przy mocowaniu narzędzi w obrabiarce zaleca się stosowanie systemu Seco-Capto ze względu na jego sztywny, jednoczesny kontakt czoła i stożka oraz dużą odporność na zginanie, która zapewnia maksymalną dokładność pozycjonowania krawędzi skrawającej. Jeśli nie można zastosować systemu Seco-Capto, belki cylindryczne należy mocować oprawce z dzieloną tulejką do wytaczadeł i wysunąć do pozycji 4xD, którą wskazuje druga kreska na belce.

Wskazówki dotyczące zastosowań

W przypadku oprzyrządowania Steadyline należy wziąć pod uwagę specjalne kwestie dotyczące zastosowań. Przy bezpośrednim zastępowaniu klasycznej belki pasywno-dynamiczną belką Steadyline niezbędne może być podwyższenie warunków skrawania w celu wytworzenia wibracji wystarczających do pełnego wyzwolenia odpowiedzi tłumiącej systemu. Ponadto przy dużych wysięgach belka może się zginać, ale bez wibracji, dając w efekcie mniejszą średnicę niż zaprogramowana. Podział operacji na trzy mniejsze powinien wyeliminować problem zginania i pozwolić uzyskać zaprogramowaną średnicę. Należy pamiętać, że minimalna średnica skrawania musi być na tyle duża, aby umożliwiać prawidłowe usuwanie wiórów. Uwzględnienie usuwania wiórów jest szczególnie istotne w przypadku małych i głębokich otworów. Zaleca się stosowanie chłodziwa w celu ułatwienia usuwania wiórów i zminimalizowania przenoszenia ciepła na belkę, która jest wrażliwa na temperaturę.