Estrategias Efectivas para Eliminar la Vibración del Torno Durante Operaciones de Torneado

Uno de los fallos comunes en el torneado es la vibración. Cuando el torno vibra, el proceso normal de corte del sistema de proceso se perturba y destruye, lo que no solo empeora seriamente la calidad de la superficie mecanizada, sino que también acorta la vida útil de la máquina herramienta y la herramienta de corte. Por lo tanto, es necesario tomar algunas medidas para reducir o eliminar la vibración producida por la máquina herramienta.

Hoy presentaré principalmente las causas y medidas de eliminación de la vibración de baja frecuencia causada por la deformación del sistema de pieza de trabajo y sistema de portaherramientas en el proceso de mecanizado.

01 Características Principales de la Vibración de Baja Frecuencia

Después de eliminar la vibración de los componentes rotativos y el sistema de transmisión de la máquina herramienta, el tipo principal de vibración de torneado es la vibración autoexcitada que no cambia con la velocidad de torneado.

Las características principales de la vibración de baja frecuencia son:

• baja frecuencia de vibración (50 ~ 300 Hz), bajo ruido durante la vibración
• Las huellas dejadas en la superficie de corte de la pieza son profundas y anchas
• La vibración es violenta, lo que a menudo hace que las partes de la máquina herramienta (como contrapunto, portaherramientas, etc.) se aflojen y rompan la plaquita de metal duro.

02 Causas de la Vibración de Baja Frecuencia

Durante la vibración de baja frecuencia en el torneado, el sistema de pieza de trabajo y el sistema de portaherramientas suelen estar vibrando (pero en la mayoría de los casos, la vibración del sistema de pieza de trabajo es grande y juega un papel principal). A veces se separan entre sí y a veces se acercan, produciendo fuerzas y reacciones de igual magnitud y direcciones opuestas. En el proceso de vibración, cuando la pieza y la herramienta se separan, la fuerza de corte F se separa en la misma dirección que el desplazamiento de la pieza, y el trabajo realizado es positivo. Cuando la pieza se acerca a la herramienta, el trabajo realizado por la fuerza de corte de acercamiento F es negativo.

Durante el torneado:

• fricción entre virutas y la cara de rake de la herramienta
• El grado de endurecimiento del metal encontrado por la herramienta al cortar dentro y fuera de la pieza es diferente
• El ángulo geométrico real de la herramienta cambia periódicamente durante el proceso de vibración
• Durante la vibración, la trayectoria de movimiento relativo de la herramienta a la pieza es elipse, lo que causa el cambio periódico de la sección de corte
• Las marcas dejadas por la vibración de la pieza durante la rotación anterior causan cambios periódicos en la sección de corte. Estas cinco condiciones pueden causar cambios periódicos en la fuerza de corte y hacer que la distancia de fase f > f de acercamiento. De esta manera, en cada ciclo de vibración, el trabajo positivo de la fuerza de corte en la pieza (o herramienta) siempre es mayor que el trabajo negativo que realiza en la pieza (o herramienta), de modo que la pieza (o herramienta) obtiene suplemento de energía y genera vibración autoexcitada.

03 Medidas de Eliminación de la Vibración de Baja Frecuencia

(1) En la vibración de baja frecuencia, la vibración es principalmente causada por el cambio de fuerza de corte causado por la vibración en la dirección Y, lo que hace que la distancia de fase f > f de acercamiento y produce vibración.

Se toman principalmente las siguientes 5 medidas.

① Ángulo de desviación principal de la herramienta (μ Cuanto mayor sea el ángulo R), menor será la fuerza FY, y menos probable es que produzca vibración. Por lo tanto, aumenta adecuadamente el ángulo de desviación principal de la herramienta para eliminar o reducir la vibración.

② Aumentar adecuadamente el ángulo de rake de la herramienta puede reducir la fuerza FY y reducir la vibración.

③ Si el ángulo de relieve de la herramienta es demasiado grande o el filo es demasiado agudo, la herramienta es fácil de morder en la pieza, lo que fácilmente produce vibración. Cuando la herramienta se pasa adecuadamente, la cara de relieve posterior puede evitar que la herramienta "muerda" en la pieza, lo que puede reducir o eliminar la vibración.

④ Al torneado, la posición de la punta de la herramienta es demasiado baja (más baja que el centro de la pieza) o al mandrinar en el torno, la posición de la punta de la herramienta es demasiado alta, lo que reducirá el ángulo de rake real de la punta de la herramienta y aumentará el ángulo de relieve, lo que fácilmente produce vibración.

⑤ Si el sistema de portaherramientas tiene rigidez negativa, es fácil "morder" la pieza y producir vibración. Por lo tanto, se debe evitar en la medida de lo posible la vibración causada por la rigidez negativa del sistema de portaherramientas en el torneado.

(2) Cuando se producen virutas anchas y delgadas en el proceso de torneado, la vibración en la dirección Y causa el cambio de fuerza de corte. Cuando la sección de corte es ancha y delgada, la vibración en la dirección Y causará el cambio drástico de la sección transversal de corte y la fuerza de corte. Por lo tanto, la vibración es fácil de ocurrir en este caso. Por ejemplo, al torneado con una herramienta longitudinal, cuanto mayor sea la profundidad de corte, mayor la velocidad de avance, y menor el ángulo de desviación principal, más ancha y delgada será la sección de corte, y más fácil será producir vibración. Por lo tanto, al seleccionar la velocidad de torneado, debemos evitar la zona de velocidad media donde la fuerza de corte disminuye con la velocidad (al cortar acero al carbono, el rango de velocidad es 30 ~ 50 m/min), y reducir la fuerza de corte del carro al mismo tiempo, aumentando adecuadamente la velocidad de avance y reduciendo la profundidad de corte también ayuda a suprimir la vibración.

(3) La rigidez insuficiente del sistema de pieza de trabajo y del sistema de portaherramientas es la razón principal de la vibración de baja frecuencia. Se pueden tomar las siguientes medidas para eliminar o reducir la vibración:

① Al sujetar la pieza con tres o cuatro garras, intenta minimizar el error de coaxialidad entre el centro de rotación de la pieza y el centro de rotación del husillo, y evita la vibración causada por el cambio periódico de la fuerza de corte causado por corte intermitente o corte desigual debido a la inclinación de la pieza.

② Al mecanizar piezas delgadas y largas que son fáciles de deformar, doblar y vibrar, se usan el centro elástico y soporte auxiliar, y se agrega refrigerante para enfriar las piezas y reducir la deformación por expansión térmica de las piezas.

③ Al sujetar la pieza, no extiendas la pieza demasiado tiempo. Para la pieza con rigidez insuficiente, se usan bastidor central razonable, apoyo de talón de herramienta y centro y otros soportes auxiliares para aumentar la rigidez de la pieza.

④ Al usar el punta, el punta y el agujero cónico del punta deben coincidir bien para evitar doblar la pieza debido a una fuerza de empuje demasiado grande o balancear la pieza debido a una fuerza de empuje demasiado pequeña, y prestar atención a que la suspensión del manguito del contrapunto no debe ser demasiado larga.

⑤ El juego del cojinete del husillo de la máquina herramienta afecta directamente la precisión de rotación y la rigidez del husillo. Si el juego es demasiado grande y la rigidez es insuficiente debido al desgaste del cojinete durante el uso, el juego del cojinete debe ajustarse y se debe aplicar precarga para aumentar la rigidez del sistema de pieza y eliminar la vibración.

⑥ Revisar regularmente el contacto entre el carro medio y el carro grande, y el riel guía de cola de milano entre el portaherramientas pequeño y el carro medio, y ajustar la incrustación inclinada para mantener un espacio apropiado para evitar el arrastramiento cuando el portaherramientas se mueve, causando la vibración del sistema de portaherramientas.

⑦ Cada vez que el portaherramientas cuadrado gira para hacer que la herramienta gire a la posición requerida, el portaherramientas cuadrado debe presionarse y fijarse para evitar que el portaherramientas cuadrado se afloje, reduciendo la rigidez del sistema de portaherramientas y causando vibración.