Dominar el chatter del mecanizado:causas, prevención y optimización

La vibración en el mecanizado se produce en casi todos los procesos de fabricación. Las máquinas pesadas utilizadas en la fabricación generan una gran cantidad de vibraciones, lo que da como resultado un acabado superficial deficiente y una disminución de la precisión dimensional.

Los maquinistas deben lidiar con esta vibración no deseada en diferentes procesos como el torneado, el fresado o el taladrado CNC. Sin embargo, sería útil comprender las vibraciones del mecanizado y sus causas y saber cómo evitarlas, ya que ayuda a prevenir el tiempo de inactividad, lo cual es terrible para las empresas.

Este artículo analiza la definición de parloteo, los tipos de parloteo, sus consecuencias y cómo evitarlo.

¿Qué es Chatter en el mecanizado?

La vibración en el mecanizado es la vibración no deseada que se produce al cortar o perforar piezas. La vibración se debe al desequilibrio de vibraciones de la pieza de trabajo y la herramienta que se mueven repetidamente entre sí. La vibración se produce cuando la pieza mecanizada y la herramienta de corte se mueven en direcciones opuestas, lo que provoca que la carga de corte de la herramienta de mecanizado varíe por rotación.

Esto puede deberse a un diseño inadecuado para la fabricación o a herramientas inadecuadas. El ruido suele producir ruidos fuertes y ondulaciones visibles en la superficie de los componentes mecanizados. La vibración del mecanizado se presenta en dos formas, a saber:

• Vibración resonante
• Vibración no resonante

La vibración no resonante se produce como resultado del uso de herramientas desgastadas de manera desigual en las piezas de trabajo. Esta vibración suele ser constante durante todo el ciclo de mecanizado y se debe a causas mecánicas fáciles de examinar.

Por otro lado, la vibración resonante se produce en etapas específicas de la trayectoria de la herramienta, como el mecanizado de esquinas cóncavas.

Tipos de vibración en el mecanizado

Hay dos tipos principales de vibración que puede encontrar en el mecanizado CNC. Incluyen lo siguiente:

Charla de herramientas

Generalmente, las fresas CNC vibran durante las operaciones de corte. Comienzan a recortar mientras transfieren la vibración a la pieza de trabajo y agregan varias características. Como resultado, la herramienta y la pieza de trabajo comienzan a deslizarse entre sí, lo que provoca que la vibración aumente significativamente.

Vibración de la pieza de trabajo

A veces, cuando se fija incorrectamente la pieza de trabajo en la mesa de trabajo de la fresadora, se pueden producir algunos desplazamientos y vibraciones. En consecuencia, la delgada pared de la pieza de trabajo puede comenzar a vibrar mientras se transfiere a la herramienta de corte.

Es importante señalar que algunas conversaciones suelen ser inevitables. Si la vibración que se produce durante el mecanizado es superior a 100 µm, su pieza de trabajo puede sufrir rayones en la superficie. Sin embargo, sería mejor si considerara hacer algo con respecto a la vibración de la herramienta y la pieza de trabajo para la calidad de su producto. Discutiremos cómo evitar la charla a continuación.

¿Cuáles son las consecuencias del ruido en el mecanizado?

Las vibraciones del mecanizado, si no se controlan, pueden provocar diversos efectos perjudiciales, como la reducción de la eficiencia del mecanizado. Éstos son algunos de ellos:

Vida útil de la herramienta reducida

Las herramientas de corte no pueden soportar los impactos vibratorios de las herramientas que golpean contra las piezas de trabajo. Estos efectos discordantes pueden astillar y desafilar la herramienta de corte, dañando la calidad de la superficie de las piezas cortadas. Además, reduce la vida útil de la herramienta y la eficiencia de corte, y el reemplazo de la herramienta es costoso.

Vida útil reducida de la máquina

La máquina herramienta utilizada en el mecanizado de diferentes componentes comprende varias piezas de manera que cuando hay vibración, estos componentes vibran con la misma frecuencia. El huso y otros miembros esenciales que producen los diferentes ejes de movimiento pueden comenzar a desgastarse más rápido de lo que se supone. Como resultado, el ruido de la máquina somete a los componentes de la máquina a una tensión indebida y, si no se controla, puede reducir la eficiencia del mecanizado y provocar tiempo de inactividad.

Acabado superficial deficiente

Las vibraciones durante el mecanizado afectan las propiedades estéticas de la pieza de trabajo y pueden disminuir sus tolerancias en situaciones extremas. Una de las consecuencias más evidentes del ruido de las máquinas es la escasa rugosidad de la superficie. El ruido provoca ondulaciones visibles en la superficie, lo que compromete la calidad y durabilidad de la pieza.

Precisión dimensional reducida

Cuando una herramienta de corte vibra durante el mecanizado CNC, se descarrila de su trayectoria iniciada por CAM. Esta desviación, sin embargo, puede provocar que las piezas no encajen bien. Estas piezas pueden estar demasiado apretadas, demasiado largas, demasiado cortas o demasiado sueltas debido a dimensiones inexactas.

Las empresas de fabricación emplean diferentes métodos para minimizar la vibración en las operaciones de mecanizado y garantizar que tanto las piezas de trabajo como las herramientas de corte estén en buenas condiciones. Estos son algunos de estos pasos sobre cómo reducir la vibración durante el mecanizado CNC:

Optimizar la estrategia de mecanizado

El grado de contacto de la fresa con la pieza de trabajo varía con el fresado convencional. Regularmente se ejerce una fuerza excesiva sobre la fresa a medida que se mueve a lo largo del camino. Por lo tanto, la mejor manera de reducir la charla es lograr una trayectoria de interacción regular. Como alternativa, puede reducir la profundidad del corte.

Además, intente reconsiderar la configuración del eje. Por ejemplo, si el ruido de resonancia es la causa de la vibración del mecanizado, aumente o reduzca las RPM de la máquina en un 5% y minimizará las vibraciones de resonancia que se producen. Tenga en cuenta que algunos programas CAM tienen funciones que le permiten variar las velocidades del husillo de manera constante. La mayoría de los fabricantes adoptan esta característica debido a su versatilidad.

Adopte la empresa de trabajo adecuada

Las máquinas herramienta equilibradas presentan un mejor ajuste. Varios factores, como posiciones y fijaciones incorrectas, son las principales causas de vibración en el mecanizado CNC. Sin embargo, el portaherramientas con extremo y contacto con cinta ayuda a garantizar la máxima rigidez durante el mecanizado. Como resultado, la calidad de la superficie de los componentes no se ve comprometida a las RPM más bajas.

También debe verificar si el tornillo de banco, la mesa de vacío, el mandril u otro dispositivo de sujeción aplica la presión adecuada a la pieza de trabajo para mantenerla firme y estacionada.

Sin embargo, cuando considere emplear plantillas y accesorios para ejercer presión de sujeción según sea necesario, no sujete solo un extremo de una pieza de trabajo delgada y extendida. Es bastante difícil que las piezas de paredes delgadas absorban los golpes. Como resultado, los materiales de relleno mejoran su rigidez general y reducen la vibración. Un contrapunto o una forma similar de marco de apoyo estable es una opción ideal para estos componentes.

Utilice la herramienta de corte adecuada

Usar la herramienta de corte adecuada ayuda a evitar las vibraciones del mecanizado. Algunas herramientas de corte generan más vibraciones que otras. No es fácil eliminar la vibración de la herramienta como la de una pieza de trabajo. Como resultado, debes considerar los siguientes factores en cualquier herramienta que elijas:

• Recubrimiento de una herramienta
• Geometría correcta del sustrato
• La relación de aspecto de una herramienta

Los maquinistas e ingenieros suelen utilizar la máquina herramienta más grande que se adapta bien si cumple con las especificaciones técnicas. Cuanto más sólido sea un cortador, es menos probable que vibre. Las herramientas largas o delgadas a menudo se deforman. Por lo tanto, considere elegir herramientas más cortas y con el diámetro más grande.

Sin embargo, combinar varias herramientas con diferentes formas de ranura es la forma más eficaz de minimizar la vibración en el mecanizado. Además, considere reducir las herramientas que sobresalen del soporte y fijarlas firmemente. Es menos probable que se produzcan vibraciones de la máquina después de hacer esto.

Asegúrese de que sus cortadores tengan hojas afiladas que minimicen la fuerza de corte de las fresadoras CNC. Siempre debe considerar la estabilidad del entorno de procesamiento y el rápido mantenimiento del cortador. Del mismo modo, es fundamental aplicar una presión adecuada y constante en la herramienta para que la carga de viruta sea regular.

Determine la ruta de herramienta ideal

Las operaciones de fresado CNC son de dos tipos:fresado ascendente y fresado descendente. Si ejerce la fuerza de corte en la misma dirección que la dirección de sujeción, puede reducir el ruido de las piezas dobladas. A menudo es un aspecto esencial del corte el que necesita consideración.

Generalmente, las fresadoras CNC tienen husillos de bolas preinstalados que ayudan a la eficiencia y precisión de la tecnología de las máquinas CNC. Como resultado, puede emplear un centro de mecanizado vertical para evitar vibraciones durante el proceso de corte.

Ajuste y mantenimiento de la máquina

Como era de esperar, su máquina CNC debe instalarse sobre un piso de concreto sin grietas, deformidades o discontinuidades. Debe saber que la disposición de su máquina juega un papel crucial a la hora de minimizar las vibraciones que se producen durante el mecanizado.

Esto se debe a que el flujo elástico, suave o dañado puede aumentar el temblor de una entidad CNC. Por lo tanto, debería considerar utilizar anclajes y pies de ajuste para mantener la unidad CNC firme y estable para minimizar la vibración.

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Conclusión

El ruido es un efecto del mecanizado que provoca una disminución sustancial de la productividad. Afecta el rendimiento de la máquina, la calidad de la pieza de trabajo, la herramienta de corte y la vida útil de la máquina herramienta. Varios factores contribuyen a su aparición, desde el lugar donde está instalada la máquina hasta la trayectoria de la herramienta.

Sin embargo, siempre que experimente vibraciones severas, inspeccione minuciosamente el suceso. Asegúrese de que la herramienta y la pieza de trabajo se sujeten correctamente y que las opciones de mecanizado configuradas sean correctas para mitigar este ruido de manera eficiente.

Preguntas frecuentes

¿Qué son las marcas de vibración en el mecanizado?

Las marcas de vibración son defectos superficiales irregulares dejados por una rueda que está fuera de giro durante el rectificado o marcas regulares que se forman al girar una pieza de trabajo larga en un torno debido a la vibración del mecanizado.

¿Qué causa la vibración en las operaciones de mecanizado?

Las fuerzas de corte creadas durante el corte aumentarán significativamente si su máquina herramienta tiene un desgaste excesivo. Una mayor fuerza de corte generalmente produce vibraciones al cortar sustratos rígidos.

¿Qué causa la vibración en equipos giratorios?

Las causas más comunes de traqueteo o vibración en equipos giratorios incluyen desalineación, desequilibrio, desgaste y holgura. El desequilibrio de una región pesada dentro de un componente giratorio dará como resultado una vibración cuando el peso desequilibrado gira alrededor del eje de la máquina, generando una fuerza centralizada.

¿Cómo puedo identificar vibraciones en el mecanizado?

El ruido de la máquina CNC suele ser audible. Por lo tanto, un operador de máquina experimentado puede identificar con éxito cuándo se produce una vibración utilizando su sonido distintivo. Además, las vibraciones del mecanizado hacen visibles las marcas de ondas en la superficie de la pieza de trabajo.