Drganie maszyny CNC to problem z którym od czasu do czasu będzie musiał się zmierzyć każdy operator maszyny CNC. Frezowanie, toczenie lub wiercenie to standardowe działania, które mogą doprowadzić do drgania maszyny CNC. Powody takiej sytuacji są różne. Ześlizgujące się narzędzie lub nieodpowiednie trzymanie przedmiotu mogą doprowadzić do takiego stanu rzeczy. Jednak przyczyny drgania mogą być jeszcze inne, a samo zmniejszenie prędkości wrzeciona i posuwu może nie być wystarczającą metodą na rozwiązanie tego problemu. Warto znać przyczynę drgania maszyny, gdyż dzięki temu można skrócić czas produkcji. Kolejną zaletą jest to, że wartości produktów wykonanych w sposób prawidłowy będzie większa, gdyż z powodu drgań maszyn sama produkcja trwa dłużej i jest mniej dokładna, niż przy użyciu sprzętu odpowiednio skonfigurowanego. Jak pozbyć się drgania, a także co może być jego przyczyną? O tym piszemy poniżej!
Co to jest drganie maszyny CNC?
Drganie to niepożądane zachowania, które występują podczas obróbki części. Wibracje to okresowe przemieszczanie się narzędzia i przedmiotu obrabianego względem siebie. Wibracje mogą być nierezonansowe i powstawać np. podczas używania nierównomiernie zużytego narzędzia. Drgania nierezonansowe będą zwykle stałe przez cały cykl obróbki i często można łatwo zdiagnozować ich przyczynę. Drgania spowodowane drganiami rezonansowymi można ustalić w momencie, kiedy znajdziesz odpowiednią kombinację oprzyrządowania, mocowania, strategii obróbki i konfiguracji maszyny, aby wytworzyć drgania o częstotliwości naturalnej lub bliskiej jej. Takie drgania można znaleźć w sposób punktowy na danym narzędziu.
Wpływ drgań w CNC
Drganie wytwarzane podczas operacji obróbki powoduje słabsze wykonanie powierzchni i osłabienie trwałości narzędzia. Ponadto ślady drgań będą widoczne na obrabianej powierzchni, często w postaci falistych wzorów lub regularnych znaczników. Jeżeli drganie będzie mieć długotrwały charakter, to może spowodować nierównomierne zużycie narzędzia, a nawet jego złamanie. Doświadczony operator maszyny CNC wie, kiedy maszyna pracuje nieprawidłowo i wydaje błędny dźwięk. Jak ustala się przyczynę drgania? Najpierw należy zwiększyć sztywność systemu. Potem należy dokonywać posuwy przy różnych prędkościach. Podczas ustalania przyczyny drgań pewnie popełnisz kilka błędów, jednak pamiętaj, że drgania maszyny CNC mogą być uzależnione od kilku innych czynników:
- konkretnej maszyny,
- uchwytu roboczego,
- oprzyrządowania,
- części lub strategii obróbki, której używasz!
Wszystko to wpływa na ich występowanie.
Obróbka i drganie maszyny CNC
Długie, cienkie narzędzie będzie wibrować (i uginać się) łatwiej niż krótkie, grube. Wybierz więc narzędzie o największej odpowiedniej średnicy. Spróbuj zmniejszyć ilość narzędzia wystającego z uchwytu i upewnij się, że jest mocno trzymane. Mogą Ci pomóc hydrauliczne uchwyty rozprężne. Generalnie mają dobrą dokładność bicia, a ponadto działanie hydrauliczne pomaga tłumić wibracje.Ważna jest również odpowiednia siła nacisku narzędzia lub obciążenia wiórów. Za mało, za dużo, bądź zbyt duże różnice w sile nacisku mogą powodować drganie. Frezarka CNC z powodu zbyt dużej ilości rowków zaangażowanych w cięcie może otrzymać drgania. Można użyć mniejszej liczby rowków i frezów walcowo-czołowych o zmiennym skoku, aby pomóc zredukować drgania rezonansowe spowodowane obciążeniem wiórów.
Odpowiedni uchwyt
Sprawdź, czy którakolwiek z twoich części porusza się lub wibruje. Upewnij się, że uchwyt, imadło, stół podciśnieniowy lub inne urządzenie do mocowania przedmiotu obrabianego wywiera wystarczający nacisk na obrabiany przedmiot. Docisk powinien mieć charakter równomierny i uwzględniać rozmiar uchwytu roboczego. Staraj się unikać zaciskania tylko jednego końca materiału. Jeżeli obrabiany produkt jest długi, to rozważ zastosowanie większego urządzenia do trzymania przedmiotu obrabianego lub dodatkowych zacisków na frezarce. Na tokarce rozważ użycie konika lub podtrzymki. Tłumienie drgań może być wyjątkowo problematyczne gdy pracujesz z przedmiotami cienkościennymi. Warto w takim wypadku warto użyć materiału wypełniającego w postaci tworzywa sztucznego, bądź wosku.
Wybór strategii
W przypadku konwencjonalnych ścieżek frezarki CNC stopień zaangażowania samego frezu może się różnić. Może to spowodować przyłożenie zbyt dużej siły do frezu w niektórych punktach, co będzie skutkować drganiem maszyny CNC. Jak pozbyć się tego problemu? Najlepiej stosować stałą ścieżkę narzędzia lub zmniejszać głębokości skrawania. Innym rozwiązaniem jest również zmiana prędkości wrzeciona. Masz wrażenie, że zachodzi drganie rezonansowe? Spróbuj zmienić prędkość wrzeciona. Zmiany mogą być minimalne – wystarczy różnica 5%. Twój sprzęt będzie mieć wiele częstotliwości rezonansowych i jeśli tylko zmniejszysz prędkość o połowę, prawdopodobnie znajdziesz rozwiązanie. Ciekawostką jest fakt, że niektóre pakiety oprogramowania CAM mają funkcję, która w sposób ciągły zmienia prędkość wrzeciona.
Drganie maszyny CNC, a ustawienia maszyny
Maszyny CNC powinny być ustawione na solidnej betonowej posadzce, wolnej od spoin, pęknięć lub innych nieciągłości. Pamiętaj także, że podłoga, która jest miękka, elastyczna, bądź popękana może zwiększyć drgania maszyny CNC. Warto dobrze zainstalować kotwienie lub dokładnie wyregulować nóżki. To z pewnością zminimalizuje możliwość wystąpienia drgań. Kolejnym czynnikiem, który wpływa na drganie, to sztywność maszyny CNC i ustalenie nieprawidłowych parametrów, bądź elementów w sposób zbyt luźny. Żaden sprzęt nie jest w 100% sztywny. Jeżeli maszyna została zbudowana w wadliwy sposób, to może źle tłumić drgania. Niestety nawet gdy sprzęt jest dobry, to drgania maszyny CNC może spowodować nawet wadliwa konserwacja, bądź naprawa sprzętu.
Podsumowanie
Maszyny CNC mogą wytwarzać pewne drganie, którego skutki są istotne z punktu widzenia produkcji. Na temat drgań w pracy, które powodują urządzenia CNC powiedzieliśmy niemal wszystko. W celu ustalenia ich przyczyn musisz zbadać szereg elementów, które mogą tworzyć skutek w postaci wibracji. Dzięki ustaleniu prawidłowych parametrów i wartości maszyn – możesz uniknąć tego problemu. Niemniej jednak, podczas wibracji produkty będą wytwarzane w sposób wadliwy, ich trwałość będzie mniejsza, a ponadto sam proces będzie o wiele bardziej długotrwały, niż w przypadku prawidłowej pracy maszyny. Obecnie szereg czynników może powodować drganie maszyny CNC. Od niewłaściwego uchwytu, po wadliwą konserwację sprzętu. Jeżeli ten problem dotyczy twojego sprzętu, to sprawdź konfigurację maszyny CNC, zmień szybkość posuwu i prędkość wrzeciona, bądź użyj dodatkowych elementów (np. konika), które usztywnią proces produkcji.