Nella fresatura CNC, le vibrazioni possono essere generate dalle limitazioni dell'utensile da taglio, del portautensile, della macchina, del pezzo o dell'attrezzatura. Per ridurre le vibrazioni, ci sono alcune strategie da considerare.
01 Utensili da taglio
1) Per la fresatura a spianare è necessario considerare la direzione delle forze di taglio:
a) Quando si utilizza una fresa a 90 gradi, le forze di taglio sono concentrate principalmente nella direzione radiale. Ciò può causare l'oscillazione della fresa in condizioni di lunghe sporgenze; tuttavia, le forze assiali basse sono vantaggiose quando si fresano parti sensibili-a pareti sottili/alle vibrazioni-
b) Una fresa a 45 gradi è in grado di generare forze assiali e radiali uniformemente distribuite
c) Le frese a lama tonda dirigono la maggior parte della forza verso l'alto lungo il mandrino, soprattutto a profondità di taglio minori. Inoltre, le frese a 10 gradi trasferiscono le forze di taglio principali nel mandrino, riducendo così le vibrazioni causate dalle lunghe sporgenze dell'utensile
2) Selezionare il diametro più piccolo possibile per l'operazione
3) DC dovrebbe essere del 20-50% maggiore di ae
4) Selezionare frese con passo grosso e/o disuguale
5) Sono vantaggiose frese leggere, come quelle con corpo in lega di alluminio
Per pezzi instabili con pareti sottili-, utilizzare un angolo di attacco ampio=forze di taglio assiali basse; per sporgenze lunghe dell'utensile, utilizzare un angolo di attacco ridotto=forze di taglio assiali elevate.
02 Portautensili
Il sistema di portautensili modulare Coromant Capto® consente l'assemblaggio di utensili della lunghezza richiesta mantenendo un'elevata stabilità e un runout minimo.
1) Mantenere il gruppo utensile il più rigido e corto possibile
2) Scegliere il diametro/dimensione dell'adattatore più grande possibile
3) Utilizzare gli adattatori Coromant Capto® per frese sovradimensionate ed evitare di ridurre gli adattatori
4) Per frese piccole, utilizzare se possibile adattatori conici
5) Passare agli utensili estesi in posizioni predeterminate nelle operazioni in cui l'ultima passata è profonda nella parte. Regola i parametri di taglio per ciascuna lunghezza dell'utensile
6) Utilizzare utensili da taglio e portautensili bilanciati se la velocità del mandrino supera i 20.000 giri/min
Frese sovradimensionate
Utilizzare sempre la lunghezza dell'utensile più corta possibile e aumentarla gradualmente
03 Frese-smorzate dalle vibrazioni
Se la sporgenza è maggiore di 4 volte il diametro dell'utensile, la tendenza alle vibrazioni di fresatura può diventare più pronunciata. Le frese smorzate dalle vibrazioni Silent Tools™- possono aumentare significativamente la produttività.
04 Taglienti
Per ridurre le forze di taglio:
1) Selezionare geometrie con carico leggero con taglienti affilati -L e qualità con rivestimento sottile
2) Utilizzare inserti con raggio di punta piccolo e superfici parallele piccole
A volte, la tendenza alle vibrazioni può essere ridotta aggiungendo più smorzamento al sistema. Utilizzare geometrie dei taglienti con angoli di spoglia più negativi e taglienti leggermente usurati.
05 Parametri di taglio e programmazione del percorso utensile
1) Posizionare sempre la fresa fuori-centro rispetto alla superficie di fresatura
2) Per le frese o frese a candela KAPR da 90 gradi-per bordi lunghi, utilizzare una profondità di taglio radiale piccola (max. ae=25%×DC) e una profondità di taglio assiale grande (max. ap=100%×De)
3) Durante la spianatura, utilizzare una profondità di taglio ap ridotta e un avanzamento elevato fz con inserti rotondi o frese ad avanzamento elevato con angoli di attacco ridotti
4) Evitare vibrazioni negli angoli programmando ampi passaggi dell'arco, vedere fresatura degli angoli interni
5) Se lo spessore del truciolo diventa troppo sottile, il tagliente raschierà invece di tagliare, provocando vibrazioni. In questo caso, l'avanzamento per dente dovrebbe essere aumentato
06 Macchina utensile
Lo stato della macchina utensile può avere un grande impatto sulla tendenza alle vibrazioni della fresatura. Un'usura eccessiva dei cuscinetti del mandrino o del meccanismo di avanzamento porterà a scarse prestazioni di lavorazione. Selezionare attentamente la strategia di lavorazione e la direzione delle forze di taglio per sfruttare appieno la stabilità della macchina utensile.
Ogni mandrino di una macchina utensile ha una regione instabile soggetta a vibrazioni. La zona di taglio stabile è descritta dal diagramma di stabilità e aumenta con l'aumentare della velocità. Anche un aumento della velocità di soli 50 giri al minuto può modificare il processo di taglio da uno stato vibrante e instabile a uno stato stabile.
07 Pezzo e attrezzatura
Quando si fresano parti con base/pareti sottili-e/o quando l'attrezzatura è meno rigida, considerare quanto segue:
1) L'attrezzatura dovrebbe essere vicina alla tavola della macchina
2) Ottimizzare il percorso utensile e la direzione di avanzamento verso la posizione della macchina/attrezzatura più resistente per ottenere le condizioni di taglio più stabili
3) Evitare la lavorazione nella direzione in cui il pezzo non è completamente supportato
4) Quando l'attrezzatura e/o il pezzo da lavorare sono meno rigidi in una certa direzione, la fresatura inversa può ridurre la tendenza alle vibrazioni
Quando l'attrezzatura è meno rigida, utilizzare la direzione di avanzamento verso la tavola della macchina
Si noti che il primo taglio deve essere eseguito a 1/2 della profondità del secondo taglio, il secondo taglio deve essere eseguito a 1/2 della profondità del terzo taglio e così via.
