Vi siete mai chiesti perché la vostra fresatrice CNC vibra e rovina la vostra precisione? Questo articolo esplora dodici consigli di esperti per ridurre al minimo le vibrazioni di taglio, dall'uso di inserti affilati all'ottimizzazione dei parametri di taglio. Applicando queste strategie, otterrete operazioni più fluide, finiture superficiali migliori e una maggiore durata degli utensili. Continuate a leggere per scoprire come migliorare i vostri processi di lavorazione e garantire che la vostra fresatrice CNC funzioni al meglio.
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Gli inserti affilati possono ridurre significativamente le forze di taglio nelle operazioni di fresatura CNC.
Gli inserti sono disponibili sia rivestiti che non rivestiti. Gli inserti non rivestiti offrono in genere una nitidezza superiore rispetto alle loro controparti rivestite. Ciò è dovuto al fatto che gli inserti rivestiti richiedono la passivazione del bordo (trattamento ER) prima dell'applicazione del rivestimento. Il processo di passivazione opacizza leggermente il bordo di taglio per garantire una corretta adesione del rivestimento, poiché bordi estremamente affilati possono compromettere la forza di adesione del rivestimento all'interfaccia di taglio.
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Quando si lavora a una profondità specifica, l'utilizzo di inserti con un raggio di punta ridotto può ridurre sostanzialmente le forze di taglio, soprattutto in direzione radiale.
Le forze di taglio radiali sono la causa principale delle vibrazioni negli utensili o nei pezzi sottili. Questo principio si applica sia alle operazioni di tornitura che di fresatura. Con l'aumentare del raggio della punta, gli utensili o i pezzi sottili tendono a vibrare a una determinata profondità di taglio.
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Quando si seleziona la profondità di taglio, è fondamentale evitare di impostarla pari al raggio d'arco della punta dell'utensile. Questa configurazione può portare a condizioni di taglio instabili e ad un aumento delle vibrazioni.
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Per il taglio delle sedi di chiavetta con steli sottili o la tornitura esterna di alberi sottili, l'utilizzo di un utensile con un angolo primario di 90° (angolo di avvicinamento) è vantaggioso per ridurre al minimo le vibrazioni.
In entrambi gli scenari - tornitura esterna di un albero sottile o taglio di cave per chiavette con un portautensili sottile - un utensile a 90° genera la forza di taglio radiale più bassa, mentre produce la forza assiale più elevata sul tagliente. Questa distribuzione della forza aiuta a stabilizzare il processo di taglio e a ridurre le vibrazioni.
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Per le operazioni di fresatura con utensili sottili, le frese a inserti tondi sono le più efficaci per attenuare le vibrazioni.
Il comportamento delle frese contrasta con quello degli utensili di tornitura. Nella fresatura, man mano che l'angolo di accostamento si avvicina a 90°, la forza di taglio radiale aumenta, provocando maggiori vibrazioni del gambo dell'utensile. Le frese a inserti tondi, con il loro angolo di attacco che cambia gradualmente, aiutano a distribuire le forze di taglio in modo più uniforme e a ridurre le vibrazioni.
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Quando si utilizzano frese sottili per la fresatura di cavità profonde su macchine CNC, si ricorre spesso alla fresatura a tuffo. Questa tecnica prevede l'avanzamento assiale dell'utensile, simile alla foratura, quando si lavorano cavità profonde.
Per gli utensili con una sporgenza superiore a 3 volte il loro diametro, si consiglia la fresatura a tuffo con avanzamento assiale per ridurre al minimo la deflessione e le vibrazioni. Tuttavia, è importante notare che gli inserti di fresatura hanno una larghezza radiale del tagliente limitata.
I produttori di utensili forniscono dati tecnici che specificano la larghezza di taglio massima consentita quando si utilizzano tecniche di fresatura a tuffo. Il rispetto di queste raccomandazioni è fondamentale per ottenere prestazioni e durata ottimali.
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Quando si fresano pezzi a pareti sottili, come quelli a forma di scatola o di scodella, le vibrazioni provengono principalmente dal pezzo stesso piuttosto che dall'utensile da taglio.
Dato che la fonte delle vibrazioni è il pezzo da lavorare, l'obiettivo principale per una lavorazione di successo di questi componenti dovrebbe essere quello di migliorare il bloccaggio e il supporto del pezzo da lavorare. Le strategie possono includere l'uso di attrezzature personalizzate, strutture di supporto aggiuntive o materiali smorzanti per aumentare la rigidità del pezzo durante la lavorazione.
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Per le operazioni di alesatura, è generalmente preferibile un angolo di attacco minore (complemento dell'angolo di avvicinamento dell'utensile).
Questa configurazione determina un angolo di uscita più ampio, che riduce l'area di contatto tra il tagliente secondario e la superficie lavorata. Questa riduzione del contatto riduce al minimo la probabilità che il chatter si trasformi in vibrazioni sostenute. Inoltre, un angolo di attacco più piccolo riduce la probabilità di compressione del truciolo da parte del tagliente secondario, migliorando ulteriormente la stabilità del taglio.
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L'utilizzo di una fresa frontale con passo disuguale e un numero inferiore di denti può ridurre efficacemente le vibrazioni di fresatura.
In questo contesto, i "denti" si riferiscono agli inserti di taglio. Ad esempio, una fresa per spianatura di 100 mm di diametro con 5 inserti genererà circa 50% di forza di taglio in meno rispetto a una fresa con 10 inserti, supponendo che tutti gli altri parametri di taglio siano uguali. Il passo disuguale interrompe la formazione armonica delle vibrazioni, mentre un numero inferiore di denti riduce la forza di taglio complessiva, contribuendo a una lavorazione più stabile.
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Utilizzate inserti con ampi angoli di spoglia positivi e un design rompitruciolo leggero.
Questi inserti sono caratterizzati da un angolo di cuneo di taglio più piccolo durante le operazioni di lavorazione, con conseguente riduzione delle forze di taglio e migliore evacuazione dei trucioli. Questa configurazione consente un taglio più leggero e veloce, che può contribuire a mitigare i problemi di vibrazione, soprattutto nelle operazioni di finitura.
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La messa a punto dei parametri di taglio può essere efficace per ridurre i problemi di vibrazioni lievi.
Le strategie di adattamento generali comprendono:
Per le operazioni di tornitura di filetti interni che presentano vibrazioni, la riduzione dell'incremento di alimentazione per le passate finali di 1 o 2 tagli può spesso migliorare la stabilità.
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L'ottimizzazione del percorso utensile è fondamentale per il successo delle operazioni di fresatura, in particolare in scenari soggetti a vibrazioni.
La scelta tra la fresatura convenzionale (a salire) e quella a salire (a scendere) può avere un impatto sulle vibrazioni. La teoria della fresatura tradizionale suggerisce che la fresatura convenzionale riduce le vibrazioni, soprattutto grazie alla sua capacità di smorzare le vibrazioni causate dal gioco delle viti di guida della macchina utensile. Tuttavia, con le moderne macchine CNC che utilizzano viti di precisione a sfera o a rulli, questo effetto è minimo.
In pratica, sia che si utilizzi la fresatura ascendente che quella convenzionale, il fattore chiave per ridurre le vibrazioni dei pezzi flessibili è l'allineamento della direzione della forza di fresatura con la direzione di bloccaggio del pezzo. Questo approccio aiuta a far aderire saldamente il pezzo ai suoi supporti, riducendo al minimo le vibrazioni potenziali nei pezzi sottili o flessibili.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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