Equilibrio de herramientas durante el mecanizado de alta velocidad

El mecanizado de alta velocidad (HSM) tiene muchas ventajas, pero para reducir los costos de corte y maximizar las ventajas del mecanizado de alta velocidad, es necesario superar muchas dificultades en la producción real. En el mecanizado de alta velocidad, cuando aumenta la velocidad de corte, la fuerza de corte disminuirá. Con esta característica, se pueden mecanizar piezas con tolerancias dimensionales y rugosidad superficial más pequeñas aumentando la velocidad del husillo.

Aunque no existe una definición clara de mecanizado de alta velocidad, la velocidad del husillo puede alcanzar 500.000 r/min en algunas pruebas y puede alcanzar 100.000 r/min en la producción real. Debido a que cuando la velocidad del husillo supera las 8000 r/min, las piezas giratorias deben equilibrarse, el mecanizado de alta velocidad se puede definir como una velocidad no inferior a 8000 r/min. Cuando la velocidad del husillo es inferior a 8000 r/min, sólo cuando la distribución de masa de la barra de herramientas está muy desequilibrada, la fuerza centrífuga tendrá un efecto adverso en el procesamiento.

A medida que sigue aumentando el número de máquinas herramienta con velocidades de husillo superiores a 8000 r/min, el equilibrio de las herramientas combinadas se vuelve extremadamente importante, lo que implica herramientas y portaherramientas. Cuando el eje central teórico de la barra de herramientas giratoria no es concéntrico con el eje de rotación real, se producirá un desequilibrio.

Hay muchas cuestiones que deben considerarse al decidir si equilibrar la herramienta y, en circunstancias normales, muchos usuarios tienden a ignorarlas. Uno de los problemas más críticos es el daño a los cojinetes del husillo de la máquina herramienta debido al desequilibrio de la herramienta durante el mecanizado a alta velocidad. Una herramienta desequilibrada agregará una carga adicional al husillo, provocando desgaste prematuro y falla del cojinete del husillo. Esto no sólo resulta en una pérdida de reparación y reemplazo de los cojinetes del husillo, sino también en una pérdida de tiempo de producción debido al tiempo de inactividad. Guía: (Las ventajas del centro de mecanizado CNC de moldes de fresado de alta velocidad están comenzando a mostrarse)

La herramienta desequilibrada reducirá el rendimiento y la vida útil de la herramienta y también provocará vibraciones, lo que deteriorará la calidad de la superficie mecanizada.

Las herramientas de corte y los portaherramientas (especialmente los mangos cónicos 7:24) tienen muchos factores potenciales de desequilibrio. Cuando aumenta la velocidad del husillo, la fuerza centrífuga hará que el orificio del husillo se expanda ligeramente y el vástago cónico de la barra de herramientas no puede expandirse con el husillo, lo que reducirá el área de contacto entre la barra de herramientas y el husillo, reduciendo así la firmeza. de la conexión.

Algunos factores de desequilibrio se pueden corregir cambiando el diseño y seleccionando cuidadosamente el portaherramientas y la herramienta. Esto significa que el diseño simétrico puede evitar el desequilibrio hasta cierto punto. Sin embargo, para portaherramientas ajustables con piezas móviles y portaherramientas asimétricos, se requiere un sistema de ajuste del equilibrio de herramientas. Cuando la herramienta ensamblada se utiliza para mecanizado de alta velocidad, se debe prestar cuidadosa consideración a los factores de diseño del portaherramientas de mango cónico, los factores de equilibrio ajustable y la selección de la precisión y simetría de la herramienta.

La tolerancia del tamaño del cono del portaherramientas de mango cónico tiene una gran influencia en el rendimiento de las herramientas de mecanizado de alta velocidad. El grado de precisión del cono generalmente puede referirse a la norma internacional ISO1947. La tolerancia de conicidad se utiliza para verificar la tolerancia del orificio de bloqueo del eje y la conicidad de la barra de herramientas que afecta el equilibrio y el descentramiento de la barra de herramientas. El grado de tolerancia del cono del husillo de la máquina herramienta es generalmente AT2, pero AT3 es mejor.

Además de la tolerancia del cono, es necesario considerar otros factores en el conjunto de la herramienta. Cada tolerancia se sumará para causar la excentricidad de la herramienta. Estos factores incluyen la desviación circular de la herramienta, la longitud del sistema de portaherramientas y la simetría de otras piezas (como mandriles, anillos elásticos, etc.).

En el mecanizado de alta velocidad debemos ser conscientes de los factores que provocan el desequilibrio y las medidas para reducirlo. El más influyente es el portaherramientas. En el mecanizado de alta velocidad, se debe utilizar primero el portaherramientas de diseño equilibrado o el portaherramientas equilibrado ajustable. El diseño equilibrado del portaherramientas está diseñado para garantizar el equilibrio del portaherramientas, pero no puede compensar el desequilibrio causado por otras piezas durante el proceso de montaje. En este momento, solo se supone que el desequilibrio causado por otras partes es insignificante, pero a menudo no es factible en la producción real. Por ello, recomendamos medir el desequilibrio al utilizar este portaherramientas, y en la medida de lo posible asegurarse de que está dentro del rango permitido por la norma.

Además de la garantía de diseño, el portaherramientas de equilibrio ajustable también puede compensar el desequilibrio causado por otras piezas durante el proceso de montaje. Los fabricantes han adoptado muchos métodos para equilibrar los portaherramientas, como el uso de tornillos, bolas de acero, anillos de ajuste y bloques de ajuste.

La capacidad del portaherramientas de equilibrio ajustable para compensar el desequilibrio es limitada. En algunos casos, la masa desequilibrada es demasiado grande para restablecer el equilibrio de la herramienta, lo que hace que la máquina herramienta no pueda funcionar a la velocidad establecida. Necesidad de reducir la velocidad de la máquina herramienta y volver a montar la herramienta.

Otros factores que restringen el mecanizado de alta velocidad incluyen el material de la pieza de trabajo, el saliente de la pieza de trabajo, la fijación, el perfil de la herramienta, la profundidad de corte, etc.

El proceso de equilibrio puede mejorar la distribución de masa de la herramienta y el portaherramientas, de modo que se genere la fuerza centrífuga desequilibrada más pequeña cuando los dos giran. Sin embargo, el proceso de equilibrio no puede involucrar todos los factores desequilibrados.

Cualquier grado de masa desequilibrada provocará vibraciones. Portaherramientas y su instalación, estructura de máquina herramienta, etc. afectará las características de la vibración.

ISO 1940/1 y ANSI 2.191989 son las normas que definen el grado de equilibrio. Ambas normas tienen una base práctica y aplican el sistema de nivel G para estipular los requisitos de equilibrio. Por ejemplo, el grado de equilibrio G2,5 significa que la velocidad de vibración circunferencial no supera los 2,5 mm/s. Estos niveles continúan aumentando con la llegada de máquinas herramienta, herramientas y portaherramientas de alta calidad. Cuando no se puede lograr el equilibrio especificado, se debe reducir la velocidad del husillo.

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