Даже в правильно установленных ЧПУ станках могут возникать вибрации, которые портят чистоту реза. Это создают ненужный рельеф на поверхности обрабатываемой детали, что снижает стойкость режущего инструмента и точность обработки, а значит, и качество получаемых изделий.

Сегодня мы рассмотрим ситуацию, когда нам мешают именно колебания, вызываемые дисбалансом быстровращающихся частей станка или обрабатываемой детали.

Решение этой проблемы кроется в трёх аспектах настройки:

Причем, важно их совместное использование: если один из пунктов оказывается с изъяном, нужно усилить два других.

Например, если мы слишком долго используем инструмент, то лучше убедиться, что обрабатываемая деталь закреплена таким образом, что вибрация не отразится на поверхности + управляющая программа должна быть просто идеальной. Современные траектории и идеально подобранные значения подачи и скорости будут компенсировать использование не самого подходящего инструмента.

Если деталь не закреплена достаточно хорошо (например, если она слишком длинная для используемых тисков), она будет болтаться во время обработки. Даже незначительные колебания дадут плохое качество поверхности. Важно, чтобы хорошая фиксация была по всей длине изделия, а не только по центру. Используйте тиски, которые максимально захватывают деталь. Из трёх рассматриваемых нами проблем эта решается проще всего.

Чтобы избежать вибрации в инструменте, лучше использовать оснастку покороче (с короткой фрезой и патроном), но это возможно не всегда. Если нужно выполнить глубокое отверстие, придется использовать длинную фрезу. В этом случае подойдет фреза с переменным шагом зубьев. Гармонические колебания будут рассеиваться и это повысит стабильность процесса резания, особенно при большой ширине фрезерования и большом вылете инструмента.

Рассмотрим третий пункт – программу. Даже небольшие изменения в управляющей программе могут значительно снизить уровень вибрации. Мы можем регулировать скорости, подачи, глубину обработки и траекторию движения инструмента.

На ЧПУ станках можно замедлить вращение шпинделя с помощью специальной кнопки. И когда мы слышим, что появился резонанс, мы можем исправить это, просто нажав на нее два раза. Вы услышите разницу моментально. Вибрация исчезнет, но только на пару секунд пока инструмент не дойдет до того места, где и этих уменьшенных оборотов будет много, нужно уменьшать еще.

На траектории и детали справа процент захвата инструмента все время меняется. Пока фреза двигается вдоль нижней стенки при захвате 15% шпиндель вращается со скоростью 3000 об/мин. Доходим до внутреннего правого угла, и процент вырастает до 40%. Чтобы избежать появления резонанса нужно уменьшить обороты до 2000. Пока инструмент дойдет до противоположного угла (по диагонали), захват инструмента увеличится до 50%. Значит обороты снова нужно уменьшать (до 1000).

Но невозможно подобрать такое сочетание скорости и подачи, которое подойдёт для обработки каждого угла. Пришлось бы замедлить всю программу обработки (ориентируясь на узкое место – 1000 об/мин при 50% захвата инструмента), что приведёт к снижению производительности.

Гораздо проще использовать CAM-систему – программный продукт, который на основе геометрии 3D-модели создаст управляющие программы для обработки конкретной детали на ЧПУ станках. Обработка происходит не просто вдоль периметра детали, а по специально подобранным траекториям, которые дадут лучшее качество обработки. Пример на фото ниже.

Эта технология перевернула индустрию ЧПУ обработки. Один раз, подобрав нужные скорости вращения шпинделя и подачи, мы придерживаемся этих значений на протяжении всего процесса обработки детали. 

Примеры таких систем: Powermill, SolidWorks, Mastercam, SprutCAM, Fusion 360.

CAM-системы – удовольствие не самое дешевое, но и не обязательное. Как мы обозначили выше, главное – грамотно сочетать все 3 аспекта. Если ваш инструмент и крепление детали подобраны правильно, для обеспечения хорошего качества поверхности этого будет достаточно.