Durant el tall a alta velocitat, es genera energia de vibració contínua a partir de la rotació de l'eix d'alta velocitat i l'impacte de fricció entre les eines de tall i les peces de treball. Aquesta vibració es transmet al llarg del llit i finalment apareix a les superfícies de la peça de treball en forma de fines ondulacions de vibració. Les ondulacions degraden l'acabat de la superfície, distorsionen la precisió del contorn, acceleren el desgast de l'eina i poden amplificar l'error de posicionament de l'equip en casos greus. Molts fabricants d'equips optimitzen els eixos i les estructures del carril de guia sense tenir en compte que la base de la màquina, com a portadora definitiva d'energia de vibració, és l'enllaç bàsic per suprimir les ondulacions. Amb anys d'experiència en R+D i fabricació en components d'ultra precisió, UNPARALLELED Group aprofita la propietat única d'amortiment d'alta densitat del granit d'alta densitat per absorbir i dissipar la vibració induïda pel tall d'alta velocitat des de la font, solucionant els problemes de llarga durada en indústries com ara gravat de precisió d'alta velocitat, mecanitzat làser i processament de materials auxiliars i semiconductors.
1. D'on provenen les ondulacions de tall d'alta velocitat? No es tracta només d'eines de tall i cargols
La vibració en el tall a gran velocitat es divideix en dues categories: la vibració forçada generada pel tall d'eines i la ressonància estructural de tota la màquina. Si l'energia de vibració no pot ser absorbida pel material base, seguirà reflectint-se i superposant-se dins del marc de la màquina. Les bases de ferro colat tenen una rigidesa decent però un amortiment baix. L'energia de vibració difícilment pot ser consumida pel propi material i la majoria passa de manera passiva. La vibració es transmet a través de guies a la taula de treball i finalment es reprodueix a les superfícies de la peça per formar ondulacions periòdiques. Molts enginyers de posada en servei es troben amb ondulacions de xerrades al lloc. L'ajustament repetit de la velocitat del cargol o la substitució d'eines sovint produeix una millora limitada. La causa principal rau en la incapacitat del material base per dissipar l'energia de vibració, que continua circulant per dins de la màquina. Especialment per a l'acabat de mecanitzat de contorns petits, superfícies corbes òptiques i estructures precises de PCB, la vibració a nivell de micres produirà ondulacions visibles i conduirà directament al rebuig de la peça. Per eliminar aquest fenomen fonamentalment, el rendiment d'amortiment de la base de la màquina es converteix en un indicador clau indispensable.
2. Granit d'alt amortiment: dissipa l'energia de vibració dins de la base
El granit negre UNPARALLELED® presenta una densa estructura de cristall amb abundants interfícies de cristall dins del material. Quan la vibració entra al substrat de pedra, l'energia de la vibració segueix convertint l'energia cinètica en energia tèrmica mitjançant la fricció entre innombrables interfícies de cristall i aconsegueix un amortiment de vibració excepcional. En comparació amb el ferro colat, el granit no requereix coixinets d'amortiment de vibracions addicionals complicats i pot atenuar la vibració ràpidament pel propi material. Després que la vibració arriba a la base de granit, l'amplitud disminueix ràpidament, impedint que la vibració es propagui cap amunt als rails de guia, corredisses i peces de treball. En poques paraules, la base de ferro colat actua com una "placa de transmissió" de vibracions per on la vibració passa fàcilment; mentre que la base de granit d'alt amortiment funciona com una "capa d'absorció" de vibracions per consumir l'energia d'impacte generada pel tall d'alta velocitat localment. És per això que les màquines de gravat de precisió d'alta velocitat i microtall equipades amb bases de granit ofereixen una textura de la superfície de la peça molt més uniforme i les ondulacions periòdiques de vibració reduïdes significativament. No obstant això, el rendiment d'amortiment varia molt entre els diferents materials de pedra. Algunes pedres de baix cost al mercat conté porus abundants i cristalls solts amb un esmorteïment pobre i un efecte de supressió de vibracions febles. UNPARALLELED controla estrictament la densitat de la pedra i la integritat del cristall en el cribratge de matèries primeres per rebutjar la pedra inferior i garantir un rendiment estable d'amortiment elevat de cada base.
3. Sinèrgia d'estructura i procés per amplificar la reducció de vibracions i evitar la superposició de ressonància
L'amortiment del material serveix com a base, mentre que el disseny estructural de base i els processos de mecanitzat augmenten encara més la supressió de vibracions. En la fase de disseny de bases de granit, UNPARALLELED realitza una simulació modal combinada amb la banda de freqüència de treball dels eixos de l'equip, optimitza el contorn de la base, el gruix de la paret i la disposició de la cavitat, ajusta la freqüència natural de tota la màquina per evitar el rang de ressonància durant el tall a alta velocitat i evitar que l'energia de vibració s'amplifi per ressonància. La disposició de les mànigues incrustades i els forats roscats de muntatge a la base també s'optimitza mitjançant la simulació de tensions i vibracions. La vibració alterna contínua generada pel tall a gran velocitat actua repetidament sobre les estructures encastades. La distància de vora raonable dels forats, l'estructura de les mànigues i el sistema d'unió especial garanteixen que les mànigues no s'afluixaran sota vibracions d'alta freqüència a llarg termini i evitaran fonts de vibracions secundàries. Els processos d'acabat i llapat es realitzen al taller de temperatura constant, humitat controlada i aïllat de vibracions de l'empresa, equipat amb rases a prova de cops i substrat de formigó ultra dur per aïllar les interferències de vibracions externes. Des de la selecció de la pedra en brut, el disseny estructural, el mecanitzat de lligat fins al muntatge encastat, tot el conjunt de processos treballa de manera coordinada. Conserva l'avantatge de baixa deformació tèrmica del granit i maximitza la reducció de vibracions d'alta amortiment per aconseguir una doble estabilitat de temperatura i vibració.
4. Beneficis aportats per la supressió de ondulacions en escenaris pràctics de mecanitzat
La millora aportada per les bases de granit d'alt amortiment és evident en el microtall d'alta velocitat i el gravat de precisió de components òptics i materials semiconductors. En primer lloc, les ondulacions de vibració de les peces es redueixen considerablement, es millora la qualitat de la superfície, es tallen els procediments de poliment posteriors i augmenta el rendiment del producte. En segon lloc, la reducció de la vibració redueix l'impacte sobre les eines de tall, allarga la vida útil de les eines i redueix el cost dels consumibles. Mentrestant, la vibració ja no afectarà contínuament components de precisió com ara guies i escales lineals, alentint el desgast de les peces de precisió, mantenint la precisió de posicionament repetida de l'equip durant molt de temps i reduint la freqüència de calibratge i manteniment de l'equip. Per a les empreses dedicades a la producció en massa, l'estat de mecanitzat estable sense ondulacions significa una finestra de procés més àmplia, menys dependència de l'experiència de posada en marxa dels operadors i una consistència de producció més forta. És per això que moltes empreses Fortune Global 500, instituts de metrologia i universitats nacionals i estrangeres prefereixen bases de granit sense paral·lel a l'hora de construir plataformes de mecanitzat de precisió d'alta velocitat.
Conclusió
Les ondulacions de vibració en el tall d'alta velocitat es generen essencialment quan l'energia de vibració no es pot dissipar eficaçment dins del sistema de la màquina-eina. L'optimització de les peces mòbils només pot alleujar el problema, mentre que l'adopció de bases de granit d'alt amortiment pot absorbir l'energia d'impacte de tall a nivell del substrat del coixinet i restringir la transmissió de vibracions ascendents. UNPARALLELED Group continua aprofundint en la investigació en components de granit d'ultra precisió. Basant-se en un substrat de pedra estable, una estructura optimitzada per simulació i una tecnologia de mecanitzat de precisió, exerceix plenament l'avantatge de supressió de vibracions d'alt amortiment del granit, ajudant als equips de tall d'alta velocitat a suprimir les ondulacions, estabilitzar la precisió de mecanitzat i proporcionar un suport de referència fiable per a la fabricació de precisió d'alta gamma.