На типичном станке инструмент, который выполняет операцию механической обработки (например, резку, фрезерование или растачивание), прикреплен к вращающемуся шпиндель это приводит в действие инструмент. Но на станках, требующих большой длины обработки, таких как фрезерование и расточка, инструмент монтируется на оправке. Оправка приводится в движение шпинделем и обеспечивает необходимую длину для достижения инструментом обрабатываемой детали при этих операциях.

Горизонтально-фрезерные станки часто называют “оправочно-фрезерными станками”, поскольку их конструкция требует использования оправки для достижения правильного положения инструмента.

В процессе механической обработки вибрация может привести к ухудшению качества поверхности и точности обработки, а также к шуму и снижению срока службы инструмента. Но операции механической обработки требуют больших усилий и высоких скоростей вращения, которые естественным образом вызывают вибрацию.

За исключением изменения требований к деталям или настройки обработки — в большинстве случаев это нереалистичные решения — наиболее распространенным способом снижения вибрации при работе на станках является снижение скорости обработки. Но более низкая скорость обработки означает меньшее количество деталей, изготовляемых за заданный промежуток времени (деталей в минуту, день или час), и более низкую производительность.

Однако один фактор, влияющий на величину вибрации инструмента, относительно легко поддается модификации. Этим фактором является конструкция беседки — в частности, ее жесткость. Жесткость оправки особенно важна, когда обрабатываемая длина велика и оправка имеет высокое отношение длины к диаметру (L/d), также называемое “выступом”.

Чтобы решить проблему вибрации в станках, некоторые производители даже разработали виброгасящие оправки, которые значительно снижают вибрацию, позволяют увеличить длину обработки (отношение L / d 8 или более) и сократить время обработки.

В то время как каждый производитель использует запатентованную технологию демпфирования, большинство виброгасящих оправок основаны на пассивном настроенное массовое демпфирование системы, состоящие из массы, набора пружин и амортизатора. Множество пружин (или, аналогично, несколько материалов с частотно-зависимой жесткостью) используются для устранения различных частот, возникающих при механической обработке.

Частоты настроенной системы массового демпфирования разработаны таким образом, чтобы соответствовать структурным частотам, которые должны быть устранены. Таким образом, когда возбуждается любая из указанных частот, демпфер резонирует не по фазе со структурой, поглощая или рассеивая кинетическую энергию, вызванную вибрациями.

Недавно также стали доступны “подключенные” версии виброгасящих оправок. Конструкции connected arbor оснащены встроенными датчиками и используют Bluetooth или другую беспроводную технологию для передачи данных о производительности инструмента, таких как температура или состояние резки, на приборную панель. Это понимание особенно полезно для внутренних процессов обработки, которые нелегко контролировать, таких как растачивание или внутренняя токарная обработка.

Производители указывают, что амплитуда вибрации станка в 1000 раз ниже при использовании виброгасящей оправки по сравнению со стандартной оправкой. Это позволяет увеличить скорость обработки, что приводит к значительному повышению производительности без ущерба для качества обработки или срока службы инструмента.

Изображение объекта предоставлено: MAPAL