DAWID TOMALA Wydział Mechaniczny Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji WYBRANE SYSTEMY TŁUMIENIA DRGAŃ W OBRABIARKACH I NARZĘDZIACH SKRAWAJĄCYCH Streszczenie: W artykule przedstawiono układy tłumiące drgania w obrabiarkach i narzędziach skrawających. Niestety technologia ta nie wyeliminowała jeszcze w pełni wibracji, ale udało jej się ją zmniejszyć poprzez Sandvik Coromant Silent Tools. Dzięki tym narzędziom możliwa jest poprawa produktywności i obniżenie kosztów produkowanych przedmiotów. Słowa kluczowe: drgania, tłumienie drgań, rodzaje drgań WPROWADZENIE W XXI wieku dąży się do wysokiej jakości wytwarzanych elementów, co wpływa na zmniejszenie się czasu wykonywanego przedmiotu oraz jego kosztu, przy niezmiennej, a nawet lepszej jakości gotowego elementu. Niestety osiągnięcie wysokiej jakości jest utrudnione poprzez drgania powstałe w wyniku obróbki. Są one nieuniknione, lecz dzięki ciągle rozwijającej się technologii można je ograniczyć. Drgania wpływają niekorzystnie na chropowatość powierzchni, jak również na ostrze, które w wyniku drgań szybciej się zużywa. Uciążliwy jest także hałas powstały w wyniku obróbki. Z powyższymi problemami uporała się firma Sandvik Coromant wprowadzając na rynek Silent Tools, czyli narzędzia tłumiące drgania [2, 3]. RODZAJE DRGAŃ Drgania ze względu na źródło wymuszenia dzieli się na swobodne (własne), wymuszone, samowzbudne. Drgania zewnętrzne powstają na skutek pracy innej obrabiarki, która przenosi drgania na fundament, a następnie na obrabiarkę. W tym celu wykonuje się specjalnie izolowane fundamenty do których utwierdzone są sprężysto- elastyczne podkładki, dzięki czemu możliwe jest zmniejszenie występowania tych drgań [6]. Drgania wewnętrzne dzieli się na drgania zależne, powstałe w trakcie obróbki i drgania niezależne wynikające np. ze zmiennych sił odśrodkowych co do kierunku działania, które powstają w wyniku niewyrównoważonych mas wirujących [5]. Istnieje kilka opcji, dzięki którym możliwe jest zmniejszenie drgań, co prowadzi do poprawy chropowatości obrabianych powierzchni oraz zwiększenia bezpieczeństwa podczas obróbki. Poniżej zostały wymienione możliwości tłumienia drgań [3]: wyłączenie posuwu przy występowaniu drgań typu chatter, zastosowanie odpowiednich parametrów skrawania, 37
zastosowanie specjalnych magnetostatycznych łożysk, zmiana kąta natarcia ostrza, zastosowanie odpowiednich parametrów skrawania. System tłumiący drgania Mocowanie do obrabiarki Mocowanie do fundamentu Rys. 1. Przedstawiony jest wibroizolator [1] Fig. 1. On this picture we can see a vibro-isolator [1] Powyższe metody mogą częściowo ograniczyć drgania, lecz wymagane jest duże doświadczenie operatora podczas obróbki oraz w niektórych przypadkach zwiększenie kosztów produkcji. NARZĘDZIA TŁUMIĄCE DRGANIA SILENT TOOLS Silent Tools firmy Sandvik to narzędzia z wbudowanym systemem tłumienia drgań, dzięki którym możliwe jest osiągnięcie lepszej jakości obrabianych powierzchni, przy jednoczesnym zwiększeniu produktywności. Wszystko dzieje się za sprawą specjalnej konstrukcji oprawek narzędziowych w których to skład wchodzi [2, 4]: 1. Specjalny moduł tłumiący, 2. Masa oleista sprzyjająca tłumieniu, 3. Specjalne gumowe pierścienie na których zawieszony jest cały system tłumiący. 3 2 1 Rys. 2. Przekrój modelu oprawki z systemem tłumienia drgań firmy Sandvik ukazujacy budowe owego systemu [2] Fig. 2. Cross-section of the frame model with the company's vibration damping system Sandvik showing the construction of this system [2] 38
Rys. 3. Oprawka z modułem tłumiącym drgania [3] Fig. 3. Lamp holder with vibration dampening module [3] Wykorzystanie narzędzi Silent Tools pozytwynie wpływa na proces obróbki, Oznacza to mniejszą chropowatość powierzchni oraz lepszą produktywność. Dzięki wbudowanemu systemowi tłumienia drgań osiąga się lepsze rezultaty niżeli w przypadku narzędzi bez owego modułu. ZASADY DOBORU NARZĘDZIA Z SYSTEMEM TŁUMIENIA DRGAŃ Wszystkie narzędzia tłumiące drgania są podzielone na różne zasięgi pracy narzędzia. Właściwie dobrane narzędzie skutkuje osiągnięciem żądanego stanu końcowego elementu. Należy jednak zastosować kilka zasad dzięki którym obróbka przebiegnie zgodnie z założeniami: dobrać własciwe narzędzie skrawające wraz z płytką w celu zmniejszenia sił skrawania, stosować narzędzia o małej masie jeśli to możliwe w celu zmniejszenia energii kinetycznej, stosować narzędzia o jak największej średnicy i o jak najmniejszym wysięgu, zapewnić właściwy kąt przystawienia (bliski 90 ) w celu ograniczenia sił promieniowych oraz zwiększenia sił osiowych skrawania, stosować chwyt stożkowy, jeśli to możliwe. Ważny aspekt wiąże się z temperaturą pracy, gdyż jest ona niebezpieczna dla gumowych pierścieni znajdujących się wewnątrz narzędzia, dlatego też każdy produkt posiada informację z dopuszczalną wysokością temperatury. Dzięki narzędziom z wbudowanym modułem tłumienia drgań możliwe jest osiągnięcie lepszych parametrów skrawania podczas obróbki, niżeli bez tego modułu, a mianowicie: większą prędkość, szybszy posuw, większą głębokość skawania. System ten stosuje się również dla pracy na długich wysięgach, jak i dla krótkich wysięgów, które zapewniają lepszą jakości powierzchni obrabianych oraz poprawienie produktywności. Silent Tools cechuje się wieloma zaletami 39
podczas obróbki, które pozytwynie wpływają na jakość obrabialnego elementu, a które trudno jest osiągnąć innymi metodami. Poniżej zostały przedsawione zalety narzędzi z wbudowanym systemem drgań [2, 3]: większa produktywność, mniejsza chropowatość, większe bezpieczeństwo, mniejszy koszt wykonania elementu, solidne połączenie pomiędzy elementem nasadzanym, a elementem tłumiącym. Narzędzia z systemem tłumienia drgań stosowane są w [2]: przemyśle energetycznym, inzynierii ogólnej, przemyśle lotniczym, przemyśle petrochemicznym, przemyśle motoryzacyjnym. Właściwe dobranie narzędzia jest niezmiernie ważne, dlatego przed zastosowaniem narzędzi Silent Tools należałoby przestudiować poradniki firmy Sandvik. PODSUMOWANIE System tłumienia drgań umożliwia zwiększenie produktywności, zapewnia cichszą i bezpieczniejszą obróbkę, zmniejsza chropowatość powierzchni. Moduł tłumiący drgania przede wszystkim znalazł zastosowanie dla obróbki na długich wysięgach, dzięki którym łatwiej dostać się do trudno obrabialnych miejsc. Narzędzia te stosowane sa również na krótkich wysięgach, poprawiając w ten sposób jakość obrabianych elementów. Zastosowanie ich co prawda nie usuwa cał-kowicie drgań, ale je minimalizuje. Dzięki temu można zaoszczędzić czas oraz zmniejszyć koszty wytwarzanego elementu. Dodać trzeba, że mimo systemu tłumienia drgań, nie da się całkowicie ich pozbyć. jedynie tylko zminimalizo-wać. Należy jednak stwierdzić, ze stosowanie tłumików drgań w różnych dziedzinach przemysłu jest nieuniknione w celu osiągnięcia lepszej efektywności wykonanych elementów. Zasugerować można, że w przyszłości powstaną lepsze metody tłumienia drgań w oparciu o obecnie stosowane systemy tłumienia drgań. LITERATURA [1] https://www.wibroizolacjapolska.pl/wibroizolatory-do-maszyn-iurzadzen/p63-wibroizolatory-sprezynowe-blr/, (data dost. 9.05.2017) [2] http://www.sandvik.coromant.com/sitecollectiondocuments/downloads/ global/technical%20guides/pl-pl/c-1020-17.pdf, (data dost. 9.05.2017) [3] http://www.sandvik.coromant.com/plpl/products/silent_tools_boring/pages/default.aspx, (data dost. 10.05.2017) [4] Suplement Sandvik Coromant, (data dost. 10.05.2017) 40
[5] DUL-KORZYŃSKA B.: Obróbka skrawaniem i narzędzia, wydanie II, Rzeszów 2009. (data dost. 10.05.2017) [6] GRZESIK W.: Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych, WNT, Warszawa 2010 (data dost 13.04.2018) SELECTED VIBRATION DAMPING SYSTEMS IN MACHINE TOOLS AND TOOLS CUTTING Abstract: The article presents the vibration damping systems in machine tools and cutting tools. Unfortunately, the technology has not yet completely eradicated the vibration, but has managed to reduce it thanks to the Sandvik Coromant Silent Tools. Thanks to these tools, it is possible to improve productivity and reduce the cost of manufactured items. Keywords: vibrations, vibration damping, types of vibrations 41