Qu'est-ce que l'analyse des vibrations ? Une approche calculée de Chatter

Les vibrations sont un sous-produit des outils rotatifs courants dans le fraisage. Mais des vibrations excessives entraînent des vibrations, ce qui entraîne une usure des outils et des machines, et pire encore, des pièces de mauvaise qualité et des temps de cycle excessifs. Voici un aperçu des éléments impliqués dans l'analyse des vibrations pour éliminer les vibrations.

Si vous travaillez dans le secteur manufacturier, vous connaissez les vibrations, principalement le fait que des vibrations excessives ne sont pas bonnes pour les fraiseuses de l'atelier ou les pièces produites. En fait, les machinistes passent beaucoup de temps à essayer d'éliminer les vibrations causées par les vibrations.

"Le broutage peut entraîner une usure rapide des outils et une mauvaise qualité de surface des pièces à vitesse de coupe élevée, et cela se produira sur différents paramètres de processus", note une étude publiée dans The International Journal of Advanced Manufacturing Technology .

En règle générale, les machinistes se tournent vers des tactiques d'essais et d'erreurs, passant de la moitié à un quart de travail complet pour déterminer la configuration idéale pour un travail sur une fraiseuse CNC.

Pour obtenir la configuration optimale et éliminer le broutage (ce grincement de plus en plus fort qui indique une coupe irrégulière), les machinistes peuvent réduire la vitesse, ajuster les vitesses d'avance, essayer de faire varier les profondeurs de coupe axiales et radiales, et même remplacer les outils.

Pourquoi? Pour déterminer comment produire une pièce au niveau de fonctionnement optimal, car non seulement cela prolonge la durée de vie de l'outil, mais cela permet en fin de compte à une entreprise de produire plus rapidement des pièces de haute qualité.

Lorsque la configuration de l'outil sur une machine CNC fonctionne de manière stable, cela revient à faire passer un couteau chaud dans du beurre :rapide, silencieux et propre.

Dans des cas limités à l'heure actuelle, les équipes d'usinage tentent de mesurer et d'analyser la fréquence des vibrations entre la pièce et l'outil de coupe, et de suivre les données sur les configurations et les machines. Le gain de temps peut être important, mais contrairement à l'utilisation de l'analyse vibratoire pour planifier la maintenance préventive et prédictive des machines industrielles, elle est assez rare dans l'usinage et, plus particulièrement, dans le fraisage.

Regardez cette vidéo pour découvrir comment MSC MillMax simplifie l'optimisation de vos applications de fraisage :

Qu'est-ce que l'analyse des vibrations et pourquoi est-ce important dans l'atelier ?

De toute évidence, l'élimination des vibrations peut conduire à des opérations de fraisage plus efficaces et efficientes. Cela signifie que les machinistes d'une entreprise peuvent produire plus de bonnes pièces, réduire les taux de rebut et augmenter la rentabilité.

C'est là qu'intervient l'analyse des vibrations. L'analyse des vibrations est essentiellement la collecte d'informations sur les vibrations qui peuvent permettre l'identification de vitesses et d'avances optimales et stables lors de l'usinage de pièces.

"L'analyse des vibrations peut être nos oreilles pour déchiffrer le langage des machines et peut nous aider à déterminer où concentrer les ressources", selon un article sur Manufacturing.net.

C'est un peu comme mesurer la santé de votre ensemble de fraisage, qui est la réponse unique de la broche de la machine, du porte-outil et de la fraise. Plus les vibrations et les broutages sont importants, plus votre assemblage de fraisage est malade et plus le besoin d'ajustement de la vitesse et de l'alimentation est important pour perfectionner vos pièces et protéger votre configuration contre les pannes.

Les vibrations peuvent augmenter les coûts d'une entreprise de plusieurs manières. Tout d'abord, il y a le risque de défaillance de la broche. La réparation des broches peut coûter de quelques centaines de dollars à plusieurs milliers, et leur remplacement peut coûter des dizaines de milliers. Dans de nombreux cas, cela peut pâlir par rapport au coût d'une machine qui ne produit pas de pièces. De plus, en fin de compte, les machines fonctionnant sous la moyenne s'usent plus rapidement que celles qui fonctionnent sans broutage.

"La surveillance de l'état des outils de coupe dans toute opération d'usinage est très importante pour éviter les problèmes d'usinage inattendus et améliorer la précision d'usinage", note une recherche dans le International Journal of Production Research .

Pensez-y comme vous le feriez avec une machine à laver surchargée :si votre lave-linge est constamment déséquilibré, ses pièces commenceront à s'user et la machine tombera en panne plus rapidement qu'elle ne le pourrait autrement. Ajuster la charge de lavage pour atteindre la stabilité augmenterait la possibilité d'une vitesse optimale pour terminer un cycle, et permettrait à la machine de durer beaucoup plus longtemps.

Comment optimisez-vous les configurations de votre machine pour minimiser les vibrations ? Cliquez ici pour en savoir plus sur MSC MillMax.

Les quatre principes de l'analyse des vibrations

Essentiellement, les vibrations (données recueillies à l'aide de capteurs et d'accéléromètres) sont converties en charge électrique et mesurées sous forme de signal. L'analyse des vibrations compare et fournit des informations basées sur les mesures de la fréquence, du déplacement, de la vitesse et de l'accélération des vibrations.

Ensuite, quatre principes permettent de représenter et de comparer les données de signal recueillies à partir de votre configuration d'usinage. Ces quatre principes sont le domaine temporel, le domaine fréquentiel, le domaine conjoint et l'analyse modale.

"Chaque domaine fournit des informations spécifiques sur les conditions de travail et les caractéristiques de la pièce vibrante", explique ScienceDirect.

Qu'est-ce que le domaine temporel ?

Un signal voyage comme une onde. Le domaine temporel est simplement la façon dont cette onde change au fil du temps :son amplitude.

"Alors que la plupart des problèmes de vibration des machines sont détectés à l'aide de l'analyse du spectre, certains types sont plus facilement visibles sous forme d'onde", explique un article dans Reliable Plant revue.

Mais il peut être difficile d'utiliser les informations du domaine temporel pour identifier où se produisent les amplitudes et ainsi isoler et calibrer votre machine de manière appropriée.

​En savoir plus sur MSC MillMax.

Qu'est-ce que le domaine fréquentiel ?

Contrairement au domaine temporel, la fréquence examine spécifiquement les ondes à des points définis et la façon dont l'amplitude de l'onde change à ces points ou fréquences distincts.

"Lorsque les amplitudes de déplacement, de vitesse et d'accélération sont exprimées dans le domaine fréquentiel, c'est-à-dire l'amplitude par rapport à la fréquence, des anomalies, sous la forme d'amplitudes élevées à certaines fréquences, deviennent visibles", explique l'ingénieur Danielle Collins dans un article pour Motion Control Tips. "Et comme de nombreux problèmes liés aux vibrations se produisent à des fréquences spécifiques, la cause et l'emplacement des vibrations peuvent être réduits ou identifiés en fonction des variations d'amplitude à certaines fréquences."

Qu'est-ce qu'un domaine commun ?

Le domaine commun est exactement ce que cela ressemble :il associe les domaines temporel et fréquentiel pour tenir compte du fait que l'analyse des vibrations implique l'étude d'éléments non stationnaires.

Qu'est-ce que l'analyse modale ?

L'analyse modale définit les fréquences naturelles de vibration en fonction des matériaux de structure de la configuration, de la machine et de la pièce. Il crée la ligne de base par rapport à laquelle l'analyse des vibrations peut déterminer quand et jusqu'à quel point une configuration d'outil et une machine sont en dehors de l'étalonnage souhaité pour le travail spécifique.

En fin de compte, l'objectif de ces analyses est d'identifier la vitesse stable pour un projet spécifique en utilisant une configuration spécifique sur une machine spécifique.

Vos ​​porte-outils provoquent-ils des broutages sur votre système haute performance Machines? Lisez notre article sur la sélection des bons porte-outils pour le savoir.

Comment vos machinistes gèrent-ils les bavardages ? Quelles approches avez-vous trouvées les plus réussies ? Partagez vos impressions dans les commentaires ci-dessous.