Poiché la personalizzazione di massa sta diventando la regola piuttosto che l'eccezione, i distributori e i produttori di componenti stanno cercando di eliminare le costose vibrazioni dalle operazioni di lavorazione dei propri clienti o dalle proprie linee di produzione, riducendo o eliminando la necessità di operazioni secondarie.
Il motivo per cui abbiamo scelto questa strategia è semplice: le vibrazioni sono un problema comune nella produzione di parti metalliche. Le vibrazioni influiscono sulla durata degli utensili, sulla finitura superficiale e aumentano i tempi e i costi di completamento del lavoro. Queste condizioni spesso portano a impostare parametri della macchina non ottimali o a usare costosi utensili "antivibrazioni".
Le vibrazioni si verificano più comunemente quando il rapporto lunghezza/diametro (L/D) di un utensile è elevato, un requisito necessario per raggiungere tasche profonde, fori o altre caratteristiche del pezzo in lavorazione.
Quando il pezzo ruota attorno all'utensile, o viceversa, si verificano vibrazioni che compromettono la finitura superficiale e richiedono operazioni secondarie per soddisfare le specifiche.
Con obiettivi di produttività sempre più ambiziosi, disporre di un portautensili antivibrante che funzioni senza dover essere regolato per ogni lavoro può offrire vantaggi tangibili ai produttori di componenti. Con la diffusione della produzione additiva (stampa 3D), cresce la necessità di utensili più lunghi e flessibili, più sensibili alle vibrazioni rispetto agli utensili più corti.
Un modo efficace per migliorare i profitti è quello di utilizzare portautensili dotati di smorzatori di massa autoregolanti (STMD). Questi esclusivi portautensili sono costituiti da una massa di tungsteno sostenuta da dischi polimerici all'interno del supporto. I dischi assorbono l'energia vibrazionale dal corpo dell'utensile da taglio per ridurre al minimo il movimento e neutralizzare le vibrazioni collegando il motore della macchina utensile e la testa di taglio.
Quando vengono applicate forze di taglio all'utensile, si verificano naturalmente vibrazioni su una banda di frequenza e la rigidità dell'STMD si autoregola su tale frequenza per massimizzare gli effetti dello smorzamento della massa.
Gli STMD sono eleganti soluzioni plug-and-play facili da usare che consentono di migliorare la finitura superficiale, accelerare i tempi di ciclo, ridurre i costi degli utensili (costo totale di proprietà), diminuire i tassi di scarto e ridurre il consumo energetico. Consentendo il completamento dei lavori in modo più rapido ed efficiente rispetto ad altre opzioni, i portautensili STMD possono migliorare gli avanzamenti e le velocità grazie alla stabilizzazione degli utensili e possono anche migliorare il morale sul posto di lavoro alleviando lo stress.
Poiché le operazioni di lavorazione utilizzano spesso utensili con un elevato rapporto L/D, le vibrazioni possono rappresentare una sfida. Gli STMD estraggono l'energia vibrazionale dal corpo dell'utensile da taglio per ridurre al minimo il movimento e neutralizzare le vibrazioni.
In molti casi, i portautensili richiedono manutenzione e messa a punto. Al contrario, gli STMD non necessitano di manutenzione. Considerato il volume delle operazioni di lavorazione nella maggior parte delle officine, anche la più piccola riduzione percentuale può tradursi in risparmi sostanziali, consentendo alle officine di rispettare programmi di produzione sempre più serrati.
I dettagli
L'uso degli STMD è un esempio di collaborazione tra fisica e chimica. Il complesso problema della variazione della frequenza di vibrazione sugli utensili da taglio è dovuto ai cambiamenti delle condizioni di taglio, quali l'usura degli utensili, l'usura dei giunti e la vibrazione dei materiali dei pezzi lavorati. I portautensili tradizionali richiedono una regolazione continua per garantire prestazioni ottimali, poiché una regolazione non corretta potrebbe aggravare il problema delle vibrazioni invece di migliorarlo. Al contrario, gli STMD sono autoregolanti e possono funzionare con qualsiasi configurazione in un impianto di produzione.
Nello specifico, gli elementi elastici regolano la rigidità in base alla frequenza delle vibrazioni e risolvono il problema delle variazioni di frequenza. Il risultato è una migliore finitura delle superfici e una maggiore affidabilità del processo.
Poiché tutte le macchine utensili sono diverse (grandi, piccole, lunghe, corte, nuove, vecchie), la variazione rende imprevedibile la frequenza di vibrazione della macchina utensile, poiché i vari utensili vibrano a frequenze multiple. Attualmente, gli smorzatori di massa sugli utensili da taglio sono difficili da utilizzare perché sono sintonizzati su una frequenza specifica o richiedono una sintonizzazione frequente per garantire l'efficienza dello smorzamento delle vibrazioni.
Gli STMD contengono materiali che modificano la loro rigidità in base alla frequenza delle vibrazioni. Quando la frequenza è elevata, la rigidità è elevata e viceversa. Questi materiali consentono la funzione di autoregolazione sugli smorzatori di massa, adattandosi automaticamente alle condizioni della macchina.
Prendendo come esempio un utensile di tornitura, è possibile impostare l'utensile su diverse lunghezze per la lavorazione di parti diverse. Maggiore è la lunghezza del sbalzo, minore è la frequenza di vibrazione e viceversa. L'utensile vibrerà a frequenze diverse, a seconda della lunghezza del sbalzo, e gli STMD su una gamma di frequenze più ampia correlata al rapporto L/D.
I parametri del processo di taglio (velocità e avanzamenti) sono conservativi, o limitati, quando si tiene conto del rischio di variazioni instabili. Quando si utilizza la tecnologia STMD, le vibrazioni non rappresentano un problema.
Inoltre, quando la lavorazione ad alta velocità provoca variazioni di frequenza multiple sugli utensili da taglio, gli STMD si regolano automaticamente per smorzare le frequenze alte e basse, rendendo possibile il taglio ad alta velocità e con avanzamenti elevati.
Una soluzione pratica
Gli STMD offrono finiture superficiali quasi perfette rispetto ai portautensili più comunemente utilizzati. La differenza sta nella massa di tungsteno sostenuta dai dischi polimerici all'interno del portautensili, poiché il tungsteno è un materiale denso che rimane fermo rispetto ad altri metalli e plastiche utilizzati per realizzare i portautensili.
Come già sottolineato in precedenza, questa soluzione di utensili presenta un'eleganza, una praticità e una semplicità che la rendono facile da usare e garantisce una migliore finitura delle superfici e tempi di ciclo più rapidi, oltre a costi di utensili inferiori e una minore necessità di rilavorazioni.
Sono disponibilidati relativi a test di lavorazionee unwhite paperche spiegano in dettaglio le prestazioni degli STMD in varie condizioni e dimostrano che essi rappresentano un'alternativa degna di considerazione rispetto ai tradizionali portautensili, soprattutto se si considera il costo sempre più elevato derivante dall'impossibilità di fornire ai clienti i prodotti richiesti o dalla necessità di eseguire rilavorazioni a causa della mancata conformità di un pezzo o di un componente alle specifiche.
Gli STMD rappresentano un'alternativa economica ad altri strumenti antivibrazioni, che possono costare fino a 10.000 dollari l'uno, e possono aiutarti a ridurre il numero di pezzi danneggiati, migliorando al contempo la qualità della superficie e prolungando la durata degli inserti da taglio, contribuendo così a minimizzare i costi di produzione.
Dopo aver definito il flusso di lavoro e programmato gli STMD nel software CAM, potrai constatare l'ottima integrazione di questi smorzatori di massa nei tuoi processi. Noterai inoltre una riduzione dei danni agli utensili che può comportare una diminuzione dei costi di gestione fino al 30%.
Gli STMD possono anche aiutare i vostri clienti, o voi stessi, a ridurre i tempi di ciclo del 30%, abbassare i costi di attrezzaggio del 5-10%, diminuire il consumo energetico del 2-3% e ridurre gli scarti dell'1-2%. Considerando il volume di lavorazioni che voi o i vostri clienti effettuate, queste percentuali possono essere significative.
Oltre a realizzare un prodotto di grande valore, siamo orgogliosi del supporto che forniamo sia ai distributori che agli stabilimenti di produzione. Se i vostri clienti o voi stessi avete bisogno di assistenza per l'utilizzo degli STMD, potete inviare i dettagli della vostra macchina e della configurazione di lavorazione all'indirizzoinfo@maqab.com evi risponderemo entro 24 ore. Facciamo questa promessa perché sappiamo quanto sia importante portare a termine un lavoro nei tempi e nei costi previsti e sappiamo per esperienza diretta quanto sia costoso dover rifare un lavoro.
Per avviare una conversazione su come possiamo collaborare,raccontaci delle sfide relative allo smorzamento delle vibrazioni dei tuoi clienti o di quelle che hai affrontato di recente.
La storia di MAQ
L'idea dei MAQ STMD è venuta a Qilin (pronunciato CHILL-in) Fu, il nostro CTO, quando era studente di dottorato al KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma. Ha studiato come le vibrazioni influenzano la lavorazione meccanica e si è reso conto che c'erano margini di miglioramento.
Nel 2015 si è verificata una svolta quando Qilin ha utilizzato polimeri esistenti per misurare con precisione la rigidità dipendente dalla frequenza di un polimero. Ha scoperto che alcuni polimeri presentano una rigidità notevolmente maggiore all'aumentare della frequenza.
Alla fine, un gruppo di ricerca di cui faceva parte Qilin ha stabilito che un gruppo di polimeri con una struttura fisica e chimica specifica avrebbe avuto la rigidità dipendente dalla frequenza necessaria per le applicazioni degli smorzatori di massa.
Per quanto riguarda il nome dell'azienda, MAQ, deriva dai nomi dei tre cofondatori: Mihai Nicolscu, Amir Rashid e Quilin Fu.
È un eccellente esempio di ricerca di base condotta in un laboratorio accademico che ha portato a una grande idea imprenditoriale, trasformata poi in un'attività di successo.
Se ritieni che gli STMD possano essere vantaggiosi per i tuoi clienti,faccelo sapere cosìpotremo discutere di come collaborare.