Ce sunt vibrațiile și de ce sunt importante la un CNC
Vibrațiile reprezintă mișcări oscilatorii nedorite care apar în structura unei mașini în timpul funcționării. În cazul unui utilaj CNC (Control Numeric Computerizat), acestea pot fi generate de motorul principal, de sistemul de acționare, de structura mecanică propriu-zisă sau de interacțiunea dintre scula de prelucrare și materialul prelucrat.
Deși unele vibrații sunt inevitabile, intensitatea și frecvența lor trebuie ținute sub control pentru a nu afecta calitatea pieselor realizate, durabilitatea utilajului și precizia procesului de producție.
Analiza vibrațiilor este un instrument indispensabil pentru monitorizarea stării tehnice a unei mașini CNC. Evaluând comportamentul vibrațional al echipamentului, pot fi identificate din timp defecțiuni ale rulmenților, dezechilibre ale motorului, probleme de aliniere sau de fixare, dar și fenomene mai subtile, precum rezonanța sau uzura progresivă a unor componente.
Așadar, această analiză nu se rezumă la mentenanță preventivă, ci devine un mijloc real de optimizare a performanței și fiabilității întregului sistem.
Tehnici utilizate pentru analiza vibrațiilor
Pentru realizarea unei analize eficiente, se utilizează o combinație de senzori, echipamente de achiziție a datelor și aplicații software specializate.
Cel mai adesea, analiza se face cu ajutorul accelerometrelor piezoelectrice, montate în puncte cheie ale structurii mașinii: axul principal, carcasa motorului, patul și coloanele de susținere.
Acești senzori detectează mișcările oscilatorii și le transformă în semnale electrice.
Semnalele obținute sunt transmise către un dispozitiv de achiziție (analizor de vibrații sau sistem DAQ), care le digitalizează și le transmite către un software de procesare.
Programele moderne, precum DEWESoft, VibXpert sau NI Sound and Vibration Toolkit, permit vizualizarea grafică a vibrațiilor în funcție de timp sau frecvență și facilitează identificarea componentelor specifice ale acestora: armonici, moduri proprii de vibrație sau zgomote mecanice anormale.
În funcție de scopul analizei și de natura echipamentului, pot fi utilizate metode precum transformata Fourier rapidă (FFT), analiza orbitelor, spectrul de frecvență sau, în cazurile mai complexe, analiza wavelet. Alegerea metodei potrivite depinde de specificul problemei investigate și de nivelul de detaliu dorit.
Pașii procesului de analiză vibrațională
Analiza vibrațiilor presupune o abordare metodică, bine structurată. Totul începe cu o planificare atentă, continuă cu identificarea punctelor de măsurare, pregătirea echipamentului, colectarea datelor, interpretarea rezultatelor și, dacă este cazul, aplicarea măsurilor corective.
Primul pas constă în stabilirea punctelor critice ale mașinii, acolo unde vor fi montați senzorii. De regulă, acestea includ rulmenții axului principal, motorul de acționare, sistemele liniare de ghidaj și suporturile structurale. Montarea senzorilor trebuie făcută pe suprafețe curate și plane, pentru a asigura un contact optim între senzor și piesa monitorizată.
Urmează calibrarea sistemului de achiziție și inițierea măsurătorilor. Datele se colectează în diferite regimuri de funcționare: pornire la rece, regim de lucru normal, sarcină maximă sau variații de turație. Această diversitate este esențială pentru a surprinde toate eventualele comportamente anormale.
După colectare, datele sunt analizate cu ajutorul programului software. Se generează grafice de amplitudine în funcție de timp, spectre de frecvență sau se aplică algoritmi avansați pentru detectarea automată a abaterilor. Rezultatele sunt comparate cu valorile de referință oferite de producător sau cu valorile istorice ale echipamentului, acolo unde sunt disponibile.
Ce indică vibrațiile anormale pe un CNC
Un utilaj CNC bine calibrat și în stare tehnică bună nu ar trebui să genereze vibrații semnificative. Dacă se observă creșteri bruște ale amplitudinii vibrațiilor sau apariția unor frecvențe neobișnuite, acestea pot indica probleme iminente.
De pildă, vibrațiile cu frecvență joasă pot semnala dezechilibre dinamice, cele înalte pot fi asociate cu defecte ale rulmenților, iar prezența unor componente sub-harmonice poate sugera un fenomen de rezonanță.
Dacă apar brusc zgomote mecanice sau dacă comportamentul vibrațional se modifică la anumite turații, este foarte probabil ca problema să fie localizată și să necesite o intervenție promptă.
Coroborarea datelor vibraționale cu alți parametri monitorizați – cum ar fi temperatura, presiunea sau curentul electric – permite formularea unor ipoteze solide privind cauza defecțiunii. Spre exemplu, o vibrație crescută, însoțită de o temperatură ridicată în zona rulmentului, poate indica o lubrifiere deficitară sau uzura acestuia.
Integrarea analizei vibrațiilor în mentenanța predictivă
În unitățile de producție moderne, analiza vibrațiilor este parte esențială din strategia de mentenanță predictivă. Prin montarea de senzori permanenți și conectarea acestora la platforme digitale de tip IoT industrial, datele pot fi colectate în timp real, iar algoritmi inteligenți pot semnala din timp apariția unor comportamente anormale.
Această abordare permite intervenții planificate, evitarea opririlor neprevăzute, prelungirea duratei de viață a echipamentelor și o optimizare generală a costurilor de întreținere. Pentru echipamente scumpe, cum ar fi centrele de prelucrare cu laser, aceste beneficii devin cruciale.
Un exemplu în acest sens este masina de debitat table si tevi cu laser HS G3015B 22Q, care necesită monitorizare continuă pentru a menține precizia în tăiere și a preveni uzura prematură a sistemului optic sau a axelor liniare.
Recomandări pentru o analiză eficientă
Pentru ca analiza vibrațiilor să își atingă scopul, este important să fie efectuată cu regularitate – lunar sau trimestrial, în funcție de intensitatea utilizării utilajului. De asemenea, orice modificare structurală, schimbare de sculă sau reconfigurare a programului de prelucrare ar trebui urmată de o verificare vibrațională, pentru a preveni dezechilibrele sau fenomenele de rezonanță.
Un sistem bine pus la punct, alături de proceduri clare pentru interpretarea datelor, poate aduce un plus semnificativ de control în procesul de producție. Astfel, riscurile de defecțiune se reduc considerabil, iar rentabilitatea investiției în echipamente CNC crește în mod natural.
