Las vibraciones de mecanizado corresponden a un movimiento relativo entre la pieza mecanizada y la herramienta de corte, que se traduce en ondulaciones más o menos marcadas en la superficie mecanizada, ya sea en torneado, fresado, taladrado o rectificado.
Ya en 1907, Frédérick W. Taylor describió las vibraciones de mecanizado como el más oscuro y delicado de todos los problemas que enfrenta el maquinista, esto sigue siendo cierto como lo demuestra la abundante literatura (palabras clave en los motores de búsqueda: "Vibraciones de mecanizado" en francés, "Charla de mecanizado" en inglés).
Los modelos matemáticos permiten reproducir este fenómeno con bastante fidelidad, pero en la práctica siempre es difícil resolverlo cada vez y las reglas de oro del operador de la máquina son:
El uso de mecanizado de alta velocidad ha permitido aumentar la productividad y permitir la producción de piezas hasta ahora irrealizables (paredes particularmente delgadas). A cambio, las máquinas son cada vez menos rígidas frente a tensiones muy dinámicas. En muchas aplicaciones (herramientas largas, piezas delgadas, etc.), la aparición de vibraciones es el factor más limitante para la productividad y obliga a los maquinistas a reducir las velocidades de corte muy por debajo de las herramientas o capacidades de la máquina.
Los problemas de vibración en el mecanizado suelen provocar contaminación acústica, deterioro de las condiciones de la superficie y, a veces, rotura de la herramienta.
Las principales fuentes de vibración son de dos tipos: vibraciones forzadas y vibraciones autosuficientes:
Los laboratorios industriales y universitarios han estudiado ampliamente los problemas de las vibraciones del mecanizado. Surgieron estrategias específicas en particular, en particular la ventaja de mecanizar una pared delgada siempre lo más cerca posible de su empotramiento para evitar que se doble, así como la recomendación de limitar al máximo la longitud del filo de corte. Contacto con la pieza .
El modelado de las fuerzas de corte y las vibraciones, aunque sigue siendo muy difícil de predecir, debería permitir en última instancia simular estas operaciones de mecanizado problemáticas.
La teoría del lóbuloLa proliferación de modelos basados en la famosa teoría de los lóbulos de estabilidad , que permite encontrar la mejor velocidad de mecanizado, debería finalmente hacer que estos modelos sean bastante robustos y aplicables a todo tipo de mecanizados (torneado, fresado final)., Fresado lateral, taladrado , molienda).
Modelos temporalesSin a priori sobre la forma en que aparece la inestabilidad del mecanizado y la forma de la superficie mecanizada, los modelos discretizados en el tiempo calculan la posición de la pieza y de la herramienta en cada momento. Estos modelos son mucho más codiciosos en recursos informáticos que los anteriores, pero dejan una mayor libertad (leyes de corte, fondo, deformaciones en el borde ...) También son modelos más difíciles de hacer numéricamente robustos pero con mucha en esta dirección se están haciendo esfuerzos en los laboratorios de investigación.
Además de la clásica “teoría de los lóbulos”, el uso de una herramienta de paso variable, aunque no es fácilmente compatible con una pequeña flota de herramientas, a menudo permite reducir las vibraciones a bajo costo, ofrecido adicionalmente por los fabricantes de herramientas.
Finalmente, otras vías de investigación son prometedoras, pero a costa de adaptaciones importantes de las máquinas herramienta: variación continua de la velocidad del husillo, control activo en tiempo real, etc.
El método habitual de desarrollar procedimientos de mecanizado todavía se basa principalmente en la experiencia pasada y en una serie de prueba y error para elegir los mejores parámetros. Dependiendo del know-how de la empresa, se estudian de forma prioritaria diversos parámetros: parámetros de enganche de la herramienta de corte, estrategia de mecanizado , puesta a punto del mecanizado , geometría y tipo de herramienta, etc. del fabricante de la herramienta, que propondrá una variante, o del fabricante de la máquina o del software, que puede sugerir una estrategia más adecuada.
En ocasiones, en contextos donde los problemas de vibración son demasiado penalizantes, se puede recurrir a expertos que prescriban, por ejemplo, tras mediciones y cálculos, una velocidad de herramienta más adaptada o una herramienta con paso variable especialmente estudiada.
Frente a los desafíos industriales, la oferta comercial es relativamente pobre. Para analizar los problemas y proponer soluciones, algunos expertos ofrecen sus servicios. Se ofrecen herramientas milagrosas o portaherramientas, pero ninguno ha convencido por el momento. Se ofrecen software de cálculo de lóbulos de estabilidad y sus instrumentos de medición asociados, pero, a pesar de la buena publicidad, siguen siendo muy poco utilizados. Por último, los sensores de vibración a menudo se incorporan a las máquinas, pero no se utilizan más que para rastrear el envejecimiento de la máquina o el desgaste de la herramienta.