La emisión acústica (AE) es un fenómeno fascinante que se ha introducido en el mundo del mecanizado y ofrece información valiosa sobre el proceso de corte. Como proveedor de herramientas de CBN (nitruro de boro cúbico), he visto de primera mano cómo comprender las características de emisión acústica de las herramientas de CBN durante el mecanizado puede revolucionar la forma en que abordamos la fabricación. En este blog, profundizaré en cuáles son estas características, por qué son importantes y cómo pueden beneficiar sus operaciones de mecanizado.
¿Qué es la emisión acústica?
Antes de entrar en el meollo de la cuestión de la emisión acústica de las herramientas CBN, cubramos rápidamente qué es la emisión acústica. La emisión acústica es la generación de ondas elásticas transitorias producidas por la rápida liberación de energía dentro de un material. En el contexto del mecanizado, ocurre debido a diversos procesos como la interacción entre la herramienta y la pieza de trabajo, la formación de virutas y la deformación del material. Estas ondas elásticas se pueden detectar y analizar para comprender qué sucede durante el proceso de corte.
Características de emisión acústica de las herramientas CBN
Rango de frecuencia
Una de las características clave de emisión acústica de las herramientas CBN es el rango de frecuencia de las señales que producen. Las herramientas CBN suelen generar señales AE en un rango de frecuencia relativamente alto. Esto se debe a que el CBN es un material extremadamente duro y la acción de corte suele ser más precisa e intensa en comparación con otros materiales para herramientas. Las señales de alta frecuencia pueden oscilar entre varios cientos de kilohercios y algunos megahercios. Por ejemplo, cuando se utiliza una herramienta CBN para el mecanizado de aceros endurecidos a alta velocidad, las señales AE pueden tener frecuencias dominantes de entre 500 kHz y 2 MHz. Este rango de alta frecuencia puede proporcionar información detallada sobre el estado del filo, como el inicio del desgaste o el desconchado. Si hay un cambio repentino en los componentes de alta frecuencia de la señal AE, podría indicar que la herramienta está comenzando a experimentar algún tipo de daño.
Intensidad de la señal
La intensidad de las señales de emisión acústica de las herramientas CBN también es una característica importante. La intensidad de la señal está relacionada con la cantidad de energía liberada durante el proceso de corte. Cuando una herramienta CBN está en buenas condiciones y corta suavemente, la intensidad de la señal AE es relativamente estable. Sin embargo, a medida que la herramienta comienza a desgastarse, la intensidad puede aumentar. Esto se debe a que la herramienta desgastada tiene que trabajar más para eliminar el material, lo que provoca que se libere más energía. Por ejemplo, si estás usando unFresa tipo TSi está hecha de CBN y nota un aumento gradual en la intensidad de la señal AE con el tiempo, podría ser una señal de que la herramienta se está acercando al final de su vida útil. Monitorear la intensidad de la señal puede ayudarlo a programar cambios de herramientas en el momento adecuado, evitando costosos tiempos de inactividad debido a fallas de la herramienta.
Patrón de señal
El patrón de las señales de emisión acústica es otro aspecto a considerar. Las herramientas CBN pueden producir distintos patrones de señales según la operación de mecanizado. Para operaciones de torneado, las señales AE pueden tener un patrón periódico relacionado con la rotación de la pieza de trabajo. En el fresado, el patrón puede ser más complejo, influenciado por el número de filos de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte. Al analizar estos patrones, puede obtener información sobre la estabilidad del proceso de mecanizado. Por ejemplo, si el patrón de la señal se vuelve errático, podría significar que hay vibraciones en el sistema. La vibración es un problema común en el mecanizado que puede provocar un acabado superficial deficiente y una vida útil reducida de la herramienta. La detección temprana de vibraciones mediante el análisis del patrón de señal AE puede ayudarle a realizar ajustes en los parámetros de mecanizado, como reducir la velocidad de avance o cambiar la velocidad del husillo.
¿Por qué son importantes estas características?
Monitoreo de la condición de la herramienta
Una de las principales razones por las que es importante comprender las características de emisión acústica de las herramientas CBN es para monitorear el estado de las herramientas. Al monitorear continuamente las señales AE, puede determinar con precisión el estado de la herramienta CBN. Esto es crucial porque las herramientas CBN suelen ser más caras que lasHerramientas de acero de alta velocidad. No conviene sustituir una herramienta CBN demasiado pronto, ya que aumentaría el coste de producción. Por otro lado, si espera demasiado para reemplazar una herramienta desgastada, puede provocar una mala calidad de las piezas, un aumento de las tasas de desechos y daños a la pieza de trabajo y a la máquina. Con el monitoreo del estado de las herramientas basado en AE, puede optimizar los intervalos de cambio de herramientas, asegurándose de aprovechar al máximo sus herramientas CBN.
Optimización de procesos
Las características de emisión acústica también se pueden utilizar para la optimización del proceso. Al analizar las señales AE, puede ajustar con precisión los parámetros de mecanizado. Por ejemplo, si nota que la intensidad de la señal AE es demasiado alta durante una operación de mecanizado en particular, puede ajustar la velocidad de corte, el avance o la profundidad de corte para reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia del corte. Además, comprender las características de AE puede ayudarle a seleccionar la herramienta CBN adecuada para una aplicación específica. Diferentes geometrías y calidades de herramientas CBN pueden producir diferentes señales AE y, al hacer coincidir la herramienta con los requisitos de mecanizado según el análisis AE, se pueden lograr mejores resultados.
Control de calidad
En términos de control de calidad, las características de emisión acústica de las herramientas de CBN desempeñan un papel fundamental. El acabado superficial de la pieza mecanizada está directamente relacionado con el proceso de corte. Si las señales AE indican que hay problemas con la herramienta o el proceso de mecanizado, como vibraciones o desgaste excesivo, puede provocar un acabado superficial deficiente. Al monitorear las señales de AE, puede detectar estos problemas de manera temprana y tomar acciones correctivas para garantizar que las piezas cumplan con los estándares de calidad requeridos. Por ejemplo, en la producción de componentes de precisión para la industria aeroespacial, donde el acabado superficial y la precisión dimensional son críticos, el control de calidad basado en AE puede ayudar a mantener una producción de alta calidad.
Cómo utilizar la emisión acústica en sus operaciones de mecanizado
Instalación de sensores AE
Para comenzar a utilizar la emisión acústica para monitorear herramientas CBN, debe instalar sensores AE adecuados. Estos sensores suelen ser sensores piezoeléctricos que pueden convertir las ondas elásticas en señales eléctricas. Los sensores deben colocarse cerca de la zona de corte para obtener señales precisas. Por ejemplo, en una operación de torneado, el sensor se puede montar en el portaherramientas, mientras que en una operación de fresado, se puede fijar al husillo o a la mesa de la máquina.
Análisis de datos
Una vez que tenga instalados los sensores AE, deberá analizar los datos. Hay varios paquetes de software disponibles que pueden ayudarle a analizar las señales de AE. Este software puede realizar tareas como análisis de frecuencia, filtrado de señales y reconocimiento de patrones. Puede configurar umbrales para diferentes parámetros de AE, como la intensidad y la frecuencia de la señal, para activar alarmas cuando haya un problema potencial. Por ejemplo, si la intensidad de la señal AE excede un cierto umbral, se puede enviar una alarma al operador, indicando que es posible que sea necesario revisar la herramienta.
Conclusión
Como proveedor de herramientas CBN, sé lo importante que es aprovechar al máximo sus operaciones de mecanizado. Comprender las características de emisión acústica de las herramientas de CBN puede brindarle una ventaja competitiva en la industria manufacturera. Al monitorear el rango de frecuencia, la intensidad de la señal y el patrón de señal de las señales AE, puede lograr un mejor monitoreo del estado de las herramientas, optimización de procesos y control de calidad.
Si está interesado en aprender más sobre cómo las herramientas CBN pueden beneficiar sus operaciones de mecanizado o desea hablar sobre el monitoreo de emisiones acústicas de estas herramientas, me encantaría conversar con usted. No dude en comunicarse e iniciar una conversación sobre sus necesidades específicas. Podemos trabajar juntos para encontrar las mejores soluciones de herramientas CBN para sus procesos de fabricación.
Referencias
- Dornfeld, DA, Inasaki, I. y Takeuchi, Y. (Eds.). (2008). Manual de mecanizado con muelas abrasivas. Prensa CRC.
- Schmitz, TL y Smith, ST (2009). Chatter en procesos de mecanizado: una revisión. Anales CIRP - Tecnología de fabricación, 58(2), 510 - 530.
- Tönshoff, HK, Inasaki, I. y Moriwaki, T. (1994). Desgaste de herramienta y vida útil de la herramienta. Anales CIRP - Tecnología de fabricación, 43(2), 587 - 610.