¿Por qué se producen vibraciones en un torno CNC de bancada plana?

El traqueteo en un torno CNC de bancada plana se produce cuando la vibración del sistema de corte es lo bastante intensa como para alterar el corte. El resultado visible puede ser un patrón repetitivo en la pieza, un acabado rugoso o dimensiones inestables. La causa subyacente no tiene por qué ser la propia bancada plana: la herramienta, la pieza, el husillo, la torreta y sus soportes influyen en la respuesta de la máquina a las fuerzas de corte.

La forma más rápida de conseguir un corte estable es identificar qué cambia cuando comienza la vibración. Un traqueteo que aparece solo cerca del extremo libre de un eje largo apunta a un problema distinto del de una vibración que se presenta a la misma velocidad del husillo en todos los trabajos. Reducir la velocidad o el avance puede aliviar el problema temporalmente, pero no corregirá un portaherramientas flojo, una plaquita desgastada o un soporte insuficiente de la pieza.

Aspecto y sonido del traqueteo

El traqueteo suele producir un silbido agudo o un gruñido rítmico, acompañado de un patrón repetitivo de marcas. En una superficie torneada, estas marcas pueden aparecer como ondas muy juntas o bandas diagonales. En una superficie refrentada, el patrón puede cambiar a medida que la herramienta se desplaza hacia el centro o se aleja de él.

No se base únicamente en el sonido. Un punto duro, una superficie interrumpida, una viruta que golpea el cerramiento o un conjunto giratorio desequilibrado también pueden generar ruido. El traqueteo es especialmente probable cuando el ruido y el patrón superficial aparecen al mismo tiempo bajo carga de corte y cambian al variar la velocidad, la profundidad de corte o la disposición de los soportes.

Hay dos distinciones útiles.La vibración forzada procede de una perturbación recurrente, como un corte interrumpido o un desequilibrio rotativo. El traqueteo autoexcitado se desarrolla cuando la herramienta pasa sobre las ondulaciones dejadas por una revolución anterior; el espesor cambiante de la viruta modifica la fuerza de corte y puede reforzar la vibración. Ambos pueden dejar marcas, pero cambiar la velocidad suele ser más eficaz para combatir el traqueteo autoexcitado que un componente flojo o un impacto intermitente.

Empiece por la rigidez de la pieza y la herramienta

Una pieza larga sujeta únicamente por un plato puede flexionarse alejándose de la herramienta y recuperar su posición durante el corte. El riesgo aumenta cuanto más sobresale el material de las mordazas, especialmente en piezas de diámetro pequeño o paredes delgadas. Si el acabado empeora a medida que la herramienta se acerca al extremo sin apoyo, la flexión de la pieza es una causa probable.

Reduzca la longitud expuesta siempre que el trabajo lo permita. Para un eje adecuado, utilice un contrapunto correctamente alineado; para trabajos más largos o menos rígidos, puede ser necesario un luneta fija o móvil bien ajustada. El soporte debe hacer contacto con la superficie correcta sin ejercer una presión excesiva. Demasiada fuerza del contrapunto o una luneta mal ajustada pueden deformar la pieza, generar calor o provocar otro problema de precisión.

El agarre del plato también es importante. Compruebe que las mordazas sean adecuadas para la pieza, hagan contacto correctamente y proporcionen suficiente fuerza de sujeción para el corte previsto. Un componente de pared delgada puede perder su forma circular si se sujeta con demasiada fuerza, mientras que un agarre insuficiente supone un riesgo grave de desplazamiento o expulsión. Respete los límites indicados por los fabricantes del plato y de la máquina en lugar de compensar un mal contacto de las mordazas aplicando más fuerza.

En la herramienta, un voladizo innecesario actúa como una palanca. Una barra de mandrinar que sobresale mucho dentro de un agujero es especialmente vulnerable porque tiene menos apoyo cerca del filo de corte. Utilice el menor voladizo práctico, elija la barra de mayor diámetro adecuada para el agujero y verifique que el portaherramientas la sujete con firmeza. En el torneado exterior, asiente correctamente el portaherramientas y la plaquita, apriete los elementos de fijación al par especificado y confirme que el filo esté a la altura correcta del centro.

Al revisar las herramientas, es importante distinguir entre operaciones: unafresa anular HSS para carril está diseñada para taladrar metal, no para sustituir una herramienta de torneado o una barra de mandrinar. La selección y el soporte de la herramienta deben corresponder a la operación que produce la vibración.

Revise el filo antes de cambiar el programa

Una plaquita desgastada, astillada o mal asentada puede aumentar las fuerzas de corte y desestabilizar una preparación que, de otro modo, sería viable. Detenga la máquina e inspeccione el filo, el alojamiento de la plaquita y las superficies de sujeción. Las virutas o la suciedad atrapadas debajo de la plaquita pueden impedir que quede bien asentada. Sustituya un filo dañado y limpie el alojamiento antes de evaluar si los parámetros de corte son la causa.

La geometría de la plaquita también modifica la fuerza que actúa sobre la preparación. Una geometría más afilada y de corte más libre puede ayudar con una pieza esbelta o una barra de mandrinar, al reducir las fuerzas de corte, pero puede ser menos robusta en cortes interrumpidos o materiales abrasivos. Un radio de punta mayor puede mejorar el acabado en condiciones estables, pero también puede aumentar la fuerza radial y favorecer la flexión en una preparación poco rígida. Elija el filo y el radio adecuados tanto para el material como para la rigidez disponible, no solo para el acabado superficial deseado.

Ajuste deliberadamente la velocidad, la profundidad y el avance

Cuando la preparación y el filo están en buen estado, los parámetros de corte pueden llevar la operación a un rango inestable o sacarla de él. La velocidad del husillo suele ser la variable más útil para probar, ya que modifica la interacción entre las pasadas sucesivas de la herramienta y las ondulaciones de la superficie.

Pruebe un cambio moderado de velocidad dentro de los límites recomendados por los fabricantes del sistema de sujeción, la máquina y la herramienta. Si el traqueteo continúa, pruebe en la dirección opuesta en lugar de dar por hecho que reducir la velocidad siempre es mejor. Registre la velocidad, la profundidad de corte, el avance y el resultado para poder repetir una mejora temporal. Al utilizar velocidad de corte constante, tenga en cuenta que las rpm del husillo cambian con el diámetro; el corte puede entrar en un rango inestable en una sección de la pieza aunque antes no produjera ruido.

La profundidad de corte afecta a la anchura del material en contacto y, por tanto, a la fuerza de corte. Reducirla puede ayudar cuando la herramienta o la pieza se flexionan, pero una pasada de acabado extremadamente ligera no es necesariamente estable. Si el filo roza en lugar de cortar limpiamente, el acabado y la vida útil de la herramienta pueden deteriorarse. El avance también debe ser suficiente para que el filo seleccionado corte con eficacia, sin superar las recomendaciones del proveedor de plaquitas ni la capacidad de la preparación.

Siempre que sea posible, cambie una sola variable cada vez. Si modifica a la vez la velocidad, el avance, la plaquita y el soporte, un corte más silencioso aporta poca información sobre la causa original. Si la operación ya es insegura o la pieza se mueve en el plato, deténgase y corrija esa situación antes de probar cualquier parámetro.

Cuándo puede estar contribuyendo la máquina

Si varios trabajos diferentes presentan traqueteo pese a que el voladizo de la herramienta es corto, la sujeción de la pieza es firme y los parámetros son adecuados, inspeccione la máquina en lugar de seguir ajustando el programa. Entre las posibles causas se encuentran holguras en la torreta o en el montaje de la herramienta, desgaste de los rodamientos del husillo, holgura excesiva en las guías, lubricación deficiente o problemas de instalación y nivelación de la máquina.

La ubicación del síntoma ayuda a acotar la búsqueda. Si hay vibración incluso sin cortar, puede deberse a un componente giratorio o al accionamiento, más que al proceso de corte. Si el problema solo aparece en una posición determinada del eje, puede ser conveniente revisar la guía y su estado en esa zona. Si las marcas persisten con distintas herramientas y materiales, investigue los elementos comunes: el husillo, el plato, la torreta, las guías y el montaje.

No intente diagnosticar el estado de los rodamientos tocando piezas giratorias ni abriendo resguardos. Detenga la máquina, aísle las fuentes de energía según lo exijan los procedimientos del centro y solicite al personal de mantenimiento cualificado que realice las comprobaciones y los ajustes especificados por el fabricante. La precarga de los rodamientos, el ajuste de las guías y la nivelación de la máquina requieren métodos adecuados; apretar componentes a tientas puede generar calor, agarrotamiento o daños adicionales.

Utilice el síntoma para elegir la siguiente comprobación

• El traqueteo aumenta hacia el extremo libre de la pieza: compruebe el voladizo, el diámetro, la sujeción y el apoyo del contrapunto o de la luneta.
• El traqueteo se produce principalmente durante el mandrinado: compruebe el voladizo y el diámetro de la barra, la sujeción, el estado de la plaquita y el espacio libre en el agujero.
• El traqueteo comienza después de cambiar la herramienta: inspeccione el asiento de la plaquita, el contacto del portaherramientas, la altura del centro y el voladizo antes de reescribir el programa.
• El traqueteo aparece en un rango estrecho de velocidades: pruebe otra velocidad segura y observe si el patrón de la superficie cambia con ella.
• Varias preparaciones no relacionadas presentan el mismo problema: investigue los componentes comunes de la máquina y del sistema de sujeción.

Una vez que encuentre una condición estable, compruebe las dimensiones y la superficie de la pieza a lo largo de toda la longitud mecanizada, no solo en la zona donde mejoró el sonido. Un corte silencioso aún puede dejar conicidad o deformación si la pieza se flexiona. Registrar la preparación y los parámetros que dieron buen resultado facilita distinguir una futura avería de la herramienta o de la máquina de un límite recurrente de la aplicación.