Jak redukować hałas i wibracje w maszynach stolarskich?

Drgania i wibracje to zjawiska, w których oscylacje pojawiają się wokół punktu równowagi. Wibracje zwykle są niepożądane, gdyż marnują energię i generują zbędny hałas maszyn. Przyczyną powstawania drgań i wibracji w maszynach są nierównomiernie obracające się części, nierównomierne tarcie czy nierównomierne zazębianie zębów kół zębatych.

Drgania spotykane są na przykład podczas obrabiania i skrawania elementów. Dzieje się tak, ponieważ zarówno obrabiarki, jak i obrabiane przedmioty i narzędzia nie są całkowicie sztywne, przez co siły skrawania mogą powodować drgania.

Drgania podczas frezowania mogą występować wskutek ograniczeń narzędzia skrawającego, systemu mocowania, obrabiarki, elementu obrabianego lub mocowania. Występują one także na uchwytach podczas obsługi ręcznych pilarek łańcuchowych i elektrycznych do drewna i pojawiają się na skutek przecinania przez piłę twardych drewnianych elementów.

Drgania i wibracje pojawiające się podczas pracy z różnymi maszynami do obróbki drewna niosą za sobą negatywne skutki. Nawet drobne drgania przyczyniają się do powstawania niekontrolowanych śladów zużycia krawędzi skrawających, na przykład ich wyszczerbienia i pęknięcia, co znacząco obniża jakość obróbki.

To z kolei przyczynia się do gorszej jakości skrawanych lub frezowanych elementów, które nie będą nadawały się do użycia i wysyłki. Konieczność ich ponownego obrobienia prowadzi do spowolnienia produkcji, wydłużenia czasu dostawy i w efekcie obniżenia zysków.

Skutki wibracji sprawiają też, że obróbka drewna jest mniej ekonomiczna, gdyż marnują one energię i powodują trudności dla operatorów tych urządzeń. Zmniejszają trwałość i niezawodność urządzeń oraz niekorzystnie wpływają na elementy zewnętrzne.

Są też przyczyną wielu jednostek chorobowych. Na przykład wibracje pojawiające się przy użyciu pilarki do drewna prowadzą do tak zwanej choroby wibracyjnej. Powodują też hałas, który może stanowić poważne zagrożenie w środowisku pracy.

Może Cię zainteresować: Szczotkowanie i polerowanie drewna - jak robić to poprawnie?

W celu zminimalizowania wibracji i hałasu generowanych przez maszyny stolarskie i nie tylko stosuje się szereg skutecznych rozwiązań. Są to między innymi tłumiki hałasu oraz tak zwane wibroizolatory.

Do najpowszechniej stosowanych rodzajów wibroizolatorów zaliczamy:

• płyty z naturalnego korka (stosowane przy prędkościach obrotowych powyżej 3000 obrotów/minutę),
• wibroizolatory gumowe (stosowane przy prędkościach obrotowych w zakresie 1000-3000 obrotów/minutę),
• sprężyny spiralne (stosowane przy prędkościach obrotowych poniżej 1000 obrotów/minutę).

Najchętniej wybieranym materiałem do tłumienia drgań i wibracji pracujących maszyn jest guma. Charakteryzuje się wysokim tłumieniem wewnętrznym, doskonałą sprężystością i zdolnością do pochłaniania niepożądanych dźwięków.

Właściwości tłumiące gumy odgrywają kluczową rolę w izolacji drgań maszyn. Powodują one pochłanianie energii drgań oraz łagodne przejście układu przez rezonans (amplitudę drgań). Poza tym guma, w przeciwieństwie do stali, nie koroduje, charakteryzuje się też dużą wytrzymałością zmęczeniową i może być z powodzeniem wykorzystywana w zakresie temperatur od -40oC do +80oC.

Prawidłowa izolacja drgań zależy od doboru odpowiednich elementów wibroizolacji maszyn z uwzględnieniem parametrów pracy oraz rodzaju i zakresu drgań, jakie mają zostać wytłumione.

Do popularnych wibroizolatorów możemy zaliczyć stopy z tłumieniem wibracji. Służą one do antywibracyjnego posadowienia ciężkich maszyn i urządzeń. Ich specjalna konstrukcja pozwala na precyzyjne wypoziomowanie maszyny. Alternatywą mogą być także elementy antywibracyjne, których konstrukcja umożliwia kotwienie do podłoża oraz absorpcję sił działających w poziomie.

Istnieje kilka sposobów na zmniejszenie ryzyka wystąpienia drgań w przypadku maszyn skrawających do drewna. Zaleca się, by w tym celu:

• użyć kąta krawędzi skrawającej blisko 90o,
• użyć mniejszego promienia naroża i/lub ostrzejszej krawędzi skrawającej,
• zmienić prędkość skrawania,
• zastosować sztywniejszy system mocowania narzędzi.

Chcąc zmniejszyć drgania podczas frezowania, należy dobrać odpowiednie narzędzia i warunki skrawania, aby zmienić wielkość i kierunek sił skrawania. W tym celu zaleca się między innymi:

• wybranie frezów o rzadkiej podziałce i zamocowanie ich przy najmniejszym możliwym wysięgu,
• wybranie krawędzi skrawających o dodatnich geometriach,
• wybranie frezu o mniejszej średnicy,
• wybranie małego promienia krawędzi skrawającej,
• wybranie węglika z najcieńszym pokryciem,
• zastosowanie dużych posuwów na ząb,
• zredukowanie osiowej i promieniowej głębokości skrawania,
• zastosowanie stabilnych systemów mocowania frezu,
• ustawienie frezu pośrodku obrabianego elementu i zastosowanie techniki frezowania w górę.