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2017年5月19日

加工中心切削振動分析與預防

加工中心切削振動分析與預防切削時精工機床產(chǎn)生的振動對加工過程和工件的加工質(zhì)量以及精工機床連接特性都有很大影響，而且還會影響生產(chǎn)效率。因此，減少精工機床振動的產(chǎn)生，對控制產(chǎn)品的質(zhì)量非常關鍵。本文對精工機床切削加工時產(chǎn)生振動的各種原因進行了歸納，分析了精工機床振動對產(chǎn)品加工質(zhì)量造成的影響，提出了防止和減小精工機床振動的各種有力措施。關鍵詞：精工機床切削振動分析　　1、振動產(chǎn)生的原因　　產(chǎn)品切削加工過程中精工機床所發(fā)生的振動是非常復雜的，引起振動的原因是多方面的，經(jīng)分析，主要有以下幾個方面：　　（1）工件的外形復雜而裝夾部位選擇不合適：工件外形結(jié)構(gòu)不規(guī)則，沒有好的基準面，不方便裝夾，工件夾不緊，容易在加工時產(chǎn)生松動，隨著切削力的變化而發(fā)生相應振動。　　（2）工件內(nèi)部組織不均勻：鑄造毛坯件局部有氣孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夾有雜質(zhì)等情況。切削時鑄件軟硬不均勻，刀具受力不均勻，使得切削力不穩(wěn)定，易使精工機床產(chǎn)生震動，有時還會造成打刀，工件的加工質(zhì)量也很難控制。　　（3）刀具選擇不合理：刀體材料不合適，剛性差，是引起振動的主要原因之一。若選錯了刀具，有時會使刀具磨損加劇或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出現(xiàn)打刀引起振動而影響產(chǎn)品質(zhì)量。　　（4）切削用量和精工機床轉(zhuǎn)速的選擇不合適： ① 切削速度1000。切削速度與工件待加工表面直徑、工件轉(zhuǎn)速成正比，當wd一定時，轉(zhuǎn)速越快，切削速度越快，引起振動的可能性越大；　　②進給量f越大，刀尖受力越大，越容易引起振動：　　③切削深度pa切削深度越大，受到的剪應力越大越引起對刀尖的阻力增大而引起振動。　　（5）精工機床自身狀況的影響精工機床本身的精度不夠也是振動產(chǎn)生的一個方面。精工機床主軸箱內(nèi)各嚙合齒輪、軸承等配合精度低，導軌的磨損，各夾緊裝置的不可靠等，在切削中都可能產(chǎn)生振動。　　（6）精工機床周圍環(huán)境的影響附近有產(chǎn)生振動的大型設備，或有重型車輛在行駛，引起地基振動，并傳遞到床身．易造成共振。　　2、振動對加工質(zhì)量的影響　　振動對加工質(zhì)量的影響是非常大的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：　　（1）加工過程中的振動降低了加工表面的質(zhì)量，引起加工表面的振動波紋，表面粗糙度值大。它還會使工件和刀具之間產(chǎn)生相對位移，影響正常的運動軌跡。這樣，就降低了加工表面的質(zhì)量和尺寸精度。　　（2）降低了刀具的使用壽命由于振動的產(chǎn)生，影響刀具的正常切削條件，加快了刀具的磨損，甚至會引起切削刃的崩裂，大大降低了刀具的使用壽命。　　（3）影響和降低了生產(chǎn)效率為了避免劇烈的振動，不得不降低切削用量。同時，由于降低了刀具的使用壽命，頻繁換刀、磨刀，使生產(chǎn)效率下降。　　（4）使精工機床的原始精度下降，由于振動使精工機床的運動元件之間松動，間隙增大，加快了精工機床零件的磨損，造成精工機床精度下降，影響切削質(zhì)量，降低精工機床的使用壽命。　　（5）影響工作環(huán)境因振動會產(chǎn)生刺耳的噪聲，使操作者的身心健康受到損害，降低工作效率。　　3、防止和減小振動的措施　　由于振動產(chǎn)生的原因是多方面的，我們可以運用全面質(zhì)量管理體系中因果分析法，依據(jù)具體情況具體分析，判斷振動產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，采取有效措施，避免和減少振動的產(chǎn)生。　　3．1 人的因素　　提高業(yè)務水平，豐富實踐經(jīng)驗，加強責任心，提高設備維護水平，正確使用和保養(yǎng)精工機床設備，保證良好的潤滑和正常運行。　　3．2 機器的因素　　（1）提高精工機床自身的抗振性：可以從改善精工機床剛性，提高精工機床零件加工和裝配質(zhì)量方面合理保養(yǎng)精工機床，使其處于******工作狀態(tài)。　　（2）合理提高系統(tǒng)剛度：車削細長軸(L/D>12)采用彈性頂尖及輔助支承(中心架或跟刀架)來提高工件抗振性能的同時，用冷卻液冷卻以減小工件的熱膨脹變形，減小刀具懸伸長度；刀具高速自振時，宜提高轉(zhuǎn)速和切削速度，以提高切削溫度，消除刀具后刀面摩擦力下降特性和由此引起的自振，但切削速度不宜高于1．33m/s（80m/min）；對精工機床主軸系統(tǒng)，要適當減小軸承間隙，滾動軸承應施加適當?shù)念A應力以增加接觸剛度，提高精工機床的抗振性能；合理安捧刀具和工件的相對位景。　　3．3 材料的因素　　提高毛坯材料的質(zhì)量：要求上道工序的毛坯內(nèi)部質(zhì)量好，避免氣孔、砂眼、疏松等缺陷，同時外觀形狀規(guī)則、均勻，可以減小工件在切削加工過程中的振動。　　3．4 方法的因素（1）工件要正確裝夾　　工件夾緊時，夾緊點要選在工件剛性好，且變形小的部位，以減小接觸變形，并且距工件承受切削力的位置越近越好，以減小工件受到力矩作用引起變形而產(chǎn)生振動。　　（2）合理選擇刀具的材料　　加工脆性材料可選用鎢鈷類硬質(zhì)合金刀具，加工塑性材料可選用鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金刀具。如鎢鈷類YG8和鎢鈷鈦類YT5，抗振性強，分別適用于鑄鐵、有色金屬和鋼件的粗加工；而YG3和YT15則適用于精加工。　　（3）合理選擇刀具的幾何角度　　刀具在切削過程中，對產(chǎn)生振動影響******的幾何角度是主偏角和前角。選擇刀具的幾何角度時，一般注意以下幾個方面：　　①工件系統(tǒng)剛性較弱時，應采用較大的主偏角，在o75～o90時，可有效減小徑向切削分力。　　② 適當增大前角，使切削刃光滑銳利，降低表面粗糙度值，減小切削和刀具前面的摩擦力，可同時抑制和排除切削瘤產(chǎn)生，降低徑向切削分力。　　③盡量不采用負前角，盡量選用較小的刀尖圓弧半徑。（4）合理選用切削用量