切削振動(dòng)通常發(fā)生在細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)削、薄壁件的車(chē)削等。振動(dòng)一旦加劇,會(huì)出現(xiàn)振幅超過(guò)幾十μm的激烈振動(dòng),通常還會(huì)伴隨很大的噪聲。在切削加工中,振動(dòng)可能會(huì)超過(guò)100μm,此時(shí)刀具或工件會(huì)有松脫的危險(xiǎn),因此不能再繼續(xù)進(jìn)行加工。振幅在100μm以下時(shí),雖然可以進(jìn)行加工,但已加工表面會(huì)殘留明顯的振動(dòng)劃痕,是精加工表面不能允許的。
振幅達(dá)到數(shù)十微米的強(qiáng)烈振動(dòng)也可能是由于切屑形成的周期性引起的。這種振動(dòng)在對(duì)不銹鋼等高硬度材料進(jìn)行加工時(shí),特別是進(jìn)行強(qiáng)力切削時(shí),容易發(fā)生。
切削振動(dòng)產(chǎn)生的原因
刀具在切削加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)需要下面三個(gè)條件同時(shí)存在:
①刀具在內(nèi)的工藝系統(tǒng)剛性不足,導(dǎo)致其固有頻率低;
②切削時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)足夠大的外激力;
③外激力的頻率與工藝系統(tǒng)的固有頻率相同產(chǎn)生共振。
切削振動(dòng)是自激振動(dòng)
加工過(guò)程中的振動(dòng)有兩種:自激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)。
振動(dòng)來(lái)自非切削因素,不穩(wěn)定的機(jī)床地基;機(jī)床絲桿的間隙;主軸軸承的損壞等原因而產(chǎn)生的振動(dòng),稱(chēng)為強(qiáng)迫振動(dòng)。
切削振動(dòng)一般是自激振動(dòng),是由于切削過(guò)程中的切削力變化引起的。在工藝系統(tǒng)不足時(shí)容易產(chǎn)生。振動(dòng)產(chǎn)生后最明顯的危害是工件表面有振紋,工件加工表面粗糙。
消除振動(dòng)
盡量減小切削力:
(1)使用鋒利的刀片來(lái)降低切削力
(2)切深一定時(shí)使用小的刀尖圓弧半徑
(3)對(duì)于細(xì)長(zhǎng)刀桿的鏜刀和車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸零件應(yīng)采用90度主偏角刀具
(4)對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿的銑刀反而是圓刀片銑刀最有利于消振
(5)細(xì)長(zhǎng)桿立銑刀銑削深型腔時(shí)常采用插銑方法
(6)面銑刀采用疏齒不等距銑刀來(lái)減小銑削振動(dòng)
(7)內(nèi)孔鏜削時(shí)刀片刃形角越小越好
①提高刀刃的鋒利程度,切深一定時(shí)使用小的刀尖圓弧半徑。
②采用90°主偏角刀具(通過(guò)理論計(jì)算,采用90°主偏角刀具加工工件產(chǎn)生的徑向切削力接近于零,而45°主偏角的刀具,產(chǎn)生的徑向力與軸向力相等,最易產(chǎn)生振動(dòng))。
③使用正前角和大后角再配以合適的斷屑槽。
④調(diào)整切削參數(shù),降低工件或刀具的回轉(zhuǎn)速度,減小切深,適當(dāng)提高進(jìn)給量。
⑤合理安排走刀路線,當(dāng)銑削力的方向與工件的夾持方向一致就有利于消除彎板類(lèi)零件的振動(dòng)(圖1)。
盡量增加工藝系統(tǒng)的剛度
①提高刀桿的靜剛度和盡量縮短刀桿的懸伸長(zhǎng)度。
②有時(shí)可設(shè)計(jì)特殊斷面形狀的刀桿,保證在切削力方向的剛度最大。
③改善刀桿的夾持方式。(圖3)可知,第二、三種夾持方法中,刀桿與定位面之間只產(chǎn)生線接觸,在刀具產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)有晃動(dòng),不利于抑止振動(dòng)。而第一種方法是:先加工出與刀桿為過(guò)渡配合的孔,如果刀桿直徑較大,可將孔的一側(cè)銑開(kāi),再用螺釘壓緊,這種方法可有效防止刀桿在振動(dòng)時(shí)的左右晃動(dòng)。
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