數控機床切削時的振動分析及預防措施

　　摘 要：切削時數控機床產生的振動對加工過程和工件的加工質量以及數控機床連接特性都有很大影響，而且還會影響生產效率。因此，減少數控機床振動的產生，對控制產品的質量非常關鍵。本文對數控機床切削加工時產生振動的各種原因進行了歸納，分析了數控機床振動對產品加工質量造成的影響，提出了防止和減小數控機床振動的各種有力措施。 關鍵詞：數控機床切削 振動 分析

　　1、振動產生的原因

　　產品切削加工過程中數控機床所發生的振動是非常復雜的，引起振動的原因是多方面的，經分析，主要有以下幾個方面：

　?。?）工件的外形復雜而裝夾部位選擇不合適：工件外形結構不規則，沒有好的基準面，不方便裝夾，工件夾不緊，容易在加工時產生松動，隨著切削力的變化而發生相應振動。

　?。?）工件內部組織不均勻：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，使得切削力不穩定，易使數控機床產生震動，有時還會造成打刀，工件的加工質量也很難控制。

　?。?）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打刀引起振動而影響產品質量。

　?。?）切削用量和數控機床轉速的選擇不合適： ① 切削速度1000。切削速度與工件待加工表面直徑、工件轉速成正比，當wd一定時，轉速越快，切削速度越快，引起振動的可能性越大；

　?、谶M給量f越大，刀尖受力越大，越容易引起振動：

　?、矍邢魃疃萷a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。

　?。?）數控機床自身狀況的影響數控機床本身的精度不夠也是振動產生的一個方面。數控機床主軸箱內各嚙合齒輪、軸承等配合精度低，導軌的磨損，各夾緊裝置的不可靠等，在切削中都可能產生振動。

　?。?）數控機床周圍環境的影響附近有產生振動的大型設備，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、振動對加工質量的影響

　　振動對加工質量的影響是非常大的，主要表現在以下幾個方面：

　?。?）加工過程中的振動降低了加工表面的質量，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量和尺寸精度。

　?。?）降低了刀具的使用壽命由于振動的產生，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。

　?。?）影響和降低了生產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，使生產效率下降。

　?。?）使數控機床的原始精度下降，由于振動使數控機床的運動元件之間松動，間隙增大，加快了數控機床零件的磨損，造成數控機床精度下降，影響切削質量，降低數控機床的使用壽命。

　?。?）影響工作環境因振動會產生刺耳的噪聲，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

　　由于振動產生的原因是多方面的，我們可以運用全面質量管理體系中因果分析法，依據具體情況具體分析，判斷振動產生的原因和性質，采取有效措施，避免和減少振動的產生。

　　3．1 人的因素

　　提高業務水平，豐富實踐經驗，加強責任心，提高設備維護水平，正確使用和保養數控機床設備，保證良好的潤滑和正常運行。

　　3．2 機器的因素

　?。?）提高數控機床自身的抗振性：可以從改善數控機床剛性，提高數控機床零件加工和裝配質量方面合理保養數控機床，使其處于最佳工作狀態。

　?。?）合理提高系統剛度：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）；對數控機床主軸系統，要適當減小軸承間隙，滾動軸承應施加適當的預應力以增加接觸剛度，提高數控機床的抗振性能；合理安捧刀具和工件的相對位景。

　　3．3 材料的因素

　　提高毛坯材料的質量：要求上道工序的毛坯內部質量好，避免氣孔、砂眼、疏松等缺陷，同時外觀形狀規則、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

　?。?）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生振動。

　?。?）合理選擇刀具的材料

　　加工脆性材料可選用鎢鈷類硬質合金刀具，加工塑性材料可選用鎢鈷鈦類硬質合金刀具。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。

　?。?）合理選擇刀具的幾何角度

　　刀具在切削過程中，對產生振動影響最大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：

　?、俟ぜ到y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。

　?、?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生，降低徑向切削分力。

　?、郾M量不采用負前角，盡量選用較小的刀尖圓弧半徑。

　?。?）合理選用切削用量
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