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精密數控車床自激振動產生的原因及解決方法

精密數控車床自激振動產生的原因及解決方法

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【摘要】:
產生原因
  在機械加工過程中,自激振動是由振動過程本身引起某種切削力的周期性變化,又由這個周期性變化的切削力,反過來加強和維持振動,是振動系統補充了由阻尼作用消耗的能量。當振動運動停止時,該交變力也就消失了。這種在金屬切削過程中的自激振動,一般稱為切削顫振。
  特別指出,自激振動發生的幾率遠遠高于強迫振動。切削相對振動會降低工件已加工的表面品質,并影響刀具乃至機床的使用壽命。尤其現在高精度的數

產生原因

在機械加工過程中,自激振動是由振動過程本身引起某種切削力的周期性變化,又由這個周期性變化的切削力,反過來加強和維持振動,是振動系統補充了由阻尼作用消耗的能量。當振動運動停止時,該交變力也就消失了。這種在金屬切削過程中的自激振動,一般稱為切削顫振。

特別指出,自激振動發生的幾率遠遠高于強迫振動。切削相對振動會降低工件已加工的表面品質,并影響刀具乃至機床的使用壽命。尤其現在高精度的數控車床的大量使用,由數控車床所保證的工件的高精度等指標,將會在顫振發生時變得毫無意義。

解決方法

1)安裝刀具時選取合適的中心高。車削內孔槽時,刀尖點理論上要求與孔的中心線一致,但實際上在安裝刀具時刀尖點往往在中心線偏上0.1 mm左右,這主要是刀具在切削時,刀尖點由于受到反作用往往下偏移,因此要給其一個補償量。

2)盡可能縮短刀桿的懸伸量以提高刀具的剛性。當刀桿受力時,會產生彎曲,會引發振動,且懸長越長,振動加劇。一般情況下,刀具伸出的長度不宜超過刀桿長度的2-3倍,這樣可以大大提高細長刀桿的抗彎強度。

3)合理選擇刀具的幾何參數。刀具的幾何參數主要有:刀具的前角、主偏角、后角等。前角對振動的影響較大,隨著前角的增大,振動幅度也會隨之下降。但在切削速度較高時,前角對振動的影響將減弱。所以,高速切削時,即使用負前角的刀具,也不致產生強烈的振動。如果是主偏角增大,切削力將會減少,同時切削寬度也減小。隨著主偏角的增大,振動幅度逐漸減小,但當角度大于90°后,振動的幅度又會有所增大。對于后角的選擇,可減小到2°~3°,此時振動有明顯的減弱。也可以在刀具主后角上,磨出一段負倒棱角,能起到很好的消振作用。

4)提高工件系統的抗振性。提高工藝系統的抗振性,是控制和預防自激振動的重要措施之一。在工藝系統中,工件系統往往是易于發生振動的薄弱環節,因此提高工件系統的抗振性,是非常必要的。

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