什(shen)么是机械加(jia)工中的(de)颤振？
加工(gong)中(zhong)的颤振(zhen)是(shi)在(zai)切割(ge)或钻孔零件时(shi)发(fa)生(sheng)的不(bu)必(bi)要的振(zhen)动(dong)。颤振(zhen)是由(you)于工(gong)件和刀(dao)具(ju)相对于彼(bi)此反复移动(dong)的振(zhen)动(dong)不平(ping)衡造(zao)成的(de)。当(dang)加(jia)工(gong)零件和(he)切(qie)削刀(dao)具沿(yan)相(xiang)反方(fang)向(xiang)移动(dong)时会(hui)发(fa)生(sheng)振动，导(dao)致(zhi)加工刀具(ju)每(mei)转的(de)切削负载发生(sheng)变(bian)化。
这可能(neng)是(shi)由于(yu)制造设计不当或工具(ju)不(bu)足造(zao)成的(de)。颤振(zhen)通常会在(zai)加工部(bu)件(jian)的表(biao)面上产(chan)生巨(ju)大的(de)噪音(yin)和(he)可见的(de)波纹。加工(gong)颤(chan)振(zhen)有两种形(xing)式(shi)，即：
共(gong)振(zhen)振动(dong)
非(fei)共(gong)振(zhen)振动
由于在(zai)工件上(shang)使用(yong)磨损(sun)不均匀(yun)的(de)刀具，会发生非(fei)共(gong)振。由于(yu)易于(yu)检(jian)查的(de)机械原(yuan)因，这(zhe)种(zhong)振(zhen)动(dong)在整(zheng)个加工周(zhou)期中(zhong)通常(chang)是(shi)恒(heng)定的。
另一(yi)方面(mian)，共振发生(sheng)在(zai)刀(dao)具(ju)路径(jing)的特(te)定(ding)阶(jie)段，例(li)如加(jia)工凹(ao)角。
加工中的颤振类(lei)型
在cnc加(jia)工中，您可能会(hui)遇(yu)到两种(zhong)主(zhu)要(yao)类型(xing)的颤振(zhen)。它(ta)们(men)包(bao)括(kuo)以下内(nei)容(rong)：
工(gong)具(ju)颤(chan)动
一(yi)般来(lai)说，数(shu)控(kong)铣(xi)刀在切(qie)削(xue)操(cao)作(zuo)时会产(chan)生(sheng)振动。他(ta)们(men)开始修(xiu)整(zheng)，同时将(jiang)振(zhen)动传递(di)到工件(jian)上，并添(tian)加(jia)各(ge)种(zhong)功(gong)能(neng)。结(jie)果(guo)，刀具(ju)和工件开(kai)始(shi)相互滑动，导(dao)致(zhi)颤振显(xian)着增(zeng)加(jia)。
工件(jian)颤振
有时(shi)，当(dang)您将(jiang)工(gong)件错误(wu)地固定(ding)在(zai)铣(xi)床(chuang)工(gong)作(zuo)台(tai)上(shang)时(shi)，可能会(hui)导致(zhi)一(yi)些(xie)偏移(yi)和(he)振(zhen)动。因(yin)此，工件(jian)的薄壁在(zai)转移(yi)到(dao)切(qie)削刀具时可(ke)能(neng)会开始(shi)振动。
值得注(zhu)意的是，一些闲(xian)聊通常(chang)是(shi)不可(ke)避免的(de)。如(ru)果(guo)加工(gong)过程中发(fa)生(sheng)的振(zhen)动超过100μm，工(gong)件(jian)表面(mian)可(ke)能会出现(xian)划痕(hen)。然(ran)而(er)，如果您考虑(lv)对刀具和(he)工件颤振采(cai)取措(cuo)施(shi)以提(ti)高产品质量，那就(jiu)最(zui)好(hao)了(le)。我(wo)们将在下(xia)面讨(tao)论如何(he)避免(mian)聊(liao)天(tian)。
机械(xie)加(jia)工(gong)中(zhong)的颤(chan)振(zhen)会(hui)产(chan)生(sheng)什(shen)么后(hou)果(guo)？
如(ru)果(guo)不(bu)控制(zhi)加(jia)工颤振(zhen)，可能会导(dao)致(zhi)各(ge)种(zhong)有害(hai)影响(xiang)，例如(ru)降(jiang)低加(jia)工效(xiao)率。这(zhe)里(li)是其中(zhong)的一(yi)些：
刀(dao)具(ju)寿命缩短(duan)
切削刀(dao)具无法承(cheng)受刀(dao)具与(yu)工件(jian)颤(chan)动的(de)振(zhen)动(dong)冲击(ji)。这些(xie)震动效应会使(shi)切(qie)削(xue)刀具(ju)碎(sui)裂(lie)和变(bian)钝，从(cong)而损(sun)害(hai)切(qie)削(xue)零件(jian)的表(biao)面质(zhi)量。此外(wai)，它(ta)还(hai)会降(jiang)低(di)刀(dao)具寿命和切(qie)削效率(lv)，并(bing)且(qie)刀具更(geng)换费用昂贵(gui)。
机(ji)器(qi)寿命(ming)缩短(duan)
不同加(jia)工部(bu)件(jian)所(suo)使(shi)用的机床(chuang)由不(bu)同(tong)的(de)部件组(zu)成(cheng)，因此当(dang)存(cun)在(zai)振(zhen)动(dong)时，这些部(bu)件以相(xiang)同的(de)频率(lv)振(zhen)动(dong)。产生不同运动轴的(de)主(zhu)轴(zhou)和其他(ta)重(zhong)要部件可(ke)能会(hui)开始(shi)比预(yu)期更快地(di)磨(mo)损。因(yin)此(ci)，机器(qi)颤振会(hui)使机(ji)器(qi)部件承(cheng)受过度的压(ya)力(li)，如(ru)果(guo)不加以控(kong)制(zhi)，可(ke)能(neng)会(hui)降低加(jia)工(gong)效率并导致停机。
表面(mian)光洁度差
加工中(zhong)的(de)颤振(zhen)会影(ying)响工件的(de)美观(guan)特(te)性(xing)，并(bing)在极端情(qing)况下(xia)会(hui)降低其(qi)公(gong)差。机(ji)器颤振(zhen)最(zui)明(ming)显的(de)后(hou)果(guo)之一(yi)是表(biao)面粗(cu)糙度(du)差。颤(chan)振(zhen)会(hui)导(dao)致表(biao)面(mian)出(chu)现(xian)明(ming)显的(de)波纹，从而影响零(ling)件(jian)的质(zhi)量和(he)耐(nai)用(yong)性。
尺(chi)寸(cun)精(jing)度降(jiang)低(di)
当cnc加工(gong)过程(cheng)中切(qie)削(xue)刀具颤动时，它(ta)就(jiu)会(hui)偏(pian)离(li)cam启(qi)动(dong)的路径(jing)。然而(er)，这(zhe)种偏(pian)差可(ke)能会导致零(ling)件(jian)不(bu)配合。由于尺寸不准(zhun)确，这些(xie)零(ling)件(jian)可(ke)能太紧(jin)、太(tai)长、太短(duan)或太松。
如何避(bi)免或最(zui)小化(hua)加工中(zhong)的(de)颤(chan)振？
制造公(gong)司采用不同(tong)的方法来(lai)最(zui)大限度(du)地(di)减少(shao)加(jia)工(gong)操(cao)作(zuo)中的(de)颤动(dong)，并确保(bao)工(gong)件和切(qie)削刀具(ju)均(jun)处(chu)于(yu)良好状(zhuang)态(tai)。以下是有(you)关如何减少cnc加工过(guo)程中(zhong)颤(chan)振的一些(xie)步骤(zhou)：
优化(hua)加(jia)工策略(lve)
刀具与(yu)工件(jian)啮合的(de)程度与传统(tong)铣削(xue)不(bu)同(tong)。当铣刀(dao)沿(yan)路(lu)径移(yi)动时，经常会在铣(xi)刀上(shang)施加(jia)过大的(de)力(li)。因此(ci)，减(jian)少(shao)颤动(dong)的(de)最(zui)佳方(fang)法是(shi)获得规(gui)则(ze)的啮合(he)刀具(ju)路(lu)径。作为替代方(fang)案(an)，您可(ke)以减少切割(ge)深(shen)度。
另(ling)外，尝试重新考虑(lv)主轴的(de)配置(zhi)。例如，如果(guo)共振(zhen)颤振是(shi)加工振动的(de)原(yuan)因(yin)，则将(jiang)机器(qi)的rpm增(zeng)加(jia)或(huo)减(jian)少(shao)5%，这将(jiang)最大(da)限度(du)地(di)减(jian)少(shao)共(gong)振的发生。请(qing)注意，某(mou)些(xie)cam软件具有允许您一(yi)致改(gai)变主轴(zhou)速(su)度(du)的功能。由于其(qi)多(duo)功(gong)能(neng)性，大多数制(zhi)造(zao)商(shang)都采用此(ci)功能(neng)。
采(cai)用(yong)正确(que)的(de)工(gong)作(zuo)方式
平(ping)衡的(de)机(ji)床(chuang)具(ju)有更(geng)好的(de)调(diao)节(jie)能(neng)力。位(wei)置和固定不(bu)正(zheng)确等(deng)多种(zhong)因素(su)是cnc加(jia)工(gong)中(zhong)产生(sheng)颤(chan)振(zhen)的(de)主要(yao)原(yuan)因(yin)。然而，具有端面(mian)和胶带接(jie)触的刀(dao)柄(bing)有(you)助(zhu)于(yu)确(que)保加工过程中(zhong)的(de)最(zui)大(da)刚(gang)性。因(yin)此(ci)，在(zai)最低转速下(xia)部件的(de)表(biao)面质量(liang)不会(hui)受(shou)到(dao)影响。
您(nin)还需要(yao)检(jian)查(cha)机(ji)械虎钳(qian)、真空(kong)工(gong)作台(tai)、卡(ka)盘或(huo)其他(ta)工件(jian)夹(jia)紧装(zhuang)置是否对工(gong)件(jian)施(shi)加(jia)足够的(de)压力(li)以(yi)保(bao)持其(qi)牢(lao)固(gu)和固定。
然(ran)而，当考虑(lv)使(shi)用夹具和固(gu)定装置根(gen)据(ju)需(xu)要施(shi)加(jia)夹(jia)紧(jin)压(ya)力时(shi)，不(bu)要(yao)仅(jin)夹紧延伸的(de)薄(bao)工件(jian)的一端。薄(bao)壁(bi)零(ling)件吸(xi)收冲(chong)击(ji)是(shi)相当(dang)困(kun)难的。因(yin)此，填充(chong)材(cai)料增强(qiang)了其(qi)整(zheng)体(ti)刚(gang)度并减(jian)少(shao)了(le)颤(chan)动。尾(wei)座(zuo)或类(lei)似形式的稳(wen)定(ding)支架是(shi)此(ci)类(lei)组(zu)件的理想选(xuan)择。
使用(yong)正(zheng)确的(de)切削(xue)工(gong)具(ju)
使(shi)用正(zheng)确(que)的切(qie)削刀具有助(zhu)于避(bi)免(mian)加工(gong)振动。有(you)些切(qie)削刀具比其他(ta)刀(dao)具(ju)产生(sheng)更多的(de)振(zhen)动(dong)。消(xiao)除(chu)工(gong)具(ju)的(de)颤振(zhen)并(bing)不像(xiang)消除工件(jian)的(de)颤(chan)振那(na)么容易。因此，在(zai)选(xuan)择(ze)任何(he)工(gong)具时(shi)，您都应该考(kao)虑(lv)以下因素(su)：
工具涂层(ceng)
正(zheng)确(que)的基(ji)板(ban)几何形(xing)状
工(gong)具(ju)的(de)纵(zong)横(heng)比
机械师和(he)工(gong)程师(shi)经常(chang)使(shi)用最(zui)大的机床(chuang)，只要(yao)它符合(he)技术(shu)规格，就可以很(hen)好地(di)配(pei)合(he)。刀具越坚固(gu)，颤(chan)动的可能(neng)性就(jiu)越小。长(zhang)或(huo)细的(de)工(gong)具(ju)经常(chang)会(hui)变形(xing)。因此，请考(kao)虑选(xuan)择(ze)较短且直(zhi)径(jing)最(zui)大的刀具。
然(ran)而，将具(ju)有(you)不(bu)同(tong)凹槽(cao)形状的各种(zhong)刀(dao)具组合(he)起(qi)来是(shi)最大(da)限(xian)度(du)地减少加(jia)工中(zhong)颤动(dong)的最(zui)有效方(fang)法。此(ci)外，请考(kao)虑减(jian)少(shao)从支架中(zhong)突出的工(gong)具并将(jiang)其(qi)固(gu)定(ding)牢固(gu)。执行此(ci)操作(zuo)后，不太可能(neng)发(fa)生机器抖动。
确保您的(de)铣(xi)刀(dao)具(ju)有锋(feng)利的刀片，可最(zui)大(da)限度地(di)减少数(shu)控铣床(chuang)的切(qie)削(xue)力。应(ying)时刻(ke)考虑(lv)加(jia)工(gong)环(huan)境(jing)的(de)稳定性(xing)和(he)刀具(ju)的及(ji)时维(wei)护。同(tong)样(yang)，施加适当(dang)且一(yi)致的(de)刀具压力(li)以使(shi)切(qie)屑(xie)负(fu)载(zai)保(bao)持(chi)规律也(ye)至(zhi)关(guan)重要。
确定(ding)理想(xiang)的(de)刀具路径(jing)
cnc铣削(xue)加(jia)工(gong)有两(liang)种(zhong)类型(xing)——向上(shang)铣削(xue)和向(xiang)下铣削(xue)。如(ru)果(guo)沿与夹紧(jin)方(fang)向相(xiang)同的方向施(shi)加(jia)切(qie)削力，可以减少弯(wan)曲零(ling)件的颤动。这(zhe)通常是(shi)需要(yao)考(kao)虑的(de)切割(ge)的(de)一(yi)个重(zhong)要方(fang)面(mian)。
一(yi)般(ban)来(lai)说，数(shu)控(kong)铣(xi)床(chuang)都预先(xian)安装了(le)滚(gun)珠丝杠(gang)，这有(you)助(zhu)于(yu)提高(gao)数(shu)控(kong)机(ji)床技(ji)术(shu)的效(xiao)率和精度。因(yin)此(ci)，您可以使用(yong)立(li)式(shi)加(jia)工中心来防止(zhi)切割(ge)过程中(zhong)出现颤(chan)动。
机(ji)器设置和维(wei)护(hu)
正如(ru)预(yu)期的(de)那样，您的(de)数(shu)控(kong)机床(chuang)应(ying)安(an)装在混(hun)凝土(tu)地板(ban)上(shang)，没有(you)任(ren)何(he)裂缝、变(bian)形(xing)或(huo)不连续(xu)性(xing)。您应(ying)该知(zhi)道(dao)，机(ji)器的布置对(dui)于最大(da)限(xian)度(du)地(di)减少(shao)加(jia)工(gong)过(guo)程中发(fa)生(sheng)的颤(chan)振起着(zhe)至关重(zhong)要(yao)的(de)作用(yong)。
这(zhe)是(shi)因(yin)为弹(dan)性、柔软(ruan)或(huo)损坏(huai)的(de)流动可能会(hui)增加cnc实体的(de)颤抖。因(yin)此(ci)，您应(ying)该(gai)考虑(lv)使用锚固(gu)件(jian)和(he)调节(jie)脚来保(bao)持(chi)cnc装(zhuang)置(zhi)牢(lao)固稳(wen)定(ding)，以最(zui)大(da)限度(du)地(di)减少颤(chan)动。
