數控機床加工中刀具抖動是如何發生的？

隨著科學技術的發展，機床一直追求更好的質量和更高的生產率，在切削功率、結構靜剛度、加工精度、生產線自動化等方面都會有一定的提高。但也存在許多問題，如刀具抖動等，經常困擾數控加工。

刀具振動需要區分強迫振動和自激振動。強迫振動是常態，不會引起大問題的出現。自激振動，俗稱顫振，是加工過程中最主要的損傷問題之一。

在預測和預防震顫的發生時，盡管刀具材料不斷改進，機床的成本效益設計不斷提高，使用更輕的部件和摩擦的負面影響不斷減少，但顫振仍然是影響精度的因素之一。

振動的主要影響是表面質量的惡化、刀具磨損的增加和機床某些部件的預期壽命的降低。從經濟的角度來看，喋喋不休會導致能源和材料消耗的增加。降低這些成本通常會犧牲生產時間、削減產能和生產率。

數控機床的震顫基本上來自再生效應。從靜態角度看，銑削刀具會產生不可預測的波動，進而引起微觀振動，進而引起切削表面的不規則變化，形成這種物理現象。由于這種振動，下一個齒的切削深度也會發生變化，上一個齒切削后留下的波紋面也會影響下一個齒的切削深度。切削深度隨著加工的進行呈指數增長，這取決于前后間隙。在這種情況下，切削深度的增加使切削力增大，從而加劇振動，破壞切削穩定性。

這種切削過程非常復雜，由多種因素引起，包括刀具本身、工件材料、切削參數以及整個系統的動力學，涉及機床、刀具和工件結構。在某些情況下，機床驅動系統的控制參數也會影響切削過程的穩定性。

因此，對于特定的機床、工件和刀具，顫振振動可能會在一定條件下增大，然后達到平衡。這就是為什么穩態圖很重要，并且根據不同的切削條件描述了過程的穩定性。一方面，這些圖表顯示了特定加工的最佳切削速度，但另一方面，根據圖表對不穩定過程進行定性分析是選擇最佳抑制顫振方法的關鍵因素。