怎樣解決精密數(shù)控車床振動(dòng)問題

精密數(shù)控車床在加工過程中震動(dòng)，會(huì)造成工件表面有顫紋，返工率、廢品率高，伴有震刀打刀現(xiàn)象。

1、精密數(shù)控車床振動(dòng)一般分為三種：即自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。

自由振動(dòng)

自由振動(dòng)是物體受到初始激勵(lì)(通常是一個(gè)脈沖)所引發(fā)的一種振動(dòng)。這種振動(dòng)靠初始激勵(lì)，一次性獲得振動(dòng)能量，歷程有限，一般不會(huì)對(duì)數(shù)控車床造成破壞。所以一般不考慮自由振動(dòng)對(duì)數(shù)控車床的影響。

強(qiáng)迫振動(dòng)

物體在持續(xù)周期變化的外力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，稱為強(qiáng)迫振動(dòng)，如不平衡、不對(duì)中所引起的振動(dòng)。

自激振動(dòng)

自激振動(dòng)是在沒有外力作用下，由系統(tǒng)自身原因所產(chǎn)生的激勵(lì)而引起的振動(dòng)。自激振動(dòng)是一種比較危險(xiǎn)的振動(dòng)，設(shè)備一旦發(fā)生自激振動(dòng)，會(huì)使設(shè)備運(yùn)行失去穩(wěn)定性。

2、精密數(shù)控車床強(qiáng)迫振動(dòng)的產(chǎn)生原因及解決方法

主要原因

(1)旋轉(zhuǎn)零件質(zhì)量偏心產(chǎn)生的離心力;

(2)運(yùn)動(dòng)傳遞過程中傳遞零件誤差;

(3)切削過程中的間隙特性。

解決方法

(1)減少激振力。如準(zhǔn)確平衡回轉(zhuǎn)零部件，將電機(jī)轉(zhuǎn)子、皮帶輪和卡盤作靜平衡試驗(yàn)，以提高裝配精度。

(2)提高工藝系統(tǒng)的剛度及阻尼。車床系統(tǒng)剛度和系統(tǒng)阻尼增加，可提高對(duì)振動(dòng)的抵抗能力，亦可減少振動(dòng)。

(3)調(diào)節(jié)系統(tǒng)固有頻率，避免共振的產(chǎn)生。在選擇轉(zhuǎn)速時(shí)，盡可能使旋轉(zhuǎn)工件的頻率遠(yuǎn)離機(jī)床有關(guān)原件的固有頻率，避開共振區(qū)。

(4)采用減振器或阻尼器。當(dāng)上述方法無效時(shí)，可考慮使用阻尼器或減振器。

3、精密數(shù)控車床自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因及解決方法

產(chǎn)生原因

在機(jī)械加工過程中，自激振動(dòng)是由振動(dòng)過程本身引起某種切削力的周期性變化，又由這個(gè)周期性變化的切削力，反過來加強(qiáng)和維持振動(dòng)，是振動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)充了由阻尼作用消耗的能量。當(dāng)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，該交變力也就消失了。這種在金屬切削過程中的自激振動(dòng)，一般稱為切削顫振。

特別指出，自激振動(dòng)發(fā)生的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于強(qiáng)迫振動(dòng)。切削相對(duì)振動(dòng)會(huì)降低工件已加工的表面品質(zhì)，并影響刀具乃至機(jī)床的使用壽命。尤其現(xiàn)在高精度的數(shù)控車床的大量使用，由數(shù)控車床所保證的工件的高精度等指標(biāo)，將會(huì)在顫振發(fā)生時(shí)變得毫無意義。

解決方法

(1)安裝刀具時(shí)選取合適的高度。車削內(nèi)孔槽時(shí)，刀尖點(diǎn)理論上要求與孔的中間線一致，但實(shí)際上在安裝刀具時(shí)刀尖點(diǎn)往往在中間線偏上0.1 mm左右，這主要是刀具在切削時(shí)，刀尖點(diǎn)由于受到反作用往往下偏移，因此要給其一個(gè)補(bǔ)償量。

(2)盡可能縮短刀桿的懸伸量以提高刀具的剛性。當(dāng)?shù)稐U受力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彎曲，會(huì)引發(fā)振動(dòng)，且懸長越長，振動(dòng)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(xì)長刀桿的抗彎強(qiáng)度。

(3)合理選擇刀具的幾何參數(shù)。刀具的幾何參數(shù)主要有：刀具的前角、主偏角、后角等。前角對(duì)振動(dòng)的影響較大，隨著前角大，振動(dòng)幅度也會(huì)隨之下降。但在切削速度較高時(shí)，前角對(duì)振動(dòng)的影響將減弱。所以，高速切削時(shí)，即使用負(fù)前角的刀具，也不致產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。如果是主偏角大，切削力將會(huì)減少，同時(shí)切削寬度也減小。隨著主偏角大，振動(dòng)幅度逐漸減小，但當(dāng)角度大于90°后，振動(dòng)的幅度又會(huì)大。對(duì)于后角的選擇，可減小到2°~3°，此時(shí)振動(dòng)有明顯的減弱。也可以在刀具主后角上，磨出一段負(fù)倒棱角，能起到很好的消振作用。

(4)提高工件系統(tǒng)的抗振性。提高工藝系統(tǒng)的抗振性，是控制和預(yù)防自激振動(dòng)的重要措施之一。在工藝系統(tǒng)中，工件系統(tǒng)往往是易于發(fā)生振動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)，因此提高工件系統(tǒng)的抗振性，是非常必要的。