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淺論車削加工中的振動(dòng)與控制
連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 王長青 2019/2/9 9:41:11
摘要：車削加工是現(xiàn)代制造業(yè)設(shè)備系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，很多產(chǎn)品都需要經(jīng)過車削加工處理，但是在實(shí)際車削加工中往往會(huì)出現(xiàn)各種振動(dòng)，這些振動(dòng)無疑會(huì)對于實(shí)際生產(chǎn)精度或者質(zhì)量造成不良影響，由此需要采取措施對于車削加工的振動(dòng)進(jìn)行控制。本文首先對于振動(dòng)的類別進(jìn)行分析，繼而闡釋車削加工振動(dòng)的原因，在此基礎(chǔ)上從技術(shù)角度提出車削加工振動(dòng)控制方案。
關(guān)鍵詞：車削加工；振動(dòng)控制；技術(shù)方案
一、車削加工振動(dòng)的類別劃分
車削過程中的振動(dòng)，會(huì)對于切削過程產(chǎn)生干擾，由此影響加工件的表面質(zhì)量，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)沟脤?shí)際機(jī)床或者刀具的使用期限出現(xiàn)縮短的情況。結(jié)合實(shí)際車削工作經(jīng)驗(yàn)，可以將其振動(dòng)類型進(jìn)行劃分，主要可以歸結(jié)為受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)，這兩種振動(dòng)與機(jī)床，夾具，刀具，工件系統(tǒng)之間存在關(guān)聯(lián)。以回轉(zhuǎn)組件與傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)為例，其主要是自激振動(dòng)。
二、車削加工振動(dòng)的產(chǎn)生原因分析
車削加工振動(dòng)產(chǎn)生的原因是多樣化的，大致來看，可以將其歸結(jié)為如下幾個(gè)層次：其一，切削與刀具相對運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生摩擦力。以加工韌性剛才為例，切削分力會(huì)因?yàn)榍邢魉俣鹊脑黾�，出現(xiàn)增大的情況，以某速度為節(jié)點(diǎn)，實(shí)際切削速度會(huì)隨之增加，但是實(shí)際的切削力在下降�；趯�(shí)際原理，可以判定出切削和刀具面之間的摩擦力。這樣的摩擦力處于實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)中，就可能展現(xiàn)出負(fù)摩擦特性。繼而容易激發(fā)切削振動(dòng)。其二，再生切削的階段，因?yàn)楣ぜ脑�，在前一轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)，會(huì)留下對應(yīng)的痕跡，由此使得切削厚度發(fā)生周期性改變，繼而使得切削力也展現(xiàn)出周期變化的特點(diǎn)。一般情況下，后轉(zhuǎn)切削與前轉(zhuǎn)切削的振紋是不同步的，相位上存在對應(yīng)的差值，系統(tǒng)就會(huì)存在對應(yīng)能量輸入，振動(dòng)的情況就會(huì)因此產(chǎn)生。其三，振動(dòng)的時(shí)候，刀尖相對運(yùn)動(dòng)軌跡處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，類似于橢圓形，此時(shí)撤銷螺紋很容易出現(xiàn)外圓，此時(shí)切削表面是難以達(dá)到完全切合的，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)對應(yīng)的周期性變化，這也會(huì)引起對應(yīng)的振動(dòng)。
三、車削加工振動(dòng)的控制策略
3.1低頻振動(dòng)控制措施
Y方向的振動(dòng)會(huì)使得實(shí)際切削力產(chǎn)生變化，此時(shí)的不均衡，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)的情況。為了減輕這種狀態(tài)，會(huì)采取增加系統(tǒng)Y方向剛度和阻尼的方式，還可以減少切削分離和阻止工件，刀具Y方向相對位移的方式來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制。詳細(xì)來講述，主要需要做好如下幾個(gè)方面的工作：首先，車削的時(shí)候，在實(shí)際速度處于30-70的時(shí)候，此時(shí)很容易出現(xiàn)振動(dòng)，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)車削速度的控制，使得其可以避開對應(yīng)的中速區(qū)，確保其處于高速或者低俗的范圍，這樣可以確保實(shí)際切削朝著更加穩(wěn)定的方向發(fā)展；再者，避免寬而薄的切削動(dòng)作，在實(shí)際設(shè)備屬性滿足需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量的增加，減少實(shí)際切削深度，由此對于實(shí)際振動(dòng)起到一定的抑制作用；實(shí)現(xiàn)刀具前角的增大，控制對應(yīng)的切削力，由此實(shí)現(xiàn)實(shí)際振動(dòng)的減少。但是需要注意的是，切削速度處于比較高的狀態(tài)，前角對振動(dòng)的影響會(huì)慢慢減弱，此時(shí)需要在高速狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)負(fù)前角切削的采用，這樣可以規(guī)避強(qiáng)烈的振動(dòng)。還有就是以雙前角消振刀的方式，實(shí)現(xiàn)切削接觸長度的控制，由此減少切削力，使得振動(dòng)得到控制。除此之外，在切削深度和進(jìn)給量保持不變的北京西，此時(shí)需要實(shí)現(xiàn)刀具主偏角的調(diào)整，增大其取值，由此使得實(shí)際的振動(dòng)情況得以緩解。
3.2工件系統(tǒng)與刀架系統(tǒng)的剛度非主因環(huán)境下的措施
在這樣的情況下需要采取的振動(dòng)控制方式，有如下幾種：其一，使用三爪或者四爪實(shí)現(xiàn)工件的夾緊處理，并且確保實(shí)際回轉(zhuǎn)中心之間的誤差處于比較小的狀態(tài)，規(guī)避工件傾斜，不能出現(xiàn)切削不均勻，由此確保實(shí)際變化的穩(wěn)定性，這樣就可以確保實(shí)際振動(dòng)處于理想的狀態(tài)；其二，實(shí)現(xiàn)細(xì)長軸加工行為的控制，使用刀架或者中心架，使得切削過程的穩(wěn)定性得到提升；其三，在車削的時(shí)候，要采用彈性頂尖，不能以死頂尖來處理，這樣可以規(guī)避頂力太大造成的問題；其四，定期檢查相關(guān)部件的接觸狀態(tài)，尤其是中拖板和大拖板，小刀架和中拖板之間的接觸，需要確保實(shí)際的間隙可以得到調(diào)整和控制，規(guī)避刀架在移動(dòng)過程中出現(xiàn)爬行；其五，要實(shí)現(xiàn)主切削力方向的控制，在切斷和工件反轉(zhuǎn)切削的時(shí)候，因?yàn)閷?shí)際方向和系統(tǒng)剛度方向是一致的，這也可以確保實(shí)際切削的穩(wěn)定性。
結(jié)語：綜上所述，車削過程中出現(xiàn)的振動(dòng)原因機(jī)制是多元化的，要想規(guī)避振動(dòng)的負(fù)面影響，就需要弄清楚造成振動(dòng)的原因，在此基礎(chǔ)上采取各種措施去進(jìn)行改善和調(diào)整，繼而確保實(shí)際的車削處于理想的狀態(tài)，以保證實(shí)際加工精度和質(zhì)量。為此，需要不斷總結(jié)和歸納在此方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，尤其是實(shí)際控制技術(shù)方面，需要建立對應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)技術(shù)人員積極參與其中，將實(shí)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滲透到工作中去，這將使得實(shí)際的車削質(zhì)量朝著更高的方向發(fā)展和進(jìn)步。更為重要的，鼓勵(lì)在實(shí)際車削振動(dòng)控制技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新探索，使得在此方面的技術(shù)體系得以不斷完善，以更好的做好實(shí)際（未完，下一頁）
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