車床為什么會產(chǎn)生振動(dòng)
發(fā)布時(shí)間:2021.06.10 瀏覽次數(shù):
車削加工中常見的故障之一就是振動(dòng)。當(dāng)車床產(chǎn)生振動(dòng)時(shí),工藝系統(tǒng)的正常切削過程受到干擾和破壞,不僅嚴(yán)重惡化加工表面質(zhì)量,而且還會縮短機(jī)及刀具使用壽命。因此我們有必要采取一些措施來減小或者消除機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)。
1、低頻振動(dòng)的主要特征
消除機(jī)床回轉(zhuǎn)組件和傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)后,車削振動(dòng)的主要類型是不隨車削速度而改變的自激振動(dòng)。今天我們主要介紹一下在加工過程中由于工件系統(tǒng)變形及刀架系統(tǒng)變形而產(chǎn)生的低頻振動(dòng)的產(chǎn)生原因及其消除措施。
低頻振動(dòng)的主要特征是:①振動(dòng)頻率低(50~300Hz),振動(dòng)時(shí)發(fā)出的噪音低沉;②在工件切削表面留下的痕跡深而寬;③振動(dòng)比較劇烈,常常使機(jī)床部件(如尾座、刀架等)松動(dòng)并使硬質(zhì)合金刀片碎裂。
2、低頻振動(dòng)的產(chǎn)生原因
車削中的低頻振動(dòng)時(shí),通常工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)都在振動(dòng)(但絕大部分情況下工件系統(tǒng)的振動(dòng)較大,起著主導(dǎo)地位),它們時(shí)而相離,時(shí)而趨近,產(chǎn)生大小相等方向相反的作用力和反作用力。在振動(dòng)過程中,當(dāng)工件與刀具作相離運(yùn)動(dòng)時(shí),切削力F相離與工件位移方向相同,所做之功為正值。
當(dāng)工件趨近刀具時(shí),切削力F趨近所做之功為負(fù)值,如車削過程中:①切屑與刀具前刀面的摩擦力、②刀具在切入和退出工件時(shí)所遇到的金屬硬化程度不同、③振動(dòng)過程中刀具實(shí)際幾何角度周期性改變、④振動(dòng)時(shí),刀具對工件相對運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓,因而引起切削截面周期性變化、⑤工件在前一轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)所留下的痕跡,引起了切削截面周期性變化。這5種情況都可引起切削力周期性的變化,并使F相離>F趨近。這樣,在每一振動(dòng)周期中,切削力對工件(或刀具)所做之正功總是大于它對工件(或刀具)所做之負(fù)功,從而使工件(或刀具)獲得了能量補(bǔ)充產(chǎn)生自激振動(dòng)。
3、低頻振動(dòng)的消除措施
(1)在低頻振動(dòng)時(shí),主要是由于Y方向的振動(dòng)引起了切削力的變化,使得F相離>F趨近而產(chǎn)生了振動(dòng)。
主要采取下面幾種種措施。
①刀具主偏角(μr角)愈大,F(xiàn)y力愈小,愈不容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此,適當(dāng)增大刀具主偏角,消除或減小振動(dòng)。
②適當(dāng)增大刀具前角,可減小Fy力,從而減弱振動(dòng)。
③刀具后角太大或刀刃過分鋒利,刀具易啃入工件,容易產(chǎn)生振動(dòng)。而當(dāng)?shù)毒哌m當(dāng)鈍化后,其后刀面有阻止刀具“啃入”工件的作用,可減小或消除振動(dòng)。
④車削時(shí)刀尖位置過低(低于工件中心)或在車床上鏜孔時(shí)刀尖位置過高,都會使得刀尖實(shí)際前角減小而后角增大,容易產(chǎn)生振動(dòng)。
⑤刀架系統(tǒng)如果具有負(fù)剛度時(shí),容易“啃入”工件產(chǎn)生振動(dòng)。因此,盡可能避免刀架系統(tǒng)的負(fù)剛度對車削產(chǎn)生的振動(dòng)。
(2)車削過程中產(chǎn)生寬而薄的切屑時(shí),Y方向的振動(dòng)引起了切削力的變化,當(dāng)切削截面寬而薄時(shí),Y方向的振動(dòng)將引起切削截面積及切削力的劇烈變化。因此,在這種情況下極易產(chǎn)生振動(dòng)。例如:在縱走刀車削時(shí),切深愈大,進(jìn)給量愈大,主偏角愈小,則切削截面就愈寬愈薄,愈容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此選擇車削速度時(shí)應(yīng)避開出現(xiàn)切削力隨速度下降的中速區(qū)(切削碳素鋼時(shí),速度范圍為30~50m/min),同時(shí)減小車削背吃力量,適當(dāng)增大進(jìn)給量和減小切削深度也有助于抑制振動(dòng)。
(3)工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)的剛度不足是產(chǎn)生低頻振動(dòng)的主要原因,可采取下面的措施消除或減小振動(dòng):
①用三爪或四爪夾緊工件時(shí)盡可能使工件回轉(zhuǎn)中心和主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度誤差最小,避免工件傾斜而斷續(xù)切削或不均勻切削造成切削力的周期性變化所產(chǎn)生的振動(dòng)。
②加工細(xì)而長且容易變形彎曲產(chǎn)生振動(dòng)的工件時(shí),采用彈性頂尖及輔助支承的同時(shí)加冷卻液冷卻減小工件的熱膨脹變形。
③裝夾工件時(shí),不要使工件伸出過長。對剛度不足的工件,采用合理的中心架、跟刀架及頂尖等輔助支承來增加工件的剛度。
④使用頂尖時(shí),頂尖與頂尖錐孔應(yīng)配合良好,避免頂力太大造成工件彎曲或頂力太小起不到支承作用使工件擺動(dòng),并注意尾座套筒懸伸不能過長。
⑤機(jī)床主軸軸承間隙直接影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度,使用中如發(fā)現(xiàn)因軸承磨損致使間隙過大剛度不足時(shí),應(yīng)調(diào)整軸承間隙并施加預(yù)緊力,以增大工件系統(tǒng)的剛度消除振動(dòng)。
⑥定期檢查中拖板與大拖板、小刀架與中拖板之間燕尾導(dǎo)軌的接觸情況,調(diào)整斜鑲條使其保持適當(dāng)間隙避免刀架移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)爬行,造成刀架系統(tǒng)的振動(dòng)。
⑦每次轉(zhuǎn)動(dòng)方刀架使刀具轉(zhuǎn)到所需位置時(shí),應(yīng)壓緊并固定方刀架,避免方刀架松動(dòng)降低刀架系統(tǒng)剛度產(chǎn)生振動(dòng)。