車削加工中振動論文【摘要】在機械加工中產(chǎn)生的振動都具有受迫振動和自激振動，與機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性有關。詳細分析了車削加工中振動的主要類型及產(chǎn)生的原因、振動的危害，并從刀具、夾具、切削工藝等方面提出了減小或消除振動的措施。【關鍵詞】車削低頻振動；高頻振動；消除措施前言在車削過程中產(chǎn)生的振動，不僅干擾了正常的切削過程，嚴重影響了加工件的表面質(zhì)量，還會縮短機床及刀具使用壽命。由此產(chǎn)生的噪音甚至可能影響到操作者工作情緒，對正常工作的開展帶來一定負面影響；而為了減少振動，往往不得不減少加工時的進刀量，從而降低了生產(chǎn)率。本人通過在工作中對這一現(xiàn)象不斷觀察、分析、實踐、總結，取得了一些效果，現(xiàn)提出一些看法供大家探討。1.振動的分類一般來講，在機械加工中產(chǎn)生的振動都具有受迫振動和自激振動，與機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性有關。在消除機床回轉(zhuǎn)組件(如電機、工件、旋轉(zhuǎn)軸等)和傳動系統(tǒng)(如皮帶輪、滾動軸承、液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈沖等)的振動后，車削加工中的振動主要是不隨車削速度變化的自激振動，主要是車削過程中工件系統(tǒng)的彎曲振動(其頻率接近工件的固有頻率的低頻振動)和車刀的變形產(chǎn)生的彎曲振動(其振動頻率接近車刀的固有頻率的高頻振動)。2.振動原因分析低頻振動的振動頻率較低，通常發(fā)出的噪音比較低沉，振動較為劇烈，在加工表面留下的振動痕跡深而寬。在低頻振動時通常工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)都在振動，它們時而趨遠，時而趨近，產(chǎn)生大小相等方向相反的作用和反作用力。在振動過程中，當工件與刀具趨遠時，切削力F趨遠與工件位移方向相同，所做之功為正值，系統(tǒng)獲得輸入能量E(+)，當工件趨近刀具時，切削力F趨近與工件位移方向相反，所做之功為負值，系統(tǒng)消耗能量E(-)，在車削過程中，由于各種因素的影響都可能引起切削力周期性的變化，并使F趨遠F趨近，E(+)E(-)，即在每一振動周期中，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)所做之負功，從而使工件(或刀具)獲得能量補充產(chǎn)生自激振動。在車削過程中，影響切削力周期性地變化，并使F退出F切人的情況有以下幾個因素：2.1切削與刀具相對運動產(chǎn)生的摩擦力。在加工韌性鋼材時徑向切削分力F開始隨切削速度的增加而增大，自某一速度開始，隨切削速度的增加而下降。據(jù)切削原理可知，徑向切削分力Fv主要取決于切削與刀具相對運動產(chǎn)生的摩擦力，即切削與刀具前刀面的摩擦力。摩擦力具有隨摩擦速度的增加而下降的特性，即負摩擦特性。在機械系統(tǒng)中，具有負摩擦特性的系統(tǒng)容易激發(fā)切削振動。2.2再生切削時因工件在前一轉(zhuǎn)時振動留下的痕跡引起切削厚度周期性的變化，從而影響切削力的周期變化。一般說，后轉(zhuǎn)(后次)切削的振紋相對于前轉(zhuǎn)(前次)切削的振紋總不同步，它們在相位上總有一個差值，在一個振動周期中，對振紋曲線Yn=Ycost，Yn(t)在相位上滯后于前次的Yn-1(t)即0F趨近，而產(chǎn)生了振動。因此，除了增加系統(tǒng)沿Y方向的剛度及阻尼外，設法減少切削分力Fy及任何阻止工件與刀具沿Y方向的相對位移的因素，通常都能減弱或消除振動。主要可采取下面幾種措施：(1)車削時，一般當v=3070mmin速度范圍內(nèi)，容易產(chǎn)生振動，因此選擇車削速度時應避開出現(xiàn)切削力隨速度下降的中速區(qū)，在高速或低速范圍進行切削，自振極不易產(chǎn)生。(2)應盡量避免寬而薄的切屑的切削，否則極易產(chǎn)生振動。在許可的情況下(如機床有足夠的剛度，足夠的電機功率，工件表面粗糙度參考值要求較低時等)，適當增大進給量和減小切削深度也有助于抑制振動。(3)適當增大刀具前角可減小Fy力，從而減弱振動。但在切削速度較高的范圍內(nèi)，前角對振動的影響將減弱，所以高速下采用負前角切削，不致產(chǎn)生強烈的振動。通常采用雙前角消振刀，利用圖1前面的寬度f來控制刀具和切削的接觸長度，可顯著減小切削力，從而抑制振動。低速時10，高速時00，1與2之間相差15(4)當切削深度和進給量不變時，隨著主偏角K增大，切削分力Fy減少。因此，適當增大刀具主偏角，可以消除或減小振動。(5)刀具后角太大或刀刃過分鋒利，刀具切人工件時，容易產(chǎn)生振動。當后角減小到23時，振動有明顯的減弱。在刀具后面磨出一段負倒棱，如圖2所示，約01-03mm負倒棱，可以減小徑向切削力和抑制振動。(6)刀架系統(tǒng)如果有負剛度是時，容易“啃人”工件產(chǎn)生振動。因此，盡可能避免刀架系統(tǒng)的負剛度對車削產(chǎn)生的振動。3.2工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)的剛度不是產(chǎn)生低頻振動的主要原因，可采取下面的措施來消除或減小振動：(1)用三爪或四爪夾緊工件時盡可能使工件回轉(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。(2)加工細長軸時用跟刀架、中心架可以增加切削過程穩(wěn)定性。(3)在車削時采用彈性頂尖而不采用死頂尖，避免頂力過大造成工件彎曲或頂力大小起不到支承作用使工件擺動，并注意尾座套筒懸伸不能過長。(4)定期檢查中拖板和大拖板、小刀架與中拖板之間燕尾導軌的接觸情況，調(diào)整好斜鑲條間隙，避免刀架移動時出現(xiàn)爬行。另外，可以用刮研聯(lián)結表面，增強聯(lián)結剛度等方法來提高結構系統(tǒng)的抗振性。(5)合理安排主切削力的方向，比如在切斷和工件反轉(zhuǎn)切削時，由于切削力的方向與系統(tǒng)最大剛度方向趨于一致會提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.3高頻振動振動頻率很高，產(chǎn)生的噪音尖銳刺耳，在加工件表面留下的痕跡細而密，振動時只是刀具本身在振動，而工件及機床部件卻很穩(wěn)定。其產(chǎn)生的主要原因是由于后刀面磨損較大，刀具后面與工件之間摩擦的下降性能引起的，消除或減小高頻振動的措施主要有：(1)減小車刀懸伸長度。(2)加強車刀及刀桿的抗彎剛度。(3)及時更換后刀面磨損較大的刀具。(4)裝刀具時，應保證刀桿與工件旋轉(zhuǎn)中心垂直，緊固時要施力均勻，避免刀桿受力不平衡而彎曲產(chǎn)生振動。(5)使用減振裝置。4.結束語通過這一系列針對車削過程中產(chǎn)生的不同振動