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車床為何會產(chǎn)生振動呢？

車削加工中常見的故障之一就是振動。當(dāng)車床產(chǎn)生振動時，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。

一.低頻震動的主要特征

 

1.消除機(jī)床回轉(zhuǎn)組件和傳動系統(tǒng)的振動后，車削振動的主要類型是不隨車削速度而改變的自激振動。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)生的低頻振動的產(chǎn)生原因及其消除措施。

低頻振動的主要特征是：

①振動頻率低(50～300Hz)，振動時發(fā)出的噪音低沉；

②在工件切削表面留下的痕跡深而寬；

③振動比較劇烈，常常使機(jī)床部件(如尾座、刀架等)松動并使硬質(zhì)合金刀片碎裂。

二.低頻震動的產(chǎn)生原因

 

車削中的低頻振動時，通常工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)都在振動(但絕大部分情況下工件系統(tǒng)的振動較大，起著主導(dǎo)地位)，它們時而相離，時而趨近，產(chǎn)生大小相等方向相反的作用力和反作用力。在振動過程中，當(dāng)工件與刀具作相離運動時，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，切削力F趨近所做之功為負(fù)值。

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所遇到的金屬硬化程度不同；

③振動過程中刀具實際幾何角度周期性改變；

④振動時，刀具對工件相對運動軌跡是橢圓，因而引起切削截面周期性變化；

⑤工件在前一轉(zhuǎn)時振動所留下的痕跡，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)獲得了能量補充產(chǎn)生自激振動。

 

三.低頻震動的消除措施

 

1.在低頻振動時，主要是由于Y方向的振動引起了切削力的變化，使得F相離>F趨近而產(chǎn)生了振動。

主要采取下面4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。因此，適當(dāng)增大刀具主偏角，消除或減小振動。

②適當(dāng)增大刀具前角，可減小Fy力，從而減弱振動。

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。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。

④車削時刀尖位置過低(低于工件中心)或在車床上鏜孔時刀尖位置過高，都會使得刀尖實際前角減小而后角增大，容易產(chǎn)生振動。

⑤刀架系統(tǒng)如果具有負(fù)剛度時，容易“啃入”工件產(chǎn)生振動。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。

 

 

2.車削過程中產(chǎn)生寬而薄的切屑時，Y方向的振動引起了切削力的變化，當(dāng)切削截面寬而薄時，Y方向的振動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。例如：在縱走刀車削時，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。因此選擇車削速度時應(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，速度范圍為30～50m/min)，同時減小車削背吃力量，適當(dāng)增大進(jìn)給量和減小切削深度也有助于抑制振動。

 

 

3.工件系統(tǒng)和刀架系統(tǒng)的剛度不足是產(chǎn)生低頻振動的主要原因，可采取下面的措施消除或減小振動：

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(xì)而長且容易變形彎曲產(chǎn)生振動的工件時，采用彈性及輔助支承的同時加冷卻液冷卻減小工件的熱膨脹變形。

③裝夾工件時，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、跟刀架及等輔助支承來增加工件的剛度。

④使用時，與頂孔應(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，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，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。

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)間隙避免刀架移動時出現(xiàn)爬行，造成刀架系統(tǒng)的振動。

⑦每次轉(zhuǎn)動方刀架使刀具轉(zhuǎn)到所需位置時，應(yīng)壓緊并固定方刀架，避免方刀架松動降低刀架系統(tǒng)剛度產(chǎn)生振動。

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