車床為何會產(chǎn)生振動？介紹幾種消除措施！

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、低頻振動的主要特征

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。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、低頻振動的產(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(yùn)動時，切削力F相離與工件位移方向相同，所做之功為正值，如圖1(a)所示。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(shí)際幾何角度周期性改變、④振動時，刀具對工件相對運(yùn)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(bǔ)充產(chǎn)生自激振動。

三、低頻振動的消除措施

(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。

• 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。
• 適當(dāng)增大刀具前角，可減小Fy力，從而減弱振動。
• 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(shí)際前角減小而后角增大，容易產(chǎn)生振動。
• 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。

②使用*時，*與*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，并注意尾座套筒懸伸不能過長。

③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zui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。

④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。

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。