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1、第15卷第2期机械研究与应用Vol15No22002年6月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2002206X车削加工中振动产生原因及消除措施121张文东,刘哲,穆宏兵(11青铜峡铝厂第三电解分厂,宁夏青铜峡751603;21兰州工业高等专科学校机械工程系,甘肃兰州730050)摘要:论述了普通车削加工中振动现象及产生原因,并从工件装夹、刀具刃磨、机床调整、切削用量选择等方面提出相应的消除或减小振动的措施。关键词:车削加工;振动现象;振动原因;消除措施中图分类号:TG51文献标识码:A文章编号:100724414(2002)022
2、0021203车削加工中产生振动时,工艺系统的正常切削过变;④振动时,刀具对工件相对运动轨迹是椭圆,因而程受到干扰和破坏,不仅严重恶化加工表面质量,缩引起切削截面周期性变化;⑤工件在前一转时振动所短机床及刀具使用寿命,而且会发出刺耳的噪音,影留下的痕迹,引起了切削截面周期性变化。这5种情响操作者身心健康。通常为了减小振动,不得不降低况都可引起切削力周期性的变化,并使F相离>F趋近。削用量,从而降低了生产效率。所以,分析车削加工这样,在每一振动周期中,切削力对工件(或刀具)所中振动产生的原因并采取相应的措施来消除或减小做之正功总是大于它对工件(或刀具)所做
3、之负功,从振动是非常必要的。而使工件(或刀具)获得了能量补充产生自激振动。1车削加工中振动的主要类型及现象消除机床回转组件和传动系统的振动后,车削振动的主要类型是不随车削速度而改变的自激振动。主要是加工过程中工件系统变形及刀架系统变形而产生的振动频率接近于工件自然频率的低频振动和车刀的变形所产生的振动频率接近于车刀自然频率的高频振动。低频振动的主要特征是:①振动频率低(50～300Hz),振动时发出的噪音低沉;②在工件切削表面留下的痕迹深而宽;③振动比较剧烈,常常使机(a)相离时(b)趋近时图1以工件为分离体分析切削力与工件运动方向的原理图床部件(如尾座
4、、刀架等)松动并使硬质合金刀片碎裂。高频振动的主要特征是:①振动频率高(500～实践表明,这类振动具有3个主要特点,并由此5000Hz),振动产生噪音的调子很高,刺耳;②在工件提出了相应的消振措施。切削表面留下的痕迹细而密;③只是刀具本身在振(1)在低频振动时,主要是由于Y方向的振动引动,而工件及机床部件很平静。[1～3]起了切削力的变化,使得F相离>F趋近而产生了振动。2低频振动产生的原因及消除措施因此,除了增加系统沿Y方向的刚度及阻尼外,设法车削中的低频振动时,通常工件系统和刀架系统减少切削分力Fy以及任何阻止刀具“啃入”工件(即都在振动(但绝大部分
5、情况下工件系统的振动较大,阻止工件与刀具沿Y方向的相对位移)的因素,通常起着主导地位),它们时而相离,时而趋近,产生大小都能减弱或消除振动。相等方向相反的作用力和反作用力。在振动过程中,主要采取下面4种措施。当工件与刀具作相离运动时,切削力F相离与工件位①刀具主偏角(μr角)愈大,Fy力愈小,愈不容移方向相同,所做之功为正值,如图1(a)所示。当工易产生振动。因此,适当增大刀具主偏角,消除或减件趋近刀具时,切削力F趋近所做之功为负值,如图1(b)所示。车削过程中:①切屑与刀具前刀面的摩擦小振动。②适当增大刀具前角,可减小Fy力,从而减弱力;②刀具在切入和
6、退出工件时所遇到的金属硬化程振动。通常采用双前角消振刀,利用第1前面的宽度度不同;③振动过程中刀具实际几何角度周期性改X收稿日期:2001209225作者简介:张文东(19682),男,宁夏中卫人,工程师,主要从事设备维修及管理工作。·21·Vol15No2机械研究与应用第15卷第2期2002206MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2002年6月f来控制刀具和切屑的接触长度,可显著减小切削因此,在这种情况下极易产生振动。例如:在纵走刀力,对抑制振动有良好的效果。第1前角γ1可正可车削时,切深愈大,进给量愈大,主偏角愈小,则切削负
7、(低速时γ1>0,高速时γ1<0),γ1与γ2之间相差截面就愈宽愈薄,愈容易产生振动。因此选择车削速15°,如图2所示。度时应避开出现切削力随速度下降的中速区(切削碳素钢时,速度范围为30～50m/min),同时减小车削背吃力量,适当增大进给量和减小切削深度也有助于抑制振动。(3)工件系统和刀架系统的刚度不足是产生低频振动的主要原因,可采取下面的措施消除或减小振动:图2双前角消振车刀①用三爪或四爪夹紧工件时尽可能使工件回转中心和主轴回转中心的同轴度误差最小,避免工件倾③刀具后角太大或刀刃过分锋利,刀具易啃入工斜而断续切削或不均匀切削造成切削力的周期性变件
8、,容易产生振动。而当刀具适当钝化后,其后刀面化所产生的振动。有阻止刀具“啃入”工
