浅谈一种简单的减振刀杆

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1、浅谈一种简单的减振刀杆【摘要】本文通以刀具振动相关理论为基础，采用LMS振动噪声与模态测试分析系统进行振动分析，改造了一根普通刀杆使其成为具有一定抗振性能的减振刀杆，解决了机加车间刀具颤振引起的工件表面质量难以达到精度指标的实际问题。【关键词】振动减振刀杆颤振表面质量ASimpleReduceVibrationBarLiuYinfeng,WangChunzhou,PengYutao(QiqiharHeavyCNCEquipmentCoip・Ltd.,Qiqihar161005,CIIN)[Abstract]Ba

2、sedonthevibrationtheory,testbarvibrationwithLMSvibrationnoiseandmodaltestanalysissystem.Rebuidaordinarycutterbarintoareducevibrationbarwhichpossessacertainextentfuctionofreducingvibration,solvedtheproblemofworkpiecesurfacequalitytoobadtoreachprecisionparamet

3、erresultedbycutterflutter.[Keywords]VibrationReducevibrationbarFlutterSurfacequa!ity我公司某车间在使用刀杆(

4、仪器分析检测到的高频振动现象是刀杆受切削力作用的强迫振动导致。刀杆、刀具构成了一个振动系统，山于加工过程的连续性，刀具不停的吸收能量，振动得以维持。由于振动的影响，工件表面会产生振纹，粗糙度下降，表面质量达不到检测要求。降低切削力和增加刀杆刚度可以是这种振动幅值降低，但会影响加工效率和提高成本。为了有效地控制振动现象的发生，在刀杆内部再增加一个振动系统作为减振机构，减振机构的振动方向与刀杆振动反向，即可以降低甚至消除刀杆振动。対于图1的减振刀杆，选取减振块的中心所对应刀杆的位置作为研究振动的点，刀杆的质量将被集

5、屮在这一点。可以认为，冇一个质量块等效地加在这一点，等效质量块的质量就是刀杆的当量质量，刀杆在此点的刚度被看作是弹簧的弹性系数。空气摩擦和冷却液的阻尼影响，根据不同的情况，可以取不同的值。当刀杆的振动频率较低时，可以忽略不计；而当刀杆的振动频率较高时，空气阻尼有时可以忽略，但冷却液的阻尼却不可以忽略。综上，减振刀杆在低频振动的情况下，减振刀杆的模型可以简化为如图2所示模型。其中ml为刀杆质量m2为减振块质量，kl为刀杆的刚度，k2为减振子的刚度，C1为系统阻尼，C2减振子的阻尼。则系统的振动方程如下：由于是在空

6、气中加工，系统的阻尼C1可以忽略。各刚度可以通过试验方法测定，通过对减振了的质量，及其阻尼液的型号进行适当调整即可达到减振的效果。确定各参数后系统减振性能随之确定。2振动测试LMSSCADASIII动态采集分析装置基于快速傅立叶变换原理和数字信号处理技术，対输入的传感器信号进行抗混滤波、采样和模数转换等初步处理后进行不丢失数据的连续不间断的存盘记录，同时按不同要求可对信号进行实时与事后的时域分析、时差域分析（相关分析）、频域分析（功率谱、频响函数等）和幅值域分析（直方图、概率密度等）。具有齐全的辅助功能，如加窗

7、、平均、细化、内装信号源等。如图3测试系统框图所示，将三向传感器（灵敏度x向97.8mv/g,y向98.4mv/g,z向94.4mv/g）固定于滑枕端部（刀杆振动强度大及切屑的影响无法安放），经测量电缆把传感器信号传输至LMS釆集系统进行釆集和处理，使用后处理功能观测振动幅值的变化。首先,在SVT125EX10/5Q-NC数控单柱立式车床上对原刀杆及其改制后的减振刀杆进行一组切削试验。切削参数设定为转速lOOrpm,进给量30mm/min,吃刀量2mm,使用LMS系统进行振动测试，对测试数据进行后处理得到的振动

8、幅值数据结果数据见表1。对比发现，减振刀杆加工时的振幅明显大于原刀杆，考虑减振性能应在精加工工序中实现，提高转速至170rpm,降低吃刀量至0.3mm,进给量保持30mm/min,测试的数据见表2。从表2数据可以看出，减振刀杆加工时的振动幅值在三个方向上都比原刀杆低，在精度敏感方向X方向下降一半以上，Y方向降低25%,Z方向降低40%,取得了预期的减振效果。3表面质量检测为了最终检验加