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老司机揭秘:数控车床在加工过程中产生振动的原因及解决方案

[ 发布日期:2018-08-03 10:50:26 点击:590 来源:洛阳瑞伦商贸有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]
  数控车床在加工过程中有时可能会有振动的现象产生,振动产生之后会造成工件表面有颤纹,返工率、废品率高,伴有震刀打刀现象。数控车床振动一般分为三种:自由振动、强迫振动和自激振动。那么针对这一现象洛阳瑞伦商贸的师傅经过多年的经验总结出以下几种原因及解决的方法,希望能对大家有所帮助。
  一、自由振动
  自由振动是物体受到初始激励(通常是一个脉冲)所引发的一种振动。这种振动靠初始激励,一次性获得振动能量,历程有限,一般不会对数控车床造成破坏。所以一般不考虑自由振动对数控车床的影响。
  二、强迫振动
  物体在持续周期变化的外力作用下产生的振动,称为强迫振动,如不平衡、不对中所引起的振动。
  主要原因
  (1)旋转零件质量偏心产生的离心力;
  (2)运动传递过程中传递零件误差;

  (3)切削过程中的间隙特性。

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  解决方法
  (1)减少激振力。如精确平衡回转零部件,将电机转子、皮带轮和卡盘作静平衡试验,以提高装配精度。
  (2)提高工艺系统的刚度及阻尼。车床系统刚度和系统阻尼增加,可提高对振动的抵抗能力,亦可减少振动。
  (3)调节系统固有频率,避免共振的产生。在选择转速时,尽可能使旋转工件的频率远离机床有关原件的固有频率,避开共振区。
  (4)采用减振器或阻尼器。当上述方法无效时,可考虑使用阻尼器或减振器。
  三、自激振动
  自激振动是在没有外力作用下,由系统自身原因所产生的激励而引起的振动。自激振动是一种比较危险的振动,设备一旦发生自激振动,会使设备运行失去稳定性。
  产生原因

  在机械加工过程中,自激振动是由振动过程本身引起某种切削力的周期性变化,又由这个周期性变化的切削力,反过来加强和维持振动,是振动系统补充了由阻尼作用消耗的能量。当振动运动停止时,该交变力也就消失了。这种在金属切削过程中的自激振动,一般称为切削颤振。

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  特别指出,自激振动发生的几率远远高于强迫振动。切削相对振动会降低工件已加工的表面品质,并影响刀具乃至机床的使用寿命。尤其现在高精度的数控车床的大量使用,由数控车床所保证的工件的高精度等指标,将会在颤振发生时变得毫无意义。
  解决方法
  (1)安装刀具时选取合适的中心高。车削内孔槽时,刀尖点理论上要求与孔的中心线一致,但实际上在安装刀具时刀尖点往往在中心线偏上0.1 mm左右,这主要是刀具在切削时,刀尖点由于受到反作用往往下偏移,因此要给其一个补偿量。
  (2)尽可能缩短刀杆的悬伸量以提高刀具的刚性。当刀杆受力时,会产生弯曲,会引发振动,且悬长越长,振动加剧。一般情况下,刀具伸出的长度不宜超过刀杆长度的2-3倍,这样可以大大提高细长刀杆的抗弯强度。
  (3)合理选择刀具的几何参数。刀具的几何参数主要有:刀具的前角、主偏角、后角等。前角对振动的影响较大,随着前角的增大,振动幅度也会随之下降。但在切削速度较高时,前角对振动的影响将减弱。所以,高速切削时,即使用负前角的刀具,也不致产生强烈的振动。如果是主偏角增大,切削力将会减少,同时切削宽度也减小。随着主偏角的增大,振动幅度逐渐减小,但当角度大于90°后,振动的幅度又会有所增大。对于后角的选择,可减小到2°~3°,此时振动有明显的减弱。也可以在刀具主后角上,磨出一段负倒棱角,能起到很好的消振作用。

  (4)提高工件系统的抗振性。提高工艺系统的抗振性,是控制和预防自激振动的重要措施之一。在工艺系统中,工件系统往往是易于发生振动的薄弱环节,因此提高工件系统的抗振性,是非常必要的。

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