刀具震動(dòng)影響及如何防止刀體振動(dòng)

在機(jī)床加工中可能存在振動(dòng)震刀情況，致使工件表面有顫紋、光潔度低，從而造成返工呀廢品率高；出現(xiàn)機(jī)床震動(dòng)時(shí)能常從以下方面查找原因：機(jī)床-工件-刀具三個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)或多個(gè)因素導(dǎo)致的剛性不足，都會(huì)引起振刀，該如何排查？

1、從工件方面排查：

（1）細(xì)長(zhǎng)軸類的外圓車削：切削點(diǎn)離夾持點(diǎn)的距離，超過3倍徑則容易產(chǎn)生振刀現(xiàn)象，可以考慮改變工藝；

（2）薄壁零件的外圓車削；

（3）箱形部品（如鈑金焊接結(jié)構(gòu)件）車削；

（4）超硬材質(zhì)切削等都有可能存在震刀。

2、從刀具方面排查：

（1）利用成型刀片進(jìn)行成形車削；

（2）刀具的角度特別是主偏角、后角、前角設(shè)計(jì)是否合理；

（3）刀刃的鋒利程度；

（4）刀尖圓弧半徑是否過大；

（5）切削參數(shù)是否合適。

3、機(jī)床方面排查：

（1）活頂尖伸出過長(zhǎng)；

（2）軸承已受損而繼續(xù)切削；

刀體本身剛性、是否夾緊、延伸過長(zhǎng)、墊片不平；刀具是否磨損、刀尖圓角或修光刃過寬、后角過小、走刀（進(jìn)給量）過大或太小等均可能是產(chǎn)生顫紋的誘因；可適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)速、單刀切削深度、進(jìn)給量等，嘗試排除共振點(diǎn)。

（3）排查活頂尖是不是伸出過長(zhǎng)、軸承是否良好，平面滾動(dòng)軸承組合；也可換用死頂尖，注意中心孔的潤(rùn)滑。

（4）排查尾架頂夾緊情況：夾緊條件下是否左右、上下與機(jī)床主軸不同心；

（5）如果是機(jī)床的尾架部分暫時(shí)無法檢查，可以試著從卡抓端向尾部走刀；反車可以最大程度削除尾端的不給力；

（6）看看主軸如：三抓是否螺旋槽有損壞；

應(yīng)對(duì)振刀的相關(guān)對(duì)策：

 如果主軸瓦已經(jīng)緊固到位、工件也非薄壁空心件或懸伸過長(zhǎng)、卡盤夾緊也沒問題，則采用其他一些抑制振刀的實(shí)用的方法：

（1）減輕造成振動(dòng)的部份的工作重量、慣性越小越好；

（2）針對(duì)振動(dòng)最大的地方予以固定或夾持如：中心架、工作保持器等；

（3）提高加工系統(tǒng)的剛性，如：使用彈性系數(shù)較高的刀柄或使用抗震刀桿，其特殊抗震力可以吸收較大的沖擊力；

（4）從刀片與工作旋轉(zhuǎn)方向下功夫；

（5）從刀具設(shè)計(jì)方面下功夫，刀具鼻端半徑越小越好，以降低切削阻力。側(cè)傾角必須取正值，以使切削方向更近垂直。后傾角最好為正值，惟甚去屑切屑能力相對(duì)變差，因此一般可選用槽形刀以使傾角變?yōu)樨?fù)值，但仍保有正值的切削效果；

而對(duì)于加工深度超6倍徑及以上加工過程中的存在振刀現(xiàn)象，其影響及如何有效防止刀體震動(dòng)？

刀具在加工工件的時(shí)候會(huì)在徑向方向產(chǎn)生一個(gè)分力，在受到力的時(shí)候，如果刀具剛性不足，那么刀體就會(huì)變形，會(huì)往力的方向產(chǎn)出偏差，有一個(gè)位移。刀具有了位移，這樣吃刀深度就變小了，力也就變小了，那么產(chǎn)生的位移也就變小了。產(chǎn)生的位移變小，刀具就向力的反方向移動(dòng)，這樣吃刀深度又變大，同時(shí)切削又變大。當(dāng)?shù)扼w一端固定，而另一端受力時(shí)，則遠(yuǎn)離未固定的一端就會(huì)產(chǎn)生偏移、回彈。這樣在加工過程中，不斷變化的切削力作用到刀具和工件，從而產(chǎn)生震動(dòng)；刀體出現(xiàn)振動(dòng)后常見表現(xiàn)為工件表面產(chǎn)生震紋現(xiàn)象，其主要受刀體本身強(qiáng)度和切削力大小的影響。

如何有效改善和防止刀體振動(dòng)：

對(duì)于刀體本身的強(qiáng)度：刀體越粗且短，則強(qiáng)度越強(qiáng)；相反則強(qiáng)度越小。而實(shí)際加工中對(duì)于加工長(zhǎng)度都有要求，一般標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度工具鋼材質(zhì)即可，對(duì)于懸伸達(dá)6倍徑，則選用整體硬質(zhì)合金刀體較多，能有效提高刀體抗震性，當(dāng)超過6-10倍徑以上則選用阻尼式抗振減震刀桿。

對(duì)于切削力的大小：切削力越小振動(dòng)越小。從刀具角度來講，可選用大前角、小刃口寬度的刀具，關(guān)于刀具刃口寬度如圖：

以上兩種類型的刀片前角分別為20度和24度，刃口寬度分別是0.27 和0.12，當(dāng)前角越大刃口寬度越小意味著刀具越鋒利，切削過程中切削力會(huì)越?。坏毒叩娜锌趯挊O為重要，直接決定編程時(shí)進(jìn)給F的大?。坏毒咧髌堑毒咔邢髁慵倪^程中會(huì)受到軸向和徑向切削力影響。

45°主偏角的刀具，紅色箭頭長(zhǎng)短示意此方向受力的大小，即徑向受力大于軸向受力

上圖為95°主偏角的刀具，紅色箭頭長(zhǎng)短示意此方向受力的大小，即徑向受力小于軸向受力。也就是說，刀具主偏角的大小直接決定徑向切削力的大小，刀具主偏角越大徑向受到的切削力越小，主偏角越小徑向方向受到的切削力越大。如圖所示：

常見的刀具主偏角分別為：90°，75°，45°。主偏角越小徑向受力越大，刀具震動(dòng)趨勢(shì)越大。

當(dāng)加工深度超過6倍徑以上工件加工時(shí)，則對(duì)于刀體的抗震要求較高，選擇一款減震效果好的阻尼刀桿，從而極大減少刀體振動(dòng)。

減振刀桿是一個(gè)被動(dòng)動(dòng)態(tài)減振系統(tǒng)，內(nèi)部有一個(gè)預(yù)調(diào)過的重金屬阻尼單元，由彈性原件支撐在刀柄的腔體內(nèi)。

選用密度最高的物質(zhì)做成阻尼體，這樣可以在有限的空間內(nèi)達(dá)到最大的質(zhì)量，阻尼體的位置在設(shè)計(jì)時(shí)必須盡可能靠近刀柄前端，這樣可以最大化阻尼效果。

而阻尼體也必須經(jīng)過預(yù)調(diào)，以使其自身頻率與整個(gè)刀柄的頻率一致，在加工過程中，刀柄前端刀具發(fā)生的振動(dòng)變形在第一時(shí)間被阻尼體抵消，不會(huì)沿著刀柄向后傳遞，從而減少了整個(gè)刀柄的振動(dòng)變形。

1)減振刀桿采用顆粒阻尼減振系統(tǒng)的防振刀具，它可以在造價(jià)相對(duì)比較低的情況下，實(shí)現(xiàn)較大長(zhǎng)徑比，使加工過程更簡(jiǎn)捷、加工效率更高；

2)減振刀桿可以提高刀具加工的精度、延長(zhǎng)刀具的壽命；

3)同時(shí)利用減振刀具，可以提高表面加工質(zhì)量、大大提高工作效率，特別是在鏜削中運(yùn)用減振刀桿，對(duì)深孔鏜削提高內(nèi)表面質(zhì)量及速度；

相關(guān)產(chǎn)品：雙頭刀桿、非標(biāo)刀桿、上下一體倒角刀桿、鏜孔刀具、盤銑刀、臺(tái)階擴(kuò)孔刀桿、、擴(kuò)孔刀桿等。