精密數控車床自激振動產生的原因及解決方法

精密數控車床自激振動產生的原因及解決方法

產生原因在機械加工過程中，自激振動是由振動過程本身引起某種切削力的周期性變化，又由這個周期性變化的切削力，反過來加強和維持振動，是振動系統補充了由阻尼作用消耗的能量。當振動運動停止時，該交變力也就消失了。這種在金屬切削過程中的自激振動，一般稱為切削顫振。

特別指出，自激振動發生的幾率遠遠高于強迫振動。切削相對振動會降低工件已加工的表面品質，并影響刀具乃至機床的使用壽命。尤其現在高精度的數控車床的大量使用，由數控車床所保證的工件的高精度等指標，將會在顫振發生時變得毫無意義。

精密數控車床振動產生的解決方法

(1)安裝刀具時選取合適的中間高度。車削內孔槽時，刀尖點理論上要求與孔的中間線一致，但實際上在安裝刀具時刀尖點往往在中間線偏上0.1 mm左右，這主要是刀具在切削時，刀尖點由于受到反作用往往下偏移，因此要給其一個補償量。

(2)盡可能縮短刀桿的懸伸量以提高刀具的剛性。當刀桿受力時，會產生彎曲，會引發振動，且懸長越長，振動加劇。一般情況下，刀具伸出的長度不宜超過刀桿長度的2-3倍，這樣可以大大提高細長刀桿的抗彎強度。

(3)合理選擇刀具的幾何參數。刀具的幾何參數主要有：刀具的前角、主偏角、后角等。前角對振動的影響較大，隨著前角的大，振動幅度也會隨之下降。但在切削速度較高時，前角對振動的影響將減弱。所以，高速切削時，即使用負前角的刀具，也不致產生強烈的振動。如果是主偏角提升，切削力將會減少，同時切削寬度也減小。隨著主偏角的提升，振動幅度逐漸減小，但當角度大于90°后，振動的幅度又會有所提升。對于后角的選擇，可減小到2°~3°，此時振動有明顯的減弱。也可以在刀具主后角上，磨出一段負倒棱角，能起到很好的消振作用。

(4)提高工件系統的抗振性。提高工藝系統的抗振性，是控制和預防自激振動的重要措施之一。在工藝系統中，工件系統往往是易于發生振動的薄弱環節，因此提高工件系統的抗振性，是非常必要的。