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[转载文章] 什么是数控加工振刀?应该如何避免?

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发表于 2018-3-17 15:33:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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振刀的一些基本原因都有些什么?

在这之前呢,先来做一下刀具加工时的力学解析:
刀具在加工工件的时候会在径向方向产生一个分力,而整个刀具系统就是一个刀体。所以在受到力的时候这个刀体就会变形,会往力的方向产出偏差,有一个位移,这样加工深度就变小了,力就变小了。位移就会变小,刀体就向力的反方向移动。这样切深又变大了,力也大了,刀体又向力的方向动。如此反复就形成了振动。

上面说的有点绕,一句话:所谓振刀,加工过程中变化的切削力作用到刀具和工件,从而产生振动。

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那么我们可以看到,产生振动有三个相关的因素:

一:刀体本身的强度。
二:切削力的大小。
三:工件的强度(工件也会产生位移)

刀体本身的强度:这个好理解,越粗越短强度就越大,所以你想往这个方向上解决振动问题,那么就把刀体往短,往粗了弄,那一定会解决问题的。如果加工度长度有要求,那也要注意下面的问题。

钢制刀杆伸出长度控制在3倍径以下。
重金属刀杆伸出长度控制在5倍径以下。
如果还要长可以使用减震刀杆

切削力:这个更好理解了,切削力越小振动越小。所以如果你想从这个方向上解决振动问题,那么你就使用更大的前角,更小的刃口宽度,减少减小进给等等,能够减少切削力的办法都可以。


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你看方法简单吧。当然也有难的,下面说点稍微难的,影响振动的还有一个因素就是振频。振频通俗一点解释就是~~切削过程中零件或刀具或机床的振动频率相同,随即产生共振。

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振频分为高频、中频、低频(辨别方法如下表:)

高频振动:声音类似哨音 ,小直径细长刀杆或者薄壁工件进行高转速切削容易产生,加工出来的零件表面质量类似起皱的丝绸。

中频振动:类似汽车笛声,中等直径铣刀杆中低转速,刀杆长径比超过5,刀杆振动,加工出来的零件表面质量类似鱼鳞。

低频振动:类似蛙鸣,大型结构工件产生自振,如大的壳体.若是刀杆同时振动,可能是刀头过重而且刀杆连接部位配合不好,同时刀杆总长超长,转速通常较低,加工出来的零件表面质量类似鱼鳞但是之间的波纹很大又平缓

怎么从振频的角度上解决振动问题呢?就是错峰,就是机床在这个频率上浪,刀具就要在另外一个频率上浪。车削还好,因为就一个刀片,振频的问题基本都是机床和工件产生的,没有太好的办法解决,只能从上面说的两个方面去下手。铣刀就不一样了,刀片有很多齿,刀具自己就产生一个频率,所以如果铣刀振刀,可以改成不等分的铣刀试试,效果就会好很多。

还有一种振刀是因为你切深太小产生的。比如刀片0.8的圆角,你切深只有0.1,那估计也会产生振刀。因为这个时候刀具不是在切削而是在磨削,那就会产生振动。所以加工的时候一定要看看刀片各个方面和加工参数是不是合适。一般来说,切深要大于刀片圆角的1/3,切深要大于刀片的刃口宽度。只要满足上面这两个条件基本这种振动就不会有了。所以加工越浅圆角就要越小。

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加工中有了振动,哪怕是微小的振动,会对产品质量,刀具寿命影响很大。
  
解决加工中振刀是比较费麻烦的,牵扯很多方面,比如刀具,机床,零件装夹,编程等等。但麻烦不代表没有方法,方法还是有的,具体什么方法呢?
  
最简单的方法是:调整加工参数。
  
当我们加工零件时候,零件出现振纹,首先想到的是调整切削参数,比如减低切削线速度等。
  
今天这篇文章主要从刀具角度来讲解如何解决铣削加工中的振刀。在选刀的时候就把潜在的振动因素解决掉,这个比加工中出现振动然后在想解决办法更重要。

分享3个观点:

1,能选择粗的刀杆就选择粗的,能悬深短点就尽量短点,毕竟越粗越短刀具强度就越大,这也做的好处不仅能减小铣削过程中的振动,对刀具寿命以及加工效率提高有明显效果。

2,主偏角 :主偏角决定了刀具的受力方向。清风我给大家一条总结性的结论:主偏角越大轴向受力越小,径向受力越大。

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如上图主偏角为90°铣刀,切削过程中轴向受力小,这也是为什么铣削薄壁零件(作用力与反作用力),为了防止零件变形或振动,而采用较大的主偏角刀具。上图主偏角为10°铣刀,轴向受力大,径向受力小,如果刀具悬深长,因此为了提高加工稳定性而采用小的主偏角。

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3,齿数
  
齿数的多少直接影响切削力的大小。给大家一条总结性的结论:刀具齿数越多,切削力越大。


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为了提高加工效率,尽可能选择多齿刀具,齿多进给F大。但是在不稳定的工况下如零件刚性不足,刀具悬深长等,为了减低切削力,尽量选择疏齿刀具。

刀具方面还有很多需要注意的,对铣削过程中振动,选刀的时候上述三点效果简单直接,亲测有效。

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