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車削加工振刀原因與改善對策
時間:2019-04-29

一般使用車床進行機械加工時,會發生所謂的“振刀”的場合大概有這幾種場合:利用成型刀片進行成形車削;細長圓桿的外圓車削;薄肉圓桿的外圓車削;箱形部品(如鈑金焊接結構件)車削;超硬材質切削;軸承已受損而繼續切削等。


當振刀發生時,刀具、工件與車床的振動往往導致工廠內部有刺耳的噪音,而其振幅大小單邊達數十微米以上,有時其至高達100微米以上。這種振刀不僅造成刀具或工件的夾持變松之外,同時也因其嘈雜的噪音對操作人員造成不良的身心影響,而加工精度也因此無法達成客戶的要求,因此各工具機廠莫不戰戰兢兢地將振刀問題之排除視為莫大的挑戰。

一、基本方法
1.強制振動(ForcedVibration)
這是在斷續切削而導致的強制振動或者是因轉動零件有瑕玼而造成的振動,一般常見的如軸承的損壞而造成的異音或齒輪嚙合不佳以及工件夾持不佳、主軸擺幅過大等現象皆屬此類。
這類問題中,斷續車削屬于加工技術問題,而零件瑕玼即大部分來自于機床的裝配技術及其關鍵零部件的品質控制,而且也與機床結構設計理念有關。其振動的特性與轉數的大小有直接的關聯。

車削

2.自激振動(Self-excitedUibration)
這是因為切削加工時具有周期性的工作凹凸不平特性,造成周期相位的少許錯開而又反復重疊的再生效果所產生的影響,一般又可稱之為“共振”(Resonance),其主因來自于機床結構的自然頻率受到激發或者是工件夾持系統的自頻率過低而受到激發所引起。
由于結構的自然頻率只隨夾持或固定方式的改變而改變,因此振刀發生時,改變切削條件(如改變轉速)往往可以改善切削振動,然而在某些無法改變切削速度的場合(如攻牙或某些材質的切削),往往只有借助于夾持方式的變更,甚至于改變刀具或刀具固定方式才能解決這類問題。

二、抑制振刀的對策
依據研究所得的振刀原理,目前應用于加工現場中有一些比較具體而實用的方法:
1.盡量選擇切削阻抗較小的一切條件,亦即最適當的刀具進給速率與切削速度(或主軸轉速)。
2.調整切削速度以避開共振。
3.減輕造成振動的部分的工作重量,慣性越小越好。
4.針對振動最大的地方予以固定或夾持,如中心架、工作保持器等。
5.提高加工系統的剛性,例如使用彈性系數較高的刀柄或使用加入動態減振器的特殊抗震力,以吸收沖擊能量。
6.從刀片與工作旋轉方向下功夫(工作將刀具下壓同時也增高刀具的穩定性)。
7.改變刀具的外型與進角,例如:鼻端半徑越小越好,以降低切削阻力。側傾角必須取正值,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變差,因此一般可選用槽型刀以使傾角變為負值,但仍保有正值的切削效果。
8.導角越小越好,最好為零。

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