在机械加工中孔的加工尤为重要,约占整个加工工作量的1/4,其中深孔加工又是内孔加工中的难点。深孔加工中因为刀具悬深太长,势必会引起各种振动,影响被加工产品的质量和效率,给客户带来许多加工烦恼。今天跟大家分享一些造成切削振动的因素以及如何预防;
1.简析切削振动
一. 切削振动的原因
1)工艺系统刚性不足导致其固有频率低;
2)切削产生了一个足够大的外激力;
3)外激力的频率与工艺系统的固有频率相同,产生共振。
二. 振动的分类
强迫振动:振动来自非切削因素(基础、间隙,轴承等),与刀具切削无关,不伴随噪音,是强迫振动,我们松德的阻尼减振刀具有所抑制,但不能彻底解决;
自激振动:只有在刀具进行切削时,切削力激励才产生,主要表现为工件被加工表面有振纹,并伴随低频噪音,是自激振动,一般称为切削振动;通常发生在长悬臂刀杆的镗削和铣削,薄壁件的切削加工,细长杆的车削等等。我们松德的阻尼减振刀具主要解决此类振动问题;
三. 机械加工过程中振动的危害
1)振动会在工件加工表面出现振纹,降低了工件的加工精度和表面质量,低频振动时会产生波度;
2)振动会引起刀具崩刃/打刀等现象并加速刀具的磨损;
3)振动使机床夹具连接部分松动,影响运动副的工作性能,并导致机床丧失精度;
5)影响生产效率
四. 解决刀具振动的方法
1)减小切削力至最小,如:调整合理的切削参数、更换更锋利的刀片等。
2)尽量增强刀具系统或者夹具与工件的静态刚性,如:使用硬质合金、重金属刀杆等。
3)人为制造一个振动去打乱外激切削力的振频,从而消除刀具振动。如:我们松德的阻尼减振刀具附加的减振系统。
2. 影响因素及如何预防
一说到切削加工中受哪些因素的影响大家肯定第一时间会想到切削三要素(切削速度/进给量/切削深),但这些因素都是可以根据刀具的实际加工工况来调整,而以下是我们在选择刀具时必须考虑的受影响因素;
1. 刀杆的影响及选择
刀杆的材质直接影响的是材料的弹性模量及刚性.目前常用的车刀刀杆材质及长径比如下,选择适合的刀杆:
松德刀具为内孔的深孔/深腔加工提供特殊的阻尼减振车刀系列产品,刀杆内置有“实时响应”的阻尼器模块,作为深腔车削解决方案。这一独特的模块式阻尼机构,有高密度抗振阻尼材料及支撑橡胶弹簧组成,该橡胶弹簧由阻尼油包裹,阻尼油从加工过程产生的振动中吸收能量,并通过中心冷却通道释放能量(动能转换成热能),从而消除切削时产生的振动。
2.选择正确的刀杆装夹方式
内孔车杆的装夹对防止或减轻振动也是十分重要的。首先是装夹长度,内圆车刀杆的可靠装夹长度推荐如下:刀杆直径大于等于25mm,刀杆长径比在3-4倍径时,刀杆最短夹持长度是3倍直径。如刀杆长径比大于5倍径时,要求最短装夹长度是4倍直径。
图为两种内孔车刀的装夹方式。图a是用螺钉直接压住压力面,图b是通过开口夹套夹紧刀杆。螺钉压紧的方式刀杆和孔的接触面积非常小,刀杆的稳定性较差,比较容易出现振动,开口夹套的方式则是整个夹套紧紧地环抱住刀杆,刚性大大加强,抗振性能就好许多。
3.刀片的选择
1)使用大主偏角和正前角刀具
2)建议使用与加工工况匹配的刀尖圆角,并优先选择刀尖角角度更小的刀片
3)使用正前角槽型
4)切削深度应大于刀尖半径
3. 松德阻尼减振刀具原理
阻尼减振刀具原理(车削刀具为例)
减振刀具经过一段时间的发展,已经达到一个全新的技术水平,我们在设计和应用减振技术时,结合了大量的专业知识和经验。我们增加了一些设计和制造元素,有助于更好更精确地将振幅减至最低。也就是说,能更准确地确定不同领域的振动类型,更重要的是有效地消除这些振动,为客户提供更高效的加工刀具。
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