數控機床工（gōng）作振動原因及解決方法

數控（kòng）機床（chuáng）在工作時產生振動，會（huì）直接影響到工件的（de）加工品質，產生明顯的表麵振紋，粗糙（cāo）度增大，工件表麵品質（zhì）惡化。振動嚴重時，甚至使切削加工無法繼續進行，振動中（zhōng）產生的噪聲，還（hái）將（jiāng）危害（hài）到（dào）操作者的身體健康（kāng）。因此，我們應該了解數控車床產生振動的原因，掌握其中規律，並加以限（xiàn）製或消除。

1、振動理論分析

振（zhèn）動一般分為3種：即自由振動、強迫振動和自激振動。

1.1自由振動（dòng）

自由振動（dòng）是物體受到初始激勵(通常是一個脈衝)所引發的一種振動。這種振動靠初（chū）始激勵，一次性獲得（dé）振動能量，曆程（chéng）有限，一般不（bú）會對（duì）數控車床造成破壞。所以一般不考（kǎo）慮自由振動對數控車床的影響（xiǎng）。

1.2強迫振動

物體在持續周期變化的外（wài）力作用（yòng）下產生的振（zhèn）動（dòng），稱為強迫振動，如不平衡、不對中所引（yǐn）起的振動。

衰減（jiǎn）自由（yóu）振動隨時間的推移迅速消失，而強迫振動則不受阻（zǔ）尼的影響，是一（yī）種和激振力（lì）同頻率的振動。由此可見，強迫振動過程，不僅與激振力的性質(激振（zhèn）頻率和振幅)有關，而且與物體的自身固有的特性(質量、彈性剛度、阻尼)有（yǒu）關，這就是強迫振動的特點。

2強迫振動的產生（shēng）原因及（jí）解決方（fāng）法

2.1主（zhǔ）要原因

(1)旋轉零（líng）件質量偏心產（chǎn）生的（de）離心力；

(2)運（yùn）動傳遞過程（chéng）中（zhōng）傳遞零件誤差；

(3)切削過程中的間隙特性。

2.2解（jiě）決方法

(1)減少（shǎo）激振力。如精（jīng）確平衡回轉零部件，將電機轉子、皮帶（dài）輪和卡盤作靜平衡試驗，以提高裝配精度。

(2)提高工藝係統的剛度及阻尼。車床係統剛度和（hé）係統阻尼增加，可提高對振動的抵抗能力（lì），亦可減少振動（dòng）。

(3)調（diào）節係統固有頻率，避免共振的產生。在選（xuǎn）擇轉速時，盡可能使旋轉工件的頻率遠（yuǎn）離機床有關（guān）原件（jiàn）的固有頻率，避開共振（zhèn）區（qū）。

(4)采用減振器或阻尼器。當上（shàng）述方法無效時（shí），可（kě）考慮使用阻尼器或減振器。

3、自激振動產（chǎn）生的原因及解決方法（fǎ）

3.1產生原因

在機械加工過程中，自（zì）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，是振動係統補（bǔ）充了由阻尼作用消耗的能量。當振動運動停止時，該交變（biàn）力也就（jiù）消失了。這種在金屬切削過程中的自（zì）激振動（dòng），一般稱為切削顫振。

特別指出，自激振動發生（shēng）的幾（jǐ）率遠遠高於（yú）強迫振動（dòng）。切（qiē）削相對振動會降低工件已加工的表麵品質，並影（yǐng）響刀具乃至機床的使用壽（shòu）命。尤其現在高精度的數控（kòng）車床的大量使用，由數控車床所保證的工件的高（gāo）精度等指標，將會在顫振發生時變（biàn）得毫無意義。

3.2解決方法

3.2.1提（tí）高係統或夾具與工件（jiàn）的靜態（tài）剛性

(1)安裝（zhuāng）刀（dāo）具（jù）時選取合適的中心高。車（chē）削內孔槽時，刀（dāo）尖點理論上要求與孔的中心（xīn）線一致，但實際（jì）上在安裝（zhuāng）刀具時刀尖點往往（wǎng）在（zài）中心線偏上0．1 mm左右，這主要是刀具（jù）在切削時，刀（dāo）尖點由於受到反作（zuò）用往往下偏移，因此要給其一個補償量。

(2)盡（jìn）可能縮短刀杆的懸伸（shēn）量以提高刀具的剛性（xìng）。當刀杆受力時，會產生彎（wān）曲，會引發（fā）振動，且懸長越長（zhǎng），振動加劇。一般情況下，刀（dāo）具伸出的長度不宜超過刀杆長度的2-3倍，這樣可（kě）以大大提高細長刀杆（gǎn）的抗彎強度。

3.2.2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（zhǔ）偏角、後角等。前角對振動的影響較大，隨著前角的增（zēng）大，振動幅（fú）度也會隨之下降。但在切削速度較高時，前角（jiǎo）對振（zhèn）動的影響將減弱。所以，高速切削時，即使用負前角的刀具（jù），也不致（zhì）產生強烈的振動。如果是主（zhǔ）偏角（jiǎo）增大，切削力將會減少，同時切（qiē）削寬度也減小。隨著主偏角（jiǎo）的增大，振動幅度逐漸減小，但當（dāng）角度大於90°後，振動的幅度又（yòu）會有所增大。對於後角的選擇，可減小到（dào）2°~3°，此時振動有明顯的減弱。也可以在刀具主後角上，磨出一段負（fù）倒棱角，能起到很好的消振作用。

3.2.3提高工（gōng）件係統的抗振性

提高工藝係統的抗振性，是控製和預防自（zì）激（jī）振動的重要措施之一。在工藝係統中，工件係統往往（wǎng）是易於發（fā）生（shēng）振動（dòng）的薄弱（ruò）環節，因此提（tí）高工件係統的抗振性，是非常必要的。

(1)盡可能在接近加工處夾緊工件，使切削力接（jiē）近工（gōng）件夾持處，減少切削力（lì）矩；

(2)沿工件全長（zhǎng）多夾幾點，以減少工件在切削力作用下變形；

(3)車削薄（báo）壁管時，管內灌水、油、石蠟或（huò）裝砂，以提高工件係統的阻尼性能；

(4)提高軸（zhóu）類（lèi）工件頂尖孔的質量；

(5)加工細長軸時采（cǎi）用中（zhōng）心架；

(6)采用（yòng）一種能在刀具（jù）和工件之間實現附加聯係（xì）的裝置，如使用跟刀（dāo）架、跟刀架式刀（dāo）夾以及浮動刀夾，用於鏜刀杆的跟刀架式支撐，這些裝置將明（míng）顯提高係（xì）統的剛度和抗（kàng）振性。

結束語

本文對數控車削過程中產生（shēng）的振（zhèn）動原（yuán）因和基本規律進行（háng）了分析，聯係在實際工作中碰到切削問題，進行具（jù）體分析，抓（zhuā）住主（zhǔ）要矛盾，采（cǎi）取有效的減振措施，可使切削加工中的振動現象明顯減小，大（dà）大提高工件的表（biǎo）麵品質和（hé）機床刀具的工（gōng）藝能力。但是要（yào）完全消除振動現象，還需要進一（yī）步深入研究振動（dòng）機理、尋（xún）找產生振動的原（yuán）因及消除措施。總之，減小振動的方法和措施是（shì）多方麵的，必須要具（jù）體分析。