銑削振動(dòng)的分析和解決方案分析課件

切削振動(dòng)的原因刀具在切削工件時(shí)發(fā)生振動(dòng)需要有下面三個(gè)條件同時(shí)存在：1、包括刀具在內(nèi)的工藝系統(tǒng)剛性不足，導(dǎo)致其固有頻率低；2、切削產(chǎn)生了一個(gè)足夠大的外激力；3、這個(gè)外激力的頻率與工藝系統(tǒng)的固有頻率相同，隨即產(chǎn)生共振。1切削振動(dòng)的原因刀具在切削工件時(shí)發(fā)生振動(dòng)需要有下面三個(gè)條件同時(shí)機(jī)夾刀片車鏜刀與銑刀的切削振動(dòng)條件2機(jī)夾刀片車鏜刀與銑刀的切削振動(dòng)條件2機(jī)夾刀片車鏜刀與銑刀的切削振動(dòng)條件3機(jī)夾刀片車鏜刀與銑刀的切削振動(dòng)條件3切削振動(dòng)的三個(gè)分類4切削振動(dòng)的三個(gè)分類4振動(dòng)不嚴(yán)重時(shí)，用調(diào)整切削參數(shù)的方法。調(diào)整切削參數(shù)只對(duì)切削振動(dòng)不嚴(yán)重的刀具可能有效。一般的調(diào)整方法如下：降低刀具或者工件的回轉(zhuǎn)速度；減小切深并提高銑刀的走刀量；內(nèi)螺紋的車削產(chǎn)生振動(dòng)，可將完成螺紋車削的進(jìn)刀步驟減少1至2刀。5振動(dòng)不嚴(yán)重時(shí)，用調(diào)整切削參數(shù)的方法。調(diào)整切削參數(shù)只對(duì)切削振動(dòng)從四個(gè)方面考慮減振：降低切削力；應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差；提高刀具系統(tǒng)的剛性；刀具減振。6從四個(gè)方面考慮減振：61、降低切削力——

使用鋒利的刀片。非涂層刀片通常比涂層刀片要鋒利即便是涂層刀片，物理涂層（PVD）也比化學(xué)涂層（CVD或MTCVD）的刃口更鋒利判斷刃口的鋒利度可以從它在指甲蓋上是否劃出成形的屑來(lái)判斷刃口的鈍化半徑通常在35u到75u之間71、降低切削力——

使用鋒利的刀片。非涂層刀片通常比涂層刀片1、降低切削力——

使用正前角和大后角的刀片配以輕快的斷屑槽。pos.neg..這樣的刀片在鏜削或銑削中的切削楔入角最小，切削當(dāng)然輕快。在車削與鏜削中，7度和11度后角是最常見的刀片，刀片為螺釘夾持的最多；在20mm以下的孔鏜削中，即便不存在振動(dòng)問(wèn)題，也通常選擇11度后角的刀片，例如山特維克可樂(lè)滿的TPMT,DPMT,VCEX的刀片（V型刀片后角為7度或11度）。后角以7或11度后角刀片為主要推薦，因?yàn)樗鼈兪荌SO標(biāo)準(zhǔn)刀片，不同廠家的刀片可以互換；車刀片適用于鏜削加工，現(xiàn)代機(jī)夾車刀片按照粗精加工分為不同的斷屑槽槽型，比如像可樂(lè)滿刀片槽型PF,KM,MF,KR等，其中的第二位表示刀片適合的加工，F(xiàn)表示Finishing為精加工，這是適合做減振鏜削的刀片，當(dāng)然刀片應(yīng)該配以刃口耐沖擊的材質(zhì)才可以，比如PF-4225,PF-4035,WK-4225等等。81、降低切削力——

使用正前角和大后角的刀片配以輕快的斷屑1、降低切削力——

切深一定時(shí)，使用小的刀尖圓弧半徑。比如刀片的刀尖角為0.8mm不變時(shí)，隨著刀片切深的增加，細(xì)長(zhǎng)的鏜刀或銑刀桿振動(dòng)傾向在切深ap和刀尖圓弧半徑（r=0.8mm)相等時(shí)最大，當(dāng)切深ap大于刀尖半徑r后，刀桿的振動(dòng)反而被抑制；圖中的

R代表鏜桿的彈變，可以看出當(dāng)切深ap與等于刀尖圓弧半徑時(shí)彈變最大，而且隨著切深增加彈變不會(huì)再增加，因?yàn)閺较蚯邢髁CN在ap=r時(shí)最大，ap再增加只會(huì)增加軸向抗力，而軸向抗力不是細(xì)長(zhǎng)刀桿產(chǎn)生振動(dòng)彈變的原因，反過(guò)來(lái)還會(huì)使刀桿保持穩(wěn)定。91、降低切削力——

切深一定時(shí)，使用小的刀尖圓弧半徑。比如刀2、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

細(xì)長(zhǎng)桿的銑刀，圓刀片銑刀最有利于消振。銑刀與鏜刀相反，主偏角越接近90度徑向切削力越大，刀桿振動(dòng)越大。所以在模具深孔型腔的面銑削加工中通常選用45度主偏角銑刀，如果切深小于1mm常采用圓刀片銑刀或者球刀。R200銑刀直徑80mm，刀片直徑16mm，PM槽型，4030刀片材質(zhì)，切深2mm，每齒走刀0.3mm,銑寬60mm，銑削速度180m/min銑削，HB220的45鋼，無(wú)任何振動(dòng)。102、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

細(xì)長(zhǎng)桿的銑刀，圓刀片銑刀最有利于2、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

細(xì)長(zhǎng)桿立銑刀銑削深型腔時(shí)，采用插銑。插銑就是刀具象鉆頭一樣軸向進(jìn)刀。當(dāng)銑削深的型腔時(shí)，通常長(zhǎng)桿的懸伸大于3倍的刀桿直徑，我們推薦使用軸向進(jìn)刀的插銑方法。立銑刀刀片刃口有一定的徑向切削刃，刀具供應(yīng)商能提供此刀具在插銑時(shí)的最大吃刀寬度。112、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

細(xì)長(zhǎng)桿立銑刀銑削深型腔時(shí)，采用插2、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

薄壁工件的銑削用90度主偏角的刀具。薄壁工件銑削發(fā)生振動(dòng)的原因完全來(lái)自于工件，這種工件一般是箱式或者碗式零件。改善工件夾持。如：增加合適的輔助支撐點(diǎn)，在夾具和機(jī)床工作臺(tái)面之間加裝一層木板，用粗大的橡皮條或者彈簧勒在殼體的外面，在箱體內(nèi)部充滿濕沙子等等，奇思妙想不一而足。在銑削薄腹板時(shí)，推薦使用90度面銑刀以減小對(duì)腹板的軸向切削力。90的主偏角銑刀比如CoroMill390刀體，配以輕快的切削刃口刀片和正前角槽型的刀片，切削力最為輕快。122、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

薄壁工件的銑削用90度主偏角的刀2、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

銑削力的方向與工件的夾持力方向一致。合理安排走刀的工藝路線對(duì)于銑削加工非常重要。銑削有順銑和逆銑之分，傳統(tǒng)的銑削理論將逆銑有利于減少銑削振動(dòng)，其實(shí)是指有利于抑制絲杠的間隙產(chǎn)生的振動(dòng)。如今的銑削設(shè)備大都安裝了滾珠甚至滾柱絲杠，所以逆銑消振的意義不大。無(wú)論是順銑還是逆銑只要銑削力的方向與工件的夾持方向一致就有利于消除彎板類零件的振動(dòng)。132、如何應(yīng)對(duì)系統(tǒng)剛性差——

銑削力的方向與工件的夾持力方向一3、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

提高刀桿的靜態(tài)剛性。最為簡(jiǎn)單明了的做法是加大刀桿的直徑，將外伸刀桿的懸伸做到最短如果鏜刀的刀尖產(chǎn)生160公斤的切削力，直徑32毫米的鏜刀桿懸伸320毫米時(shí)產(chǎn)生的刀桿前端彈變?yōu)?.6毫米，是同樣這根刀桿懸伸128毫米時(shí)產(chǎn)生彈變的16倍！如果鏜刀的刀尖產(chǎn)生160公斤的切削力，直徑32毫米的鏜刀桿懸伸320毫米時(shí)產(chǎn)生的刀桿前端彈變?yōu)?.6毫米，若把直徑增粗到40毫米則端部彈變減小到0.64毫米！143、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

提高刀桿的靜態(tài)剛性。最為簡(jiǎn)單明了提高刀桿的靜態(tài)剛性(StaticToughness)有時(shí)候因?yàn)榧庸さ目仔螤钐厥猓枰O(shè)計(jì)特殊斷面的刀桿來(lái)保證刀桿在切削力方向剛性最強(qiáng)。15提高刀桿的靜態(tài)剛性(StaticToughness)有時(shí)候因使用整體硬質(zhì)合金或重金屬刀桿

提高刀桿的靜態(tài)剛性(StaticToughness)很多刀具廠商都制作整體硬質(zhì)合金刀桿或重金屬刀桿，因?yàn)檫@些材料的抗壓強(qiáng)度大，合金鋼的抗壓強(qiáng)度(compressivestrength)為210Gpa，而整體硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度為900Gpa，是鋼刀桿強(qiáng)度的2.5倍。重金屬是一種高比重的合成材料，淬火之前很軟容易切削成型，成型后可以淬硬，但是它的減振效果不如整體硬質(zhì)合金刀桿。16使用整體硬質(zhì)合金或重金屬刀桿

提高刀桿的靜態(tài)剛性(Stati3、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

改善刀桿的夾持方法。第一種方法先鏜出與刀桿為過(guò)渡配合的孔，若是刀桿直徑較大,比如80毫米，則將孔一側(cè)銑開。側(cè)面的夾緊螺釘中要有兩個(gè)頂絲，利于大徑較重的刀桿裝配，其余的為刀桿夾緊螺栓。小直徑鏜桿則選用Easy-Fix夾套夾持。第二種和第三種方法刀桿與定位面只能產(chǎn)生線接觸，在刀具振動(dòng)時(shí)相對(duì)晃動(dòng)，另外螺釘與刀桿接觸部位壓力與壓強(qiáng)太大，重金屬或者硬質(zhì)合金刀桿在振動(dòng)時(shí)易在這些點(diǎn)發(fā)生斷裂。173、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

改善刀桿的夾持方法。173、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

選用好的刀具接口加工中心的傳統(tǒng)7:24刀柄系統(tǒng)在長(zhǎng)懸臂刀具加工時(shí)的抗振性能不如HSK和Big-Plus刀柄。加工中心的回轉(zhuǎn)刀具(RotatingTools)分為整體式刀柄和模塊式組合刀柄兩種，模塊式刀柄不一定比整體式刀柄的剛性差，只要刀柄的模塊化接口是先進(jìn)的短錐大端面雙定位面系統(tǒng)，山特維克可樂(lè)滿的Capto刀柄模塊系統(tǒng)是其中的代表，它的+/2um的重復(fù)定位精度和完美的抗彎與抗扭特性使刀柄系統(tǒng)剛性得以保持，因?yàn)榱己玫慕M合性，倒錐型刀柄最大限度的提高了銑鏜刀具的抗彎性能，并且為可樂(lè)滿的多家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手選為自己的刀具接口。183、提高刀具系統(tǒng)的剛性——

選用好的刀具接口加工中心的傳統(tǒng)74、減振方法

面銑刀采用疏齒不等距銑刀來(lái)減小銑削振動(dòng)?！褒X”指刀片。同樣直徑的面銑刀比如100毫米，那么5個(gè)刀片的刀盤肯定比10個(gè)刀片的銑刀產(chǎn)生的銑削力小50%。其實(shí)5個(gè)刀片的100毫米刀盤相對(duì)于10個(gè)刀片的刀盤既為疏齒刀盤，如果刀片之間的間隔是不等的即為疏齒不等距銑刀，這種面銑刀不僅切削力小而且是沒有固定頻率去刺激工藝系統(tǒng)發(fā)生共振。還可以通過(guò)拆除現(xiàn)有刀盤上的刀片數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)疏齒銑削，但是要注意不能只摘除其中的某一兩個(gè)刀片，這樣的結(jié)果會(huì)使其相隔刀片因每齒走刀量翻倍而造成刃口崩碎。正確的拆除辦法是拆掉一半的刀片，所以在購(gòu)買面銑刀時(shí)盡量避免奇數(shù)齒刀盤。194、減振方法

面銑刀采用疏齒不等距銑刀來(lái)減小銑削振動(dòng)?！褒X”4、減振方法

提高刀具的動(dòng)態(tài)剛性—被動(dòng)阻尼避振刀桿

我們可以看出，加工中心的鏜削和銑削系統(tǒng)要比內(nèi)孔車削受力復(fù)雜的多，單靠搜索結(jié)點(diǎn)的安全性，降低切削力或者單純提高刀體的靜態(tài)剛性很難解決振動(dòng)問(wèn)題，而且上面兩種辦法都會(huì)降低生產(chǎn)效率，犧牲刀片刃口的安全性，如果生產(chǎn)任務(wù)要求我們高效安全地進(jìn)行更深的孔或腔體的加工，而且重復(fù)生產(chǎn)的操作性要強(qiáng)，解決這一瓶頸的辦法就是采用阻尼避振刀桿。204、減振方法

提高刀具的動(dòng)態(tài)剛性—被動(dòng)阻尼避振刀桿

我們可以4、減振方法

提高刀具的動(dòng)態(tài)剛性—什么時(shí)候用阻尼避振刀桿？214、減振方法

提高刀具的動(dòng)態(tài)剛性—什么時(shí)候用阻尼避振刀桿？2