關于加工中心在切削過程中出現(xiàn)振動的原因分析
2021年04月20日 10:49點擊:887來源:安徽新諾精工股份有限公司>>進入該公司展臺
加工中心在目前工業(yè)生產業(yè)是應用非常廣泛的數(shù)控機床之一,這是一種功能較全的數(shù)控機床,集銑削,鏜削等*功能于一體,具有多種加工工藝,它的發(fā)展代表了一個國家制造業(yè)的水平。
加工中心是數(shù)控機床的一種,是將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能組合起來,并裝有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控鏜銑床。
加工中心在切削過程中出現(xiàn)的振動有兩大類:強迫振動和自激振動。
1.強迫振動
強迫振動是由外界的周期性干擾力的作用而引起的振動。如機床上旋轉部件因不平衡,當其轉動起來以后產生的離心力對系統(tǒng)進行激勵,以及外界振動通過地基傳給工藝系統(tǒng),導致工藝系統(tǒng)產生強迫振動。
1)強迫振動的振源
強迫振動的振源有來自機床內部的機內振源和來自機床外部的機外振源兩大類。機外振源甚多,但他們都是通過地基傳給機床的。機內振源主要有:
(1)電機的振動;
(2)高速旋轉件不平衡引起的振動;
(3)傳動機構缺陷引起的振動,如齒輪的側隙,皮帶張緊力的變化等;
(4)切削過程中的沖擊引起振動;
(5)往復運動部件的慣性力引起的振動。
2)強迫振動的特征
(1)機械加工過程中的強迫振動,只要干擾力存在,就不會被衰減;
(2)強迫振動的頻率等于干擾力的頻率;
(3)在干擾力頻率不變的情況下,干擾力的幅值越大,強迫振動的幅值將隨之增大。
3)減少強迫振動的途徑
(1)對工藝系統(tǒng)中的回轉零件進行平衡處理;
(2)提高工藝系統(tǒng)中傳動件的精度,以減小沖擊;
(3)提高工藝系統(tǒng)的剛度;
(4)隔振,即隔離機外振源對工藝系統(tǒng)的干擾。
4)機械加工過程中強迫振源的解決方法:
對于強迫振動,可通過振動測試試驗,進行相應的頻譜分析,然后在工藝系統(tǒng)內部和外界環(huán)境中尋找相同的頻率(或倍率)的振源,從而確定干擾源,根據(jù)具體情況進行具體分析,制定解決辦法。對于工藝系統(tǒng)內部的振源,??梢酝ㄟ^對回轉體的靜、動平衡的方法得到解決,或采用阻尼減震裝置予以解決。對工藝系統(tǒng)外部的振源,主要是采取隔振措施,如隔振地基、隔振墊鐵等。此外,還可根據(jù)強迫振動的特性,在工藝系統(tǒng)各部件的設計中使其固有頻率遠離干擾源頻率。
2、自激振動
(1)自激振動原因
自激振動是在振動過程中,由于刀具與工件之間相對位置變化而引起切削力的周期性變化,又由這個周期性變化的力反過來作用于工藝系統(tǒng),補充了系統(tǒng)中阻尼所消耗的能量,使振動得以維持甚至加強的振動。從振動理論上講,由機床、夾具、刀具和工件所構成的工藝系統(tǒng)為振動系統(tǒng),在振動過程中,由于刀具相對工件背吃刀量的變化,引起切削力的變化,使得系統(tǒng)獲得能量,在抵消系統(tǒng)內消耗的能量后,將余下能量轉變?yōu)榫S持系統(tǒng)振動的交變力(調節(jié)系統(tǒng))。調節(jié)系統(tǒng)在切削過程產生交變力并可自動調節(jié)送往振動系統(tǒng)的能量。振動系統(tǒng)的振動控制著調節(jié)系統(tǒng),而調節(jié)系統(tǒng)反過來控制著振動系統(tǒng)的振動。
(2)自激振動的特征
與強迫振動相比,自激振動具有以下特征:
(1)機械加工中的自激振動是在沒有周期性外力(相對于切削過程而言)干擾下所產生的振動運動,這一點與強迫振動有原則區(qū)別。維持自激振動的能量來自機床電動機,電動機除了供給切除切屑的能量外,還通過切削過程把能量輸給振動系統(tǒng),使機床系統(tǒng)產生振動運動。
(2)自激振動的頻率接近于系統(tǒng)的某一固有頻率,或者說,顫振頻率取決于振動系統(tǒng)的固有特性。這一點與強迫振動根本不同,強迫振動的頻率取決于外界干擾力的頻率。
(3)自由振動受阻尼作用將迅速衰減,而自激振動卻不因有阻尼存在而衰減為零。
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