一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用數(shù)控車(chē)床進(jìn)行加工時(shí)，在下列情況下會(huì)出現(xiàn)所謂的“振刀”:

(1)用成形刀片進(jìn)行成形車(chē)削。

(2)細(xì)長(zhǎng)圓桿的外圓車(chē)削。

(3)薄肉圓棒的外圓車(chē)削。

(4)箱體零件(如鈑金焊接結(jié)構(gòu))的車(chē)削。

(5)超硬材料的切割。

(六)軸承已損壞并繼續(xù)切削等。

發(fā)生刀振時(shí)，刀具、工件、數(shù)控車(chē)床的振動(dòng)往往導(dǎo)致廠內(nèi)發(fā)出刺耳的噪音，其振幅在一側(cè)可達(dá)幾十微米(微米)以上，有時(shí)高達(dá)100微米以上。這種振動(dòng)刀不僅造成刀具或工件的夾緊變松，而且由于其噪音大，對(duì)操作者造成不良的身心影響，加工精度達(dá)不到客戶(hù)的要求。所以所有的工具機(jī)廠都不敢把振動(dòng)刀的淘汰當(dāng)成一個(gè)大挑戰(zhàn)。

一、基本方法

機(jī)床顫振的理論分析是機(jī)床研究中相當(dāng)困難的課題，其根源與加工材料、機(jī)械設(shè)計(jì)和切削條件有關(guān)[2，3]。一般上圖說(shuō)明了整個(gè)切削系統(tǒng)，其中“切削過(guò)程”涉及到材料(工件)的硬度、進(jìn)給量的大小等。，而“機(jī)床結(jié)構(gòu)”部分涉及機(jī)床的各個(gè)結(jié)構(gòu)。

因?yàn)槔碚撋嫌写罅康臄?shù)學(xué)方程[4]，這里不做這部分的深入介紹，只把一般客戶(hù)經(jīng)常發(fā)生的刀振現(xiàn)象大致分為以下兩類(lèi):

(a)強(qiáng)迫振動(dòng)(強(qiáng)迫振動(dòng))

這是由間歇切割引起的強(qiáng)迫振動(dòng)或由有缺陷的旋轉(zhuǎn)部件引起的振動(dòng)。一般常見(jiàn)的如軸承損壞或齒輪嚙合不良引起的異響、工件夾緊不良、主軸擺動(dòng)過(guò)大等現(xiàn)象都屬于這一類(lèi)。在這些問(wèn)題中，間歇車(chē)削屬于機(jī)械加工技術(shù)，零件的缺陷大多來(lái)自機(jī)床的裝配技術(shù)和關(guān)鍵零部件的質(zhì)量控制，也與機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念有關(guān)。其特點(diǎn)是振動(dòng)的特性與轉(zhuǎn)數(shù)直接相關(guān)。

(2)自激振動(dòng)(自激振動(dòng))

這是因?yàn)榍邢鬟^(guò)程具有周期性不均勻的工作特性，導(dǎo)致周期性相位略有交錯(cuò)和反復(fù)重疊，再生效應(yīng)的影響一般可稱(chēng)為“共振”，主要是由機(jī)床結(jié)構(gòu)固有頻率的激發(fā)或工件夾緊系統(tǒng)的低自振頻率引起的。由于結(jié)構(gòu)的固有頻率只隨夾緊或固定方式的變化而變化，當(dāng)?shù)毒哒駝?dòng)時(shí)，往往需要改變切削條件(如改變轉(zhuǎn)速)來(lái)改善切削振動(dòng)。但在一些不能改變切削速度的情況下(如攻絲或切削某些材料)，這類(lèi)問(wèn)題往往只能通過(guò)改變夾緊方式甚至改變刀具或刀具固定方式來(lái)解決。

二、抑制振動(dòng)刀的對(duì)策

根據(jù)研究得出的振動(dòng)刀原理，目前在機(jī)械加工領(lǐng)域有一些具體實(shí)用的方法:

(1)盡量選擇切削阻力小的所有條件，即最合適的刀具進(jìn)給速度和切削速度(或主軸轉(zhuǎn)速)。

(2)調(diào)整切割速度，避免共振。

(3)減少引起振動(dòng)的部分的工作重量。慣性越小越好。

(4)固定或夾緊振動(dòng)最大的地方，如中心架、工作架等。

(5)提高加工系統(tǒng)的剛性，例如使用彈性系數(shù)較高的刀柄或使用帶有動(dòng)力阻尼器的特殊抗震力來(lái)吸收沖擊能量。

(6)在刀片和工件的旋轉(zhuǎn)方向下功夫(工件壓住刀具，也增加了刀具的穩(wěn)定性)。

(7)改變刀具的外觀和角度，例如刀尖半徑越小越好，以減少切削阻力。病態(tài)前傾角必須為正，以使切割方向更加垂直。前刀面螺旋角最好為正，但排屑能力相對(duì)較差。所以一般用開(kāi)槽刀使前角為負(fù)，但切削效果仍為正。

(8)導(dǎo)程螺旋越小越好，最好為零。