數控機床工作振動原因及解（jiě）決方法

數控機床在工作時產生（shēng）振動（dòng），會直接影響到工件的加工品質，產生明顯的表麵振紋，粗糙度增大，工件表（biǎo）麵品（pǐn）質惡化。振動（dòng）嚴重時，甚至使切削加工無法繼續進行，振動中產生的噪聲，還將危害到（dào）操作者的身體健康。因此，我們應該了（le）解數控車床產生振動的原因，掌握其（qí）中規律（lǜ），並加以限製或消除。

1、振動理論分析

振動一般分為3種：即自由（yóu）振動、強迫振動和自激振（zhèn）動。

1.1自由振動

自由振動是物體受到初始激勵(通常是一個（gè）脈衝)所引發的一種振動（dòng）。這種振動靠（kào）初始激勵（lì），一次性獲得振動能量，曆程有限，一般不會對數控車床（chuáng）造成破壞。所以一般不考慮自由振動（dòng）對數控（kòng）車床的（de）影響。

1.2強迫振動

物體在持續周期變化（huà）的外力作用下產生的振（zhèn）動，稱為強迫振動，如不平衡、不（bú）對中所引起的振（zhèn）動。

衰減自由振動隨（suí）時間（jiān）的推（tuī）移迅（xùn）速消失，而強迫振動（dòng）則不受阻尼的影響，是一種和激振力同頻率的振動。由此可見，強迫振動過程，不僅與激振力的（de）性質（zhì）(激振頻率和振幅)有關（guān），而且與物體的自身固有的特（tè）性(質量、彈性剛度、阻尼)有關，這就是強迫振（zhèn）動的特點。

2強迫振動的產生原因及解（jiě）決方法

2.1主要原因

(1)旋轉零件質量偏（piān）心產生的離（lí）心力（lì）；

(2)運動傳遞過程中傳遞零件誤差；

(3)切削（xuē）過程中的間隙特性。

2.2解決方法

(1)減少（shǎo）激振力。如精確（què）平衡（héng）回轉零部件，將電機轉子、皮帶輪和卡盤作靜平衡試驗，以提高裝配（pèi）精度。

(2)提高工藝係統的（de）剛度（dù）及阻尼。車床係統剛度（dù）和係統阻尼增加，可提高對振動的抵抗能力，亦可（kě）減少振（zhèn）動。

(3)調節係（xì）統固有（yǒu）頻率，避免共振的產生。在選擇轉速時，盡可能使旋轉工件的頻（pín）率遠離機床（chuáng）有關原件的（de）固有頻率，避開共振區。

(4)采用減振器或阻尼器。當上述方法無效時，可考慮使（shǐ）用阻尼器或減振器。

3、自激振動產生的原（yuán）因及解決方法（fǎ）

3.1產生原因

在機械加工過程中，自激振動是由（yóu）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（xìng）變化的切削力，反過來（lái）加強和維（wéi）持振動（dòng），是振動係統補充了由（yóu）阻尼作用消耗的能量。當振動運動停止時，該交（jiāo）變力也就消失了。這種在（zài）金屬切削（xuē）過程中的自激振動，一般稱為切削顫振。

特別指出，自激振動發生的幾率遠遠高於強（qiáng）迫振動。切削相對振動會降低工件已加工的表麵品質，並（bìng）影響刀具乃至機床的使用壽命。尤其現在高精度的數控車床的大量使用，由數控車（chē）床所保證的工件的高（gāo）精度等指標，將會在顫振發生時變得毫無意義。

3.2解決方法

3.2.1提高係統或夾具與工件的靜態剛性

(1)安裝刀具時選取合適的中（zhōng）心高。車削內孔槽時，刀尖點理論上（shàng）要求與（yǔ）孔的中心線一致（zhì），但實際上（shàng）在安裝刀具時（shí）刀尖點往往在中心線偏上（shàng）0．1 mm左右，這主要是刀具在切削時，刀尖（jiān）點由於受到反作用往往下偏移，因此要給其一個補償量。

(2)盡可能（néng）縮短刀杆的懸伸量以提高刀具的（de）剛性。當（dāng）刀杆受力時（shí），會（huì）產生彎曲，會引（yǐn）發振動，且懸長越長，振動加劇。一般情況下，刀具伸出的長度不宜超過刀杆長度的2-3倍，這樣可以大大提高細長刀杆的抗彎強度。

3.2.2合理選擇（zé）刀具的幾何參數

刀具的幾何參數主要（yào）有：刀具的前角、主偏角、後角等（děng）。前角對振動的影響較大，隨著前角的增大，振動（dòng）幅度也會隨之下降。但在切削速度較高時，前角對振動的影響將減弱。所以，高速切削時，即使用負前角的刀具，也不致產生強烈的振動。如果（guǒ）是主（zhǔ）偏角增大，切削力（lì）將會減少，同時切削寬度也減小。隨著主偏角的增大，振動幅度逐漸減小，但當角（jiǎo）度大於（yú）90°後，振動的幅度又會有所（suǒ）增大。對於後角的（de）選擇，可減小到2°~3°，此時（shí）振動有明（míng）顯的減弱。也可以在刀具主後角上（shàng），磨（mó）出一段負倒棱角（jiǎo），能起到很好的（de）消振作（zuò）用。

3.2.3提高工件係統的抗振性

提高工藝（yì）係統（tǒng）的（de）抗振性，是（shì）控製和（hé）預防（fáng）自激振動（dòng）的重（chóng）要措施之一（yī）。在工（gōng）藝（yì）係統中，工件係統（tǒng）往往是易於發生振動的薄弱環節，因此提高工件係統的抗振性，是非常必要的。

(1)盡可能（néng）在接近加工處夾緊工件，使切削力接近工件（jiàn）夾持處，減少切削力矩；

(2)沿工件全長多（duō）夾幾點，以減少工件在切（qiē）削力作用下變形；

(3)車削薄壁（bì）管時，管內灌（guàn）水（shuǐ）、油（yóu）、石蠟或裝砂，以提（tí）高工（gōng）件係統的阻尼性能；

(4)提高軸類工件頂尖孔的質量；

(5)加工細長（zhǎng）軸時采用中（zhōng）心架；

(6)采用一種能在刀具和工件之間實現附加聯係的裝置，如使用跟刀架、跟（gēn）刀架式刀夾以及浮動（dòng）刀夾，用於鏜刀（dāo）杆的跟刀架式支撐，這些裝置將明顯提高係統的剛度和抗振性。

結束語

本文對（duì）數控車削過程中產生（shēng）的振動原因和基本規律進行了分析，聯（lián）係在（zài）實際工作中（zhōng）碰到切削問題，進行具體分析，抓住主要矛盾，采（cǎi）取有（yǒu）效（xiào）的減振措施，可使切削加工中（zhōng）的振動現象明顯減（jiǎn）小，大大提高工件的表麵（miàn）品（pǐn）質（zhì）和機床刀（dāo）具的工藝能力。但是要完全消除振動現象，還（hái）需要進一步深入（rù）研究振（zhèn）動機理、尋找（zhǎo）產生振動的（de）原因（yīn）及消除措施（shī）。總之，減小振動的方法和措施是多方麵的，必須要具體（tǐ）分析。