浅谈车削加工中产生的振动及控制方法

1引言 在金属切削机床上对其零件进行切削加工时,一般工艺系统上所受的力包括：切削力、夹紧力、接触部件相对运动的摩擦力、运动部件的惯性力、机床内部的激振力、外界传来的干扰力,以及机床各运动部件、工件及夹具的重力等。这些合力作用于机床、工件、刀具。使其产生一定的弹性变形,造成工艺系统产生振动。这种振动的类型主要分为三种：即自由振动、强迫振动和自激振动。而在这三种类型中。主要是强迫振动和自激振动,据机械加工中的数据统计,强迫振动约占30％。自激振动约占35％,自由振动所占比例很小。因此,这里主要分析强迫振动和自激振动在车削过程中的影响。     

微金字塔阵列结构的飞刀切削技术研究

微结构阵列光学元件的加工受到越来越广泛的关注,单点金刚石飞刀切削技术以高效率低成本且加工精度高的优势,逐渐应用于微结构的加工。本文主要研究飞刀切削微金字塔结构时,机床重复定位误差和循环加工引入的误差对微结构切削效果的影响,分析V槽切削时次沟槽产生的条件,研究抑制次沟槽产生方法,实验验证了可以通过控制切削深度大于最小切削深度来抑制次沟槽的产生。     

切削加工中振动产生的原因及消减措施

论述机械切削加工中振动现象及产生的原因,并从工件装夹、刀具刃磨、机床调整、切削用量选择等多方面提出相应的消除或减小振动的措施,进而避免切削加工中振动带来的负面影响。     

基于模态分布表的数控车床切削振动诊断分析

为了建立批量型数控车床准确的模态分布表,跟踪记录十余台套车床装配过程中的工艺信息,同时运用动态测试手段获取了装配序列的每组模态参数。总结该型机床的模态分布表,分析出整机中部件结构和装配工艺对整机动态特性的贡献量。对该型机床在各种切削状态下出现的振动问题进行归类,按照振动谱系的振幅特征其可以分为两类:精加工状态下出现的微振动和粗加工状态下出现的强振动。通过多台套机床的加工试验分析发现:精加工状态下,只有部分机床出现这类微振动问题,判断是装配环节的差异性引起的;粗加工重切削状态下,所有的机床都出现了切削振纹现象,判断可能是部件结构或结合面的装配工艺引起的。对照模态分布表,可以诊断出装配序列工艺信息中对微振动影响较大的环节,同时可以分析出部件结构或结合面工艺引起强振动的薄弱环节所在,根据诊断分析结论可对该型机床进行针对性的优化改进。     

五轴联动机床动态误差与RTCP分析

在对零件加工进行研究的过程中,机床的动静态分析是主要的分析对象,机床的切削能力反应了机床的加工能力,不同的误差对机床的影响也不同,产生的精度影响也不同,误差仿真技术可以有效发现机床的误差源。动态性能会影响高精密机床的制造加工精度。该文分析了五轴精密加工机床的动态性能、机床的RTCP功能、影响机床加工精度的因素和机床误差的产生,同时对误差的影响因素进行了分析,通过减小机床的误差,保证机床的动态性能能够满足加工需求。     

振动切削中应力波对裂纹及成屑机理影响研究

对振动切削中应力波传播对裂纹的形成、扩展的影响及成屑机理进行理论分析和研究,揭示了振动切削中刀具对工件的作用为应力波影响下的动态冲击,较普通切削更易于萌生起始断裂而成屑;动态应力波对切削裂纹形成的影响及作用是改善切削效果的主要因素. 通过对振动切削与普通切削理论上进行比较与分析 ,建立了相应的数学模型.建立并调试低频振动切削实验系统,进行低频振动切削与普通切削的对比实验研究,实验及微观分析表明:(a)相对于普通切削,振动切削的加工表面存在各种拉挤、撕裂缺陷较少,使得加工表面的质量提高;(b)由于刀具对工件的应力波影响下动态冲击作用,裂尖区域的断裂韧性大大低于相同切削条件下普通切削的情形,塑性变形过程受到了约束和限制,只需克服较小的塑性变形就能够断裂,振动切削时更容易萌生切削裂纹和成屑,有利于减小切削力并取得良好的切削效果;(c)在一定范围内,lT=v/f越短,冲击作用效果越明显.     

车床刀具—刀架系统的动态特性研究

一、引言 车床在加工时会产生振动并辐射出噪声,这不仅不同程度地影响加工质量和设备寿命,而且其噪声还会污染环境、影响操作者的健康。有关切削振动和噪声机理目前已有一些研究,鉴于机理的复杂性和实验条件的限制,许多方面还有待于进一步探讨。随着数控技术的发展和机床传动系统的大大简化,空载噪声会得到明显的抑制,进而切削振动和噪声的影响会更加突出。由此可见,研究切削过程以及有关结构(如工件、刀具和刀架系统)的动态特性,对于减振降噪、可靠生产是具有深远意义的。     

机床切割加工颤振的研究

在机床切削加工过程中,由于系统内部激发及反馈的相互作用,工件和刀具之间常常会发生强烈的振动,称为“颤振”。机床颤振会使加工过程变得不稳定,造成加工表面质量和金属切削率的下降,严重时甚至会破坏刀具和机床。因此,颤振成为提高机床加工能力的最主要障碍。对振动加以控制,掌握其规律是当面急需解决的难题。     

金属切削机床电气控制技术应用与进展

机床发展时间较长，而且在不断的进行改进和创新。机床已经是现代人们生产和生活的得力帮手，许多精密构建和机械零件人工制作效率很低而且质量不能够得到保证，通过机床能够高效、大量生产。现代机床的种类也很多如，数控机床、特种机床，镗床、金属切削机床等，机床种类不同进行的工作也不同…。金属切削机床是用来加工和切削各种特定几何形状的金属构件的机床，它能够达到指定求的表面加工质量和形状。金属切削机床的应用很广泛，实用性也很强。文章对金属切削机床进行介绍，总结技术切削机床电气控制技术的应用和进展。     

接触式刀具破损检测器BK_Mikro_9在卧式加工中心上的应用

切削加工中由于机械摩擦和高温产生的刀具磨损会对产品带来加工误差,使用传统的机床内刀具破损检测器由于检测过程在机床加工区域内部,检测和工件加工不能同时进行。通过使用接触式刀具破损检测器BK_Mikro_9,可以将检测工作放在刀库侧换刀间隙时进行,在保证了加工精度的同时节约了刀具检测时间,从而提高了加工速度。     

高速机床进给机构及铣削系统振动分析

由于高速机床目前应用对象主要为硬化模具钢及大型航天结构件的铣削加工，因此主要针对与此相关的加工技术。首先透过切削实验观察硬化模具钢的切削特性，探讨不同切削条件对铣削模具钢的刀具磨耗、表面粗糙度以及铣削力的影响。一般的航天结构件多为薄件，其结构刚性低，此外所采用的线性马达为推力较小的马达，其伺服刚性低，此类低刚性结构在加工过程中极易产生振动，因此另一研究重点为低刚性结构铣削加工时之最佳加工条件，以减少切削振动，提升加工品质。     

车削加工中振动的原因与消振措施

在机械加工中产生的振动都具有受迫振动和自激振动,与机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的动态特性有关。详细分析了车削加工中振动的主要类型及产生的原因、振动的危害,并从刀具、夹具、切削工艺等方面提出了减小或消除振动的措施。     

对车削加工中振动问题的探析

在机械加工中产生的振动都具有受迫振动和自激振动，与机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的动态特性有关。详细分析了车削加工中振动的主要类型及产生的原因、振动的危害，并从刀具、夹具、切削工艺等方面提出了减小或消除振动的措施。     

N-3M立式炮塔铣床盘铣刀的改进

该文介绍N-3M立式炮塔铣床在加工平面时,使用盘铣刀加工平面零件时机床、刀具产生较大振动,工件表面粗糙度差,吃刀量较浅的问题,经过改进后得出的直柄小型盘铣刀适合N-3M立式炮塔铣机床的使用,可以解决加工平面零件时出现的刀具与主轴的振动和背吃刀量的问题,提高了零件表面粗糙度,满足加工平面零件的需求,提高生产效率和加工质量。     

单激励纵扭复合超声铣削系统研究

针对切削、焊接过程中超声复合振动能获得较高加工质量、效率及有助于延长刀具使用寿命,研究分析纵扭复合超声铣削系统运动特性及切削轨迹特征;基于斜梁振动原理,提出加工工艺简单、制造成本低的斜梁式超声变幅杆,并利用有限元软件ANSYS进行结构动力学分析, 证实通过单向激励可产生纵扭复合振动;应用研制的纵扭复合超声振动铣削系统对碳纤维复合材料进行切削试验,获得较好加工效果,从而验证理论分析与数值模拟结果的正确性。     

基于机床动态特性的超精密飞切加工表面波纹机理解析

采用超精密飞切加工技术可获得软脆性平面光学元件的最终表面,而元件表面微观形貌的加工可控性对于光学元件使用性能有直接影响。首先运用多尺度小波分解方法,对飞切机床的加工表面波纹进行了特征提取,得到了工件表面波纹的频率组成及占比;然后通过对机床主轴系统的有限元分析,结合冲击振动测试,找到了与工件表面波纹对应的模态;最后通过对机床的在线振动测试及加工实验进一步明确了飞切加工表面微波纹的成因。结果表明:表面波纹在17 mm左右的空间周期上存在最大的分量,显著影响光学元件的精度和使用效果,该波纹由主轴系统在间断切削的冲击响应所引起,可以通过改变主轴结构实现波纹频率和幅值的控制。     

有关数控高速加工技术的探究

高速切削技术是机械制造业发展的必然趋势,其应用将大幅度地提高加工效率和加工质量。高速切削技术不仅涉及到高速切削加工工艺及高速切削机理,而且包括高速切削所用的刀具、机床等诸多因素。本文着重介绍了高速切削各相关技术的研究动态,并对高速切削技术的应用前景进行了展望。     

金属切削过程振动信号的分析与监视

本文对切削加工过程中颤振与刀具磨损引起的振动信号在时域和频域内进行了试验与分析,研究了有关特征量,以识别切削过程的工况,判断颤振是否即将发生,刀具是否将达到急剧磨损。试验与分析指出,振动信号的方差、自回归模型的残差方差与功率谱的主峰频率都是可以选为用于监视的特征量。在金属切削加工的过程中,有许多物理现象严重地影响着加工质量和生产率,紧密地伴随着这些物理现象的是工件与刀具的振动。例如,切削过程的颤振(Chatter)与刀具磨损就是两个重要的物理现象。一旦颤振发生,或刀具达到加速磨损阶段,工件的加工表面将显著恶化,噪声将急剧增加,刀具将可能折断,切削过程将被迫停止。目前,一般不能防患于未然,不能事先采取措施来解决这些问题,这对于提高加工质量与生产率十分不利,尤其是在自动化的生产过程中,这些问题所带来的后果尤为严重。在计算机技术与模式识别理论得到迅速发展的今天,如何运用它们来从有关的振动信号的分析中,提出合适的特征量,获得有关的信息,识别切削过程的工况,了解有关现象是否即将产生或已产生,以保证加工过程能合乎要求地进行,是十分值得研究的。本文将在时域与频率内,通过试验研究,着重分析同颤振有关的振动信号,也适当分析同刀具磨损有关的振动信号,以获得合适的特征量、监视工况,为对切削过程进行有效的自动控制提供基础。     

数控机床整机动态特性评价方法

动态特性是衡量机床性能的一项重要指标,但目前并没有较好的数控机床整机动态特性评价方法。利用真实的动态切削力对数控机床进行激励,能够快速获取机床在切削力作用下的动态特性。鉴于切削参数会影响各频率成分对应的切削力幅值,基于不同工件材料和切削参数下的动态切削力,建立动态激振力模型,通过分频段激励来检验数控机床在不同频段下的动态特性。通过有限元仿真分析,判断数控机床在各个频段下的动态特性;对振动信号进行快速傅里叶变换,得到机床振动时的主要频率成分,为优化机床动态特性提供指导;对比各种动态切削力激振下不同机床的动刚度,评价不同机床动态特性的优劣。最后,通过激振试验验证了仿真结果的准确性。结果表明上述方法简单实用,能快速评价数控机床的动态特性,具有一定的实用价值。     

主轴径向跳动热误差测量与分离

影响机床加工准确度的误差源主要有几何准确度误差、热误差、机床伺服误差和切削力引起的振动误差等。随着数控机床刀具性能和定位重复准确度的提升,切削误差和几何准确度误差已经得到很大的改善与解决,如何减小热误差成为一个亟待解决的问题。