數(shù)控銑床編程如何降低加工振動與瘤振現(xiàn)象

數(shù)控銑床在現(xiàn)代制造業(yè)中被廣泛應用，是實現(xiàn)高精度、高效率加工的重要設備。然而，在實際加工過程中，振動與瘤振現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，不僅影響加工質(zhì)量，甚至會縮短設備的使用壽命。因此，如何在數(shù)控銑床編程中有效減少振動與瘤振現(xiàn)象，成為提高加工精度和設備穩(wěn)定性的重要課題。本文將深入探討影響振動與瘤振的因素，并提供一系列減少振動與瘤振的編程方法和策略。

振動與瘤振現(xiàn)象的成因

振動與瘤振是數(shù)控銑床加工中常見的現(xiàn)象。振動通常由切削力的變化引起，特別是在加工硬度不均勻的材料或復雜形狀時。瘤振則是一種周期性振動，其產(chǎn)生與刀具的頻率、切削參數(shù)以及機床的剛性等因素密切相關。具體成因可以歸結(jié)為以下幾點：

1. 切削力不均：在加工過程中，刀具與工件之間的切削力會不斷變化，尤其是在復雜的加工路徑上，切削力的波動容易引發(fā)振動。

2. 刀具與工件的接觸不穩(wěn)定：刀具的磨損、工件的變形或夾具的不穩(wěn)定都會導致接觸不均，從而引發(fā)振動。

3. 機床剛性不足：機床的剛性不足也容易使加工過程中出現(xiàn)振動，尤其是在長時間高負載運作下，機床的自然頻率與加工頻率接近時，振動現(xiàn)象更加嚴重。

4. 編程路徑設計不當：不合理的編程路徑、切削順序和進給速度設置也會導致加工過程中出現(xiàn)振動或瘤振現(xiàn)象。

如何通過數(shù)控銑床編程減少振動與瘤振現(xiàn)象

在數(shù)控銑床編程中，合理的編程策略和切削參數(shù)設置可以有效減少振動與瘤振現(xiàn)象。以下是一些常用的減少振動與瘤振的方法：

1. 優(yōu)化切削路徑和切削順序

切削路徑和切削順序的設計對減少振動起著至關重要的作用。在編程時，要盡量避免刀具在加工過程中產(chǎn)生大的切削力波動。例如，可以采用以下策略：

– 盡量避免刀具進入到工件的角落：由于角落的切削力波動較大，避免刀具直接進入工件的角落，可以使切削力保持較為平穩(wěn)。

– 使用順序加工：避免“切削反轉(zhuǎn)”或交叉加工，通過順序的方式進行加工，減少刀具的振動和沖擊。

– 合理規(guī)劃走刀軌跡：對于復雜形狀的零件，可以通過合理規(guī)劃刀具走刀路徑，使得切削力的變化保持平穩(wěn)，避免由于切削力的不均勻變化引起的振動。

2. 調(diào)整切削參數(shù)

切削參數(shù)的選擇直接影響振動與瘤振現(xiàn)象的發(fā)生。通過調(diào)整切削速度、進給速度、切削深度等參數(shù)，可以有效降低振動的產(chǎn)生。例如：

– 降低進給速度：較高的進給速度容易引起切削力的快速波動，從而引發(fā)振動。適當降低進給速度可以平穩(wěn)切削力，減少振動。

– 調(diào)整切削深度：適當減小切削深度，可以避免刀具在切削過程中承受過大的切削力，從而減少振動和瘤振。

– 提高切削速度：適當增加切削速度，有助于提高切削效率，同時減少切削力的變化幅度，降低振動發(fā)生的概率。

3. 增加刀具剛性與選擇合適的刀具

刀具的剛性與選擇直接影響振動的發(fā)生。刀具剛性不足或不合適的刀具往往容易導致加工過程中產(chǎn)生振動。為此，編程時可以選擇更加剛性的刀具，或?qū)Φ毒哌M行優(yōu)化：

– 選擇適合的刀具材料和結(jié)構(gòu)：硬質(zhì)合金、涂層刀具通常具有較好的剛性，可以有效減少振動。

– 縮短刀具長度：刀具的長度越長，越容易產(chǎn)生振動。通過縮短刀具的長度，可以提高刀具的剛性，減少振動。

– 避免使用過于鋒利的刀具：刀具過于鋒利可能導致切削力變化較大，適當調(diào)整刀具的切削刃形，可以減少振動。

4. 提高機床的剛性

機床的剛性是影響振動的重要因素。機床剛性不足時，特別是在高負載或高速加工時，容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，導致振動和瘤振的發(fā)生。可以通過以下方式提高機床的剛性：

– 定期檢查機床的精度和剛性：確保機床的各個部件，特別是主軸和導軌的精度良好，避免因磨損或老化導致剛性下降。

– 增加機床的穩(wěn)定性：通過使用更高剛性的機床，或者增加機床的基礎重量，減少由于外部因素引起的振動。

5. 應用振動監(jiān)測技術

隨著技術的進步，越來越多的機床配備了振動監(jiān)測系統(tǒng)。通過在編程中應用振動監(jiān)測技術，可以實時監(jiān)控加工過程中振動的發(fā)生，并及時調(diào)整參數(shù)進行優(yōu)化。振動監(jiān)測技術包括：

– 實時振動反饋控制：通過在機床上安裝振動傳感器，實時檢測加工過程中的振動情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調(diào)整切削參數(shù)。

– 振動分析軟件：使用振動分析軟件分析加工過程中產(chǎn)生的振動頻率和幅度，從而判斷是否發(fā)生瘤振，并采取措施進行干預。

總結(jié)

在數(shù)控銑床的編程過程中，減少振動與瘤振現(xiàn)象是提高加工質(zhì)量和延長設備壽命的關鍵。通過優(yōu)化切削路徑、調(diào)整切削參數(shù)、選擇合適的刀具、提高機床剛性以及應用振動監(jiān)測技術，可以有效降低振動和瘤振的發(fā)生。希望通過本文的分析和建議，能夠幫助從事數(shù)控加工的技術人員在實際工作中減少振動現(xiàn)象，提高生產(chǎn)效率和加工精度。