Что вызывает вибрацию токарного станка и меры по предотвращению вибрации токарного станка

2022.5.30

Вибрация — одна из самых типичных ошибок, совершаемых во время Токарный станок с ЧПУ. Проще говоря, когда токарный станок вибрирует, нарушается и повреждается обычный процесс резания, что приводит к значительному снижению качества обработанной поверхности и срока службы инструмента. В результате, снижение вибрации токарного станка с ЧПУ является абсолютной необходимостью.

 

Основные характеристики низкочастотной вибрации

После устранения вибрации вращающихся компонентов и трансмиссионной системы токарного станка основным типом вибрации токарного станка является самовозбуждающаяся вибрация, которая не изменяется со скоростью вращения. Здесь мы в основном представляем причины и меры по устранению низкочастотной вибрации, вызванной деформацией системы заготовки и деформацией системы подручника во время обработки.

 

Основные характеристики низкочастотной вибрации: ① частота вибрации низкая (50 ~ 300 Гц), а шум, создаваемый во время вибрации, низкий. ② Следы, оставляемые на поверхности резки заготовки, глубокие и широкие. ③ Вибрация сильная, что часто приводит к ослаблению деталей токарного станка (таких как задняя бабка, подручник и т. д.) и поломке твердосплавного лезвия.

 

Причины низкочастотной вибрации токарного станка

При низкочастотной вибрации при точении система заготовки и система резцедержателя обычно вибрируют (но в большинстве случаев вибрация системы заготовки велика и играет ведущую роль). Они иногда отделены друг от друга, а иногда находятся близко друг к другу, создавая силы и реакции одинаковой величины и противоположных направлений. В процессе вибрации, когда заготовка и инструмент расходятся, сила резания F расходится в том же направлении, что и смещение заготовки, и совершаемая работа положительна. Когда заготовка приближается к инструменту, работа, совершаемая приближающейся силой резания, отрицательна.

В процессе токарной обработки: ① трение между стружкой и передней поверхностью инструмента. ② степень закалки металла, с которой сталкивается инструмент при врезании и выходе из заготовки, различна. ③ фактический геометрический угол инструмента периодически изменяется в процессе вибрации. ④ во время вибрации относительная траектория движения инструмента к заготовке представляет собой эллипс, что вызывает периодическое изменение сечения резания. ⑤ следы, оставленные вибрацией заготовки во время предыдущего вращения, вызывают периодическое изменение сечения резания. Эти пять условий могут вызвать периодическое изменение силы резания и сделать фазовое расстояние f > приближения f. Таким образом, в каждом цикле вибрации положительная работа силы резания на заготовке всегда больше ее отрицательной работы на заготовке, так что заготовка может получить дополнительную энергию и генерировать самовозбуждающуюся вибрацию.


Решения по устранению вибрации токарного станка: как решить проблему вибрации токарного станка с ЧПУ

(1) В случае низкочастотной вибрации вибрация в основном вызвана изменением силы резания, вызванным вибрацией в направлении Y, что приводит к тому, что расстояние между фазами f становится больше, чем f, и возникает вибрация.

 

В основном принимаются следующие 4 меры:

① Главный угол отклонения инструмента( μ Чем больше угол R), тем меньше сила FY и тем меньше вероятность возникновения вибрации. Поэтому правильно увеличьте главный угол отклонения инструмента, чтобы устранить или уменьшить вибрацию.

② Правильное увеличение угла наклона инструмента может уменьшить силу FY и снизить вибрацию.

③ Если задний угол фрезы слишком большой или лезвие слишком острое, фреза легко вгрызается в заготовку, что легко вызывает вибрацию. Когда инструмент правильно пассивирован, задняя поверхность может предотвратить «вгрызание» инструмента в заготовку, что может уменьшить или устранить вибрацию.

④ При точении положение режущей кромки инструмента слишком низкое (ниже центра заготовки) или при растачивании на токарном станке положение режущей кромки инструмента слишком высокое, что приведет к уменьшению фактического переднего угла режущей кромки инструмента и увеличению переднего угла, что легко может привести к возникновению вибрации.

⑤ Если система подручника имеет отрицательную жесткость, легко «закусить» заготовку и вызвать вибрацию. Поэтому следует по возможности избегать вибрации, вызванной отрицательной жесткостью системы подручника при точении.

 

(2) Когда в процессе токарной обработки образуется широкая и тонкая стружка, вибрация в направлении Y вызывает изменение силы резания. Когда режущая часть широкая и тонкая, вибрация в направлении Y вызовет резкое изменение поперечного сечения резания и силы резания. Поэтому в этом случае очень легко создать вибрацию. Например, при токарной обработке продольным резцом, чем больше глубина резания, тем больше скорость подачи и чем меньше главный угол отклонения, тем шире и тоньше режущая часть, и тем легче производить вибрацию. Поэтому при выборе скорости токарной обработки избегайте зоны средней скорости, где сила резания уменьшается со скоростью (при резке углеродистой стали диапазон скоростей составляет 30 ~ 50 м/мин). В то же время уменьшение силы резания тележки, правильное увеличение скорости подачи и уменьшение глубины резания также помогут подавить вибрацию.

 

(3) Недостаточная жесткость системы заготовки и системы подручника является основной причиной низкочастотной вибрации. Для устранения или уменьшения вибрации можно предпринять следующие меры:

① При зажиме заготовки тремя или четырьмя кулачками необходимо максимально свести к минимуму погрешность соосности между центром вращения заготовки и центром вращения шпинделя, чтобы избежать вибрации, вызванной периодическим изменением силы резания, вызванным прерывистым или неравномерным резанием из-за наклона заготовки.

② При обработке тонких и длинных заготовок, которые легко деформируются и изгибаются, а также создают вибрацию, для уменьшения деформации теплового расширения заготовок при охлаждении охлаждающей жидкостью используются упругий центр и вспомогательная опора.

③ При зажиме заготовки не выдвигайте ее слишком далеко. Для заготовки с недостаточной жесткостью используют разумную центральную раму, опору для пятки инструмента, центр и другие вспомогательные опоры для увеличения жесткости заготовки.

④ При использовании центра центр и коническое отверстие верхней части должны быть хорошо совмещены, чтобы избежать изгиба заготовки из-за слишком большого усилия домкрата или качания заготовки из-за слишком малого усилия домкрата, а также следует обратить внимание на то, чтобы подвеска втулки задней бабки не была слишком длинной.

⑤ Зазор подшипника шпинделя станка напрямую влияет на точность вращения и жесткость шпинделя. Если обнаружено, что зазор слишком большой, а жесткость недостаточна из-за износа подшипника во время использования, зазор подшипника следует отрегулировать и применить предварительную нагрузку для увеличения жесткости системы заготовки и устранения вибрации.

⑥ Регулярно проверяйте состояние контакта направляющей рейки типа «ласточкин хвост» между средней кареткой и большой кареткой, а также между малым упором для ножа и средней кареткой, и регулируйте наклонную вставку, чтобы сохранить соответствующий зазор во избежание проскальзывания при перемещении упора для ножа, что приводит к вибрации системы упора для ножа.

⑦ Каждый раз, когда квадратный подручник поворачивается для поворота инструмента в требуемое положение, квадратный подручник следует прижимать и фиксировать, чтобы избежать ослабления квадратного подручника и вибрации, вызванной снижением жесткости системы подручника.

FacebookLinkedInТвитнуть