刀具引发振动原因很多,大概以下几点:
工件伸出长度过长或者过细加顶尖,加大了刀具主偏角。
刀具伸出长度过长,普通内孔刀杆悬伸一般不超过刀杆高度的4倍!内孔刀可在保证排屑的前提下适当增粗。
转速过高,切削用量不合理。
装夹不牢,工件本身受力振动。
刀具减振的危害
随着近年来难加工材料的应用和高速切削的技术推广,振动成为了提高加工效率的的障碍之一,振动的产生直接影响了交给你个精度和表面粗糙度,使刀具磨损加快,甚至产生崩刃,严重降低刀具寿命,振动使得机床各部件之间的配合受损,精度下降,严重时会使切削加工无法进行。
什么是减振刀具
减振刀具大都以刀杆为主,减振刀杆可用于深孔加工(普通刀杆超过一定深度,会因为弯曲、振动而出现断刀、崩刃等现象)。
机加工的减振刀杆与普通刀杆的区别在于:刀杆中装有调谐质量阻尼器,基于反共振原理,形式上就是一个被动动态系统。
通俗点讲,在刀柄内部,有一个振动吸收装置进行与刀柄弯曲变形产生的一振动相反,因此能吸收振动,并增加稳定性。
还有一种减振镗杆,是中空镗杆里面加个适当间隙的铅棒,原理都大同小异。
常规刀具减振技术
1、被动减振技术
被动控制是通过增加切削系统刚度、阻尼或者附加被动动力吸振器(Dynamic vibration absorber,DVA)吸收振动来抑制颤振的方法。
(1)材料减振。
利用材料减振方法主要是使用高强度的新型材料来增加刀具质量和静刚度来防止颤振,刚度和强度都比较大的硬质合金材料备受青睐。
(2)阻尼减振。
阻尼减振原理,主要通过增大系统阻尼系数使得振动的能量加速损耗,达到振幅迅速衰减的目的。
(3)摩擦减振。
镗杆内部放置一重块被支承在两个弹簧中间,重块选用密度大的材料,在镗削加工过程中,腔内组合件组成一个动态系统,该系统在支承面上连续不断地运动,产生一种吸收镗杆振动的阻尼摩擦,可减小镗杆的振动。
(4)动力减振。
动力减振原理与冲击式或摩擦式减振器不同,它不是靠消耗能量来减振。而是利用附加质量的动力作用,使弹性元件加在主系统的力与干扰力尽量平衡来减弱振动的。
(5)冲击减振。
冲击减振器是常用的减振装置,工作原理是由一个自由质量反复冲击振动体而消耗其振动的能量,进而达到减振目的。这种冲击式减振镗杆虽因冲击碰撞产生噪声,但结构不复杂,体积小重量轻减振效果好,适用频率范围大,包括内冲击式和外冲击式两种。
2、主动减振技术
主动控制方法基于反馈控制的原理,检出系统目标状态量的变动,然后把与该状态量反相的同频率、同幅度控制量加到这个状态量本身或作相应变动后加在别的状态量上。对于频率低的大型镗杆主动控制优势更加突出。
3、半主动减振技术
半主动控制机构是在不向被控系统输入能量的条件下仍然具有实时调控的能力的机构。其主要优点是减振器的参数可根据实际振动情况实现自适应调节。
智能材料元件质量轻,嵌入性好,多被用于传感元件和致动元件,并且不影响结构的固有性能,还可以提高整个控制系统的可靠性。基于智能材料的半主动控制方法与主动控制方法相比,没有能量直接输入到切削系统中,而是通过智能材料调整切削系统的动态特性参数以避免切削颤振的发生。