切削振动产生原因与解决23页PPT
机床切削时的振动分析
#" 防止和减小振动的措施
由于振动产生的原因是多方面的，要依据具体情况 分析，判断振动产生的原因和性质，采取有效措施，避 免和减少振动的产生。 （ $ ） 工件要正确装夹! 工件夹紧时，夹紧点要选在 工件刚性好，且变形小的部位。以减小接触变形，并且 距工件承受切削力的位置越近越好。如果是车床，注意 降低高速旋转时因工件偏心而引起的振动。如果是镗、 铣、刨及钻床等，则注意增大工件和工作台的接触面 积，提高稳定性。 （ % ） 合理选择刀具的材料 ! 如钨钴类 ()* 和钨钛 钴类 (+" ，抗振性强，分别适用于铸铁、有色金属和钢 件的粗加工；而 ()& 和 (+$" 则适用于精加工。制造刀
杆时，要选择合适的材料，调质处理，以增加刀杆自身 的刚性。在保证顺畅排屑的情况下，尽量选择直径 较 大、长度适宜的刀杆。 （ & ） 合理选择刀杆的几何角度! 在金属切削中，对 产生振动影响最大的刀具角度是主偏角和前角。减少主 偏角，会使切削截面宽度增加，厚度减小，径向切削力 增大，振动也随之增大；减小前角，或采用负前角，切 屑会增大，切屑与刀具前面的摩擦力使切削加工硬化提 高，振动增强；刀尖圆弧半径的变化，对切削振动的影 响也比较明显，由于刀尖圆弧的增大，刀具切削的 阻 力、径向力及加工表面的摩擦力和挤压力也随之增大， 振动也增大。 所以，选择刀具的几何角度时，一般注意以下几个 方面：!工件系统刚性较弱时，应采用较大的主偏角， 在 ,"- . /0- 时，可有效减小径向切削分力。 " 适当增大 前角，使切削刃光滑锐利，有较低的表面粗糙度值，减 小切屑和刀具前面的摩擦力，可同时抑制和排除切屑瘤 产生，降低径向切削分力。 # 尽量不采用负前角，尽量 选用较小的刀尖圆弧半径。 （ ’ ） 合理选用切削用量 ! 在车削中，切削速度 ) 1 "0 . #02 3 245 时，稳 定 性 最 低，最 容 易 产 振幅越小；背吃刀量越小，振幅越小。在工件表面粗糙 度值允许的前提下，应选择较大的进给量和较小的背吃 刀量。 （ " ） 提高机床自身的抗振性 ! 可以从改善机床刚 性，提高机床零件加工和装配质量方面合理保养机床。 机床各移动部件之间和各轴承安装的间隙应按照规定的 技术要求来调整，使其处于最佳工作状态。应锁紧的零 件必须锁紧可靠无松动，保持工作面平整、光滑，使工 件和工作台面有很好的接触性。 （ # ） 工作环境的选择! 精密机床要尽量同粗加工机 床分开布置，远离锻造等工序的工作场地，远离有重型 车辆行驶的公路等，尽量减少环境对机床的影响。
铣削振动的分析和解决方案 PPT
如果镗刀的刀尖产生160公斤的切削力，直径32毫米的
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镗刀杆悬伸320毫米时产生的刀杆前端弹变为1.6毫米
提高刀杆的静态刚性(StaticToughness)
这样的刀片在镗削或铣削中的切削
pos. 楔入角最小，切削当然轻快。在车 削与镗削中，7度和11度后角是最
常见的刀片，刀片为螺钉夹持的最
neg..
多；在20mm以下的孔镗削中，即便
不存在振动问题，也通常选择11度
后角的刀片，例如山特维克可乐满
的TPMT,DPMT,VCEX的刀片（V型刀
片后角为7度或11度）。后角以7或
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2、如何应对系统刚性差—— 薄壁工件的铣削用90度主偏角的刀具。
薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件 一般是箱式或者碗式零件。
改善工件夹持。如：增加合适的辅助支撑点，在夹具和机 床工作台面之间加装一层木板，用粗大的橡皮条或者弹簧 勒在壳体的外面，在箱体内部充满湿沙子等等，奇思妙想 不一而足。
铣削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆从主轴端部向外悬深 与刀杆直径比大于 3 到 4； 模块化刀杆的模块接口磨损影响定位或者接口类型不适合铣削 加工； 刀杆的模块化接口之间拉紧力不够。
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切削振动的三个分类
似起皱的丝绸
小直径细长刀杆或者薄壁工件 进行高转速切削
被定义为细长轴的零件外圆车削，通常由尾部顶尖支撑但是没 有跟刀架
内孔车、镗削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆夹持悬深与刀杆直径 比大于 4； 同时刀杆夹紧采用螺拴侧压，定位采用 V 型铁或孔柱间隙配 合； 刀尖偏离孔中心线 0.1mm 以上。
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机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件
切削加工中振动产生的原因及消减措施
切削加工中振动产生的原因及消减措施作者：刘世良来源：《硅谷》2011年第14期摘要：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。
关键词：自由振动；受迫振动；自激振动；工艺措施中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720140－01在切削加工过程中常常会发生振动，这在一般情况下是一种极其有害的现象。
产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，它不仅使机床和刀具的使用寿命缩短，而且使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，还发出噪声，恶化工作环境，影响人体健康。
切削过程中的振动是一种十分复杂的物理现象，有些类型振动的机理至今还没有研究的十分透彻，因此，随着机械加工工艺日益向高生产率、高精度和自动化方向发展，如何防止和消除切削过程中的振动，就日益成为紧迫的研究课题。
1 机械振动的基本类型1.1 自由振动。
自由振动是一种最简单的振动，所占比重很小。
自由振动往往是由于切削力的突然变化或其它外界力的冲击等原因所引起的，在振动过程中没有外来能量的补充，由于系统总存在着阻尼，因此这种振动一般可以迅速衰减，对机械加工过程的影响较小。
但在某些条件下，有可能诱发出自激振动。
1.2 受迫振动。
受迫振动是一种由于外界周期性干扰力的作用而引起的不衰减的振动，它主要有工艺系统内部或外部周期交变的激振力（即振源）作用而引起。
受迫振动的两个重要特点是：①系统的振动频率等于外界周期性干扰力的频率。
②当外界周期性干扰力的频率等于或接近系统的固有频率时，将出现共振现象，此时振幅显著增大，可能使振动系统受到严重破坏。
1.3 自激振动。
自激振动是自然界和工程界常见的现象，它是一种由外界吸收能量，但又不存在周期性干扰的不衰减的振动。
自激振动的特点如下：①自激振动是一种不衰减的振动。
车削过程中的振动分析与消振措施
重谈车削过程中的振动分析与消振措施昂朝凯2003年的实习教学工作已经结束，有一个难题常期的困惑着我们——振动。
当我们在进行切削加工的过程中，工艺系统由于受到各种力的作用，以及弹性系统的力学特性影响，工件各刀具之间常常发生强烈的相对振动，从而使工艺系统的各种成形过程受到干扰和破坏。
它不不仅使加工表面产生波纹，严重恶化加工精度和表面质量，而且缩短机床和刀具的使用寿命，降低切削效率。
另外，振动时所发生的噪音会影响操作者的情绪和注意力，慢慢产生一种恶性循环，使我们经过认真准备，精心操作的工件在最终成形的一刹那，变得面目全非，幸勤的劳动于一旦，对我们学生在考工中的合格率，优秀率无疑产生了重大影响。
这也是我们提高教学质量，让学生了解和掌握未来实际生产中的关键技术，必须解决的一个重要课题。
针对这个问题，一个车加工工件最终的好坏，主要是取决于它的尺寸精度，形位精度及表面质量三个方面。
而振动给以上三个方面的负面影响无一幸免。
因此我们认为必须在分析振动原因，找出振动源着手，从而采用相应的消除和减小振动的方法，措施。
下面是我们分析的车削加工系统上的力及其影响：工件——刀具——振动源——（环境、电机、机床自激震动、系统的被迫震动）——工件的不平衡性（自由振动）——振源聚合——产生强烈的振纹。
从此可以看出，机械加工中的振动有三种，自由振动、强迫振动和自激振动。
而三种情况中，占主要的是强迫振动和自激振动，自由振动所占的比例较小。
所以现在我们就着重分析强迫振动和自激振动在车削振动中的影响。
1、车削中的强迫振动强迫振动从观察的结果看是由外界持续激振力引起的，并且在车削过程中始终地作相应的维持。
我们今天分析某些激振力因素，也就找到了强迫振动产生的具体原因：（1）不平衡离心力、惯性当车床工作时，一些相对旋转机件，工件如：电机转速，皮带轮，皮带、主轴及各种齿轮，它都存在微量的偏心，少数部件还相对严重，在高速回转时，产生离心惯性力就使机床振动。
切削振动产生原因和解决
细长杆立铣刀铣削深型腔时 常采用插铣方法
插铣就是刀具象钻头一样轴向 进刀，当铣削深的型腔时，通 常长杆的悬伸大于3倍的刀杆 直径，我们推荐使用轴向进刀 的插铣方法，但是立铣刀刀片 刃口有一定的径向切削刃，刀 具供应商有技术资料证明此刀 具在插铣时的最大吃刀宽度 PlungeMill是专门用于模具和 航空工业的大直径插铣刀，它 最大的特点是高效率和超大切 宽，通常用于大型深腔模具的 开粗。
切削振动的原因
刀具在切削工件时发生振动需要有下面三 个条件同时存在： 第一是包括刀具在内的工艺系统刚性不足 导致其固有频率低， 第二是切削产生了一个足够大的外激力， 第三是这个外激力的频率与工艺系统的固 有频率相同随即产生共振
分清自激振动和强迫振动
。
刀具振动实际应该叫“切削振动，通常发生在长悬臂刀杆的镗削和铣削，薄 壁件的切削加工，细长杆的车削等等。当环保做为车间考核的标准时，高速 钻削产生的高频啸叫也和振动噪音一起列为技术公害。 切削振动顾名思义只有在刀具进行切削时才产生，如果振动来自非切削因素 如不稳定的机床地基，机床丝杠的间隙，主轴轴承的损坏甚至几百米以外火 车的经过而产生的震动我们叫做强迫振动，这种振动不伴随噪音而非我们讨 论的话题。 切削振动产生噪音，但噪音并不是全由切削振动引起发生，机夹刀片铣刀在 100米以上的切削速度每齿走刀在0.1毫米以上铣削3毫米的切深，即便是铣削 灰口铸铁也会产生接近90分贝的噪音，而低频切削振动噪音常低于此值。 切削振动是自激振动是一种正弦波振动，除了用专业仪器测量振频与波长外 ，最明显的是工件被加工表面有振纹。
薄壁工件的铣削加工
薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件被叫做箱式或者 碗式零件(box like or bowl like shape workpiece)，由于振动来自于工件本身 ，那么技术人员各显神通，国外在处理这类零件的铣削加工主要以改善工 件夹持为主，例如增加合适的辅助支撑点，在夹具和机床工作台面之间加 装一层木板，用粗大的橡皮条或者弹簧勒在壳体的外面，在箱体内部充满 湿沙子等等，奇思妙想不一而足。在铣削薄腹板时，推荐使用90度面铣刀 以减小对腹板的轴向切削力。
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析机械振动在机械加工过程中是一种常见的现象，它由多种原因引起。
机械振动不仅会影响加工精度和加工质量，还会对机床和工具设备造成损坏，因此需要采取相应的对策来减小机械振动。
机械振动的原因可以归结为以下几点：1. 切削力导致的机械振动：在机械加工过程中，切削力是产生振动的主要原因之一。
加工过程中的突然切削力、不平衡切削力以及刀具的不良使用等都会导致机械振动的产生。
2. 构件的材质和形状对机械振动的影响：构件的材质和形状也会对机械振动产生一定的影响。
如果构件的刚度不够，容易产生共振现象，进而引起机械振动。
3. 机床刚度不足：机床刚度不足也是机械振动的原因之一。
如果机床的刚度不够，加工过程中的力量无法得到有效的传递，会引起机械振动现象。
针对机械振动的原因，可以采取以下对策来减小机械振动：1. 优化刀具的设计和选择：合理选择刀具并进行刀具的定期检查和更换，以保证刀具的质量和使用寿命。
还可以根据具体的加工需求，优化刀具的设计，减小切削力的大小。
2. 提高机床的刚度：增加机床的刚度，可以有效地减小机床振动。
可以采取增加机床整体重量、加强机械结构的刚度，以及增加机床的支撑点等方法来提高机床的刚度。
3. 选用减振材料：在机床的结构中采用减振材料，如橡胶减振垫、弹簧减振装置等，可以有效地减小机械振动。
4. 控制切削参数：合理调整切削参数，如切削速度、进给量和切削深度等，可以降低切削力的大小，进而减小机械振动。
5. 加强工件固定：在加工过程中，合理固定工件，以减小工件的共振现象，从而减小机械振动。
机械振动是机械加工过程中常见的问题，但通过优化刀具的设计和选择、提高机床的刚度、选用减振材料、控制切削参数以及加强工件的固定等措施，可以有效地减小机械振动的发生，提高加工精度和加工质量。
车削加工中振动产生原因及消除措施
李 平
（ 哈 尔滨理工大学工程训练 中心 ， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０）
摘 要： 在车 削加 工中， 减 少机床产 生的振动是 十分重要的 。因为其振动 对加 工过程及加 工质量及对机床 的连接 特性 ， 降低 生产效 率。 为提 高产品质量 ， 减少机床振 动十分关键 。 本文重点论述机床在 工作 中产生振动的种种原 因并且进行 了归纳 ， 分析 了机床振动对产品 加工质量造成的影响 ， 提 出了防止和减 小机床振动的各种有力方法。 关键词 ： 振动 ； 振动分析 ； 消除措施 ； 机床切 削
切削振动的三个分类
切削振动的三个分类切削振动是指在切削过程中产生的振动现象。
切削振动对加工质量和加工效率有着重要影响，因此对切削振动进行分类和研究是非常重要的。
根据切削振动的特点和产生原因，可以将切削振动分为三个分类：切削力引起的切削振动、系统固有频率引起的切削振动和切削参数引起的切削振动。
一、切削力引起的切削振动切削过程中，由于切削力的作用，会引起工件和刀具之间的相对振动，从而产生切削振动。
这种切削振动的特点是频率较高，振动幅度较小。
切削力引起的切削振动主要包括两种类型：弦状振动和截面振动。
1. 弦状振动：当切削力作用于刀具时，刀具会发生弯曲变形，产生弦状振动。
弦状振动的频率与切削速度、刀具材料和几何形状有关。
如果切削力过大或切削速度过快，会导致弦状振动的振幅增大，从而降低加工质量。
2. 截面振动：当切削力作用于工件时，工件会发生弯曲变形，产生截面振动。
截面振动的频率与工件的材料、几何形状和切削条件有关。
如果切削力过大或切削速度过快，会导致截面振动的振幅增大，从而影响加工精度和表面质量。
二、系统固有频率引起的切削振动系统固有频率是指切削系统在没有外界刺激下自然振动的频率。
当切削系统的激励频率与系统固有频率接近或相等时，就会引起共振现象，从而产生较大的切削振动。
系统固有频率引起的切削振动主要包括两种类型：共振振动和强迫振动。
1. 共振振动：当切削系统的激励频率与系统固有频率接近或相等时，就会引起共振振动。
共振振动的特点是振幅较大，对加工质量和加工效率有着较大影响。
为了避免共振振动的发生，需要合理选择切削参数，并采取减振措施，如增加刚度或增加阻尼。
2. 强迫振动：当切削系统的激励频率与系统固有频率不完全匹配时，就会引起强迫振动。
强迫振动的特点是振幅较小，但会对加工表面质量产生一定影响。
为了减小强迫振动的影响，需要合理选择切削参数，并采取减振措施，如增加刚度或增加阻尼。
三、切削参数引起的切削振动切削参数是指切削过程中与切削力和振动有关的参数，包括切削速度、进给量和切削深度等。