基于正交试验的铣削振动影响因素分析

合集下载

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
14
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
11
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。
3
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。
2
机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件

铣削加工振动影响因素分析

经过多年的工作实践总结得出，高速铣削加工的过程中一旦出现振动，必然会影响到工件表面的精度和工件整体质量，甚至是缩短刀具乃至整个
机床的使用寿命、降低机床的使用性能。有研究表明，这种振动的大小会髓着切削参数的变化而不断的变动．因此在对铣削加工时振动产生的研究中，首先要做好切削参数与振动关系之间的研究，只有科学的处理好振动饲题，才能更好的为企业生产和社会发展做贡献。１铣削振动的研究现状目前，随着工业化生产道路的不断加速，社会对制造业产品的性能要求日益严格，使得各种工件的更换速度不断加快。在这种时代背景下，如何提高制造业产品的性能、质量，缩短产品的生产周期成为制造业发展的关键问题。切削系统作为制造业生产的核心环节，如何保证生产产品的高效、稳定、可靠已成为业界追求的主要目标。众所周知，铣削加工是一个高速发展的环节，它在工件加工中有着诸多的优越性，能满足各种不同工件的加工需要。但是铣削加工本身是一个高速运转和无振动要求加工环节，但是它又是一个复杂、多元的综合性设备．这类设备在运行中必然会因为各种因素而产生振动，这些振动包含共振、受迫振动以及系统内部的再生振动等因此。要想确保铣削加工工件的质量、精度，就必须要提前做好各种振动因素的预防和控制措施。在目前的铣削加工中，常见的振动控制方法主要采取降低铣削量的方式，这种做法虽然一定程度上保证了机床的稳定性，延长了机床使用寿命，但是很大程度上却造成生产效率的降低，给企业经济效益带来极大的影响。同时。由于铣床在加工中结构和受力复杂多变的原因，这种方法对于一些特殊原因引发的振动仍然是束手无策。尤其在近几年，随着数控机床的应用和机床刀具运转速度的不断加快，系统动态性能引发的振动越来越突出，其各种变量也表现的更加复杂，这也给我国铣削加工产业的发展造成制约。２铣削加工振动影响因素分析经过对数控机床铣削振动所引发的原因进行分析，它的出现主要包含了受迫式振动和自激式振动两种。受迫式振动主要指的是机床在铣削加工当中因为机械传动不平衡、冲击力复杂以及结构构件松弛而引发的一种振

基于正交试验的铣削参数和刀具磨损对表面粗糙度的影响研究

Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．２
Ｍａｒ．．２０１３
文章编号：１００２ — ６６７３（２０１３）０２ — １３３－０３
基于正交试验的铣削参数和刀具磨损对表面粗糙度的影响研究
朱红波，王迪，王笑
（１．克拉玛依职业技术学院，新疆独山子８３３６００；２．新疆机电职业技术学院，新疆乌鲁木齐８３００１１）
摘
要：切削加工表面粗糙度对零件的使用性能有重要影响，而加工过程中的工艺条件又是影响表面粗糙度
的主要因素。利用正交试验方法安排铣削试验，通过方差分析等方法进一步分析切削参数和刀具磨
损对表面粗糙度的影响规律．确定影响表面粗糙度的主要因素，为合理选择切削加工工艺务件提供
ｏｆｔｈｅｃｕｔｉｎｔｇｐａｒａｍｅｔｅｓｒａｎｄｔｏｏｌｗｅｒａｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏｕ【ｇｈｎｅｓｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｕｆａｒｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓ，ｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｉｔｃｌａｂｓｉａｓｆｏｒｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｈｏｉｃｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｔｈｏｇｏｎｌａｔｅｓｔ；ｃｕｔｉｔｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｔｏｏｌｗｅｒ；ｓａｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ；ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉａｎｃｅ

铣削加工振动影响因素分析

（ｐａｄａｉｔｎｉｅｓ口）ａｅｅｎｉｅｔｅｅｈｉｃｏｓｈｔｆｃｅｕｔｇｉａｉｎＩａ）ｎｄａｃｔｇｈｃｓ（ｃｈｖｅｎｉｄｔｂｅｍａｆｔｒｔａｅｔｈｔｎｂｔ．ｎｒｌｕｉｔｋｎｂｄｆｏｔｉｎａａｔｃｉｖｒｏ
第３卷第６０期
Ｖｏ＿０ｌ３Ｎｏ６．
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
Ｊｕｎｌｆａｎｎｅｈｉａｉｅｓｙ（ｔｒｌｃｅｃｏｒａｏｉｇＴｃｎｃｌｖｒｉＮａｕａｉｎｅ）ｏＬｉＵｎｔＳ
（．１东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳１００；２沈阳理工大学１０４．摘应用技术学院，辽宁沈阳１３２）１１２要：为了解决铣削振动的影响因素难以确定的问题，建立了铣削系统二自由度模型，利用切削厚度分析的方
法进行了切削力分析；利用动力学方程，根据方程中的各参量，确定了主轴转速、轴向切削深度、进给速度和径向切削深度四个切削参数是影响铣削振动的主要因素。通过正交切削实验，确定了各切削参数对铣削振动的权重排序，得出切削速度是铣削振动的最主要的影响因素的结论。为研究铣削加工振动稳定性研究奠定了理论基础，同时也为利用变参数切削振动控制确定了首选控制参量。关键词：切削振动；切削力；正交实验；影响因素；动力学方程；变参数切削；振动稳定性；影响因素中图分类号：Ｔ３Ｂ５３文献标志码：Ａ
２Ｐｏ）ｅｈｉｃｏｌｈｎａｇＬｉｏｇＵｎｖｒｉ１１２１．１ｔｃｎｃＳｈｏＳｅｙｎｇｎｉｅｓｔ１３２Ｏｆｙ

基于正交试验法的高速铣削工艺参数优化设计

ｂｄｕｔｒ，ｎｕｎｅｆｄｉｅｅｔｃｔｉｇｏｈｏｇｅｓｏａｎｉｈｅｕｆｃａｎｌｉｅｃｔｅｓｔｈｅｉｆｅｃｓｏｆｒｎｕｔｎｎｔｅｒｕｈｎｓｆｂｌｄｅｆｓｄｓｒａｅｗｓａａｙｚｅｎｎｌｆｉｄａｄｉ
摘要：章使用硬质合金刀具对铝合金（Ａ０叶轮进行高速铣削试验研究分析了不同的切削参数的选文２７）
，
择对叶轮叶片加工的表面粗糙度影响、首先采用多因素的ａ交试验分析了各因素对高速铣削过程中四Ｙ－－个目标值的影响；然后利用极差分析方法分析试验结果，出各个因素对表面粗糙度影响的主次顺序指
．
ｖｓｉａｅｅｔｇｔｄ．Ｆｉｓｓｎｒｈｇｎｌａｒｙｆｒｍｕｔ－ａｔｒａａｙｓｓｔｅｅｆｃｆｅｃａｔｒｉｉｈ－ｐｅｄｍｉｉｒｔｕｉｇｏｔｏｏａｒａｏｌｉｆｃｏｎｌｅｈｆｅｔｏａｈｆｃｏｎｈｇｓｅｌｎｇｌｔｎａｐｔｎｈｅｒｎｅａａｙｔｃｌｍｅｈｏｏａａｙｚｈｒａｅｕｌｓａｄｐｏｎｕｈｅｐｒｍａｙａｄｓｃｎｄｒｈｅｄｏｉｇｔａｇｎｌｉａｔｄｔｎｌｅｔｅｔｉｌｓｔｒｎｉｔｏｔｔｉｒｎｅｏａｖ
，
．
ｅｐｅｉｅｔｌｒｓｌｓｓｏｘｒｍｎａｅｕｔｈｗｈｔｂｅｔｓｒａｅｒｕｈｎｓａｂａｎｅｅｅｔｎｈｐｐｒｐｒａｅｃｔｉｇｐａｔａｓｕｆｃｏｇｅｓｃｎｂｅｏｔｉｄｂｙｓｌｃｉｇｔｅａｏｉｔｕｔｎ．ｒｍｅｅｓｆｒｔｅａｕｉｍｌｏｍｐｅｌｒｖｎｅＴｈｘｒｍｅｔｌｒｓｌｓａｓｈｗｈａｈｒｓａｄｆｎｉｅｓｇａｔｒｏｈｌｍｎｕａｌｙｉｌａｅｅｅｐｅｉｎａｅｕｔｌｏｓｏｔｔｔｅｅｉｅｉｔｉ．

基于正交实验的p20钢高速铣削研究

基于正交实验的p20钢高速铣削研究近年来，随着工业的迅速发展，机械制造的性能要求也越来越高，高速铣削成为目前机械加工技术的重要组成部分。

P20钢是一种常用的工具钢，因其易于加工和造型，被广泛应用于机械零件的加工。

今天，我们将探索如何基于正交实验，来研究P20钢高速铣削的加工效果。

首先，建立正交实验的方案。

针对P20钢的高速铣削，实验因素包括接触磨头的道数、主轴转速、进给速率以及润滑等四个因素，每组因素分别取5个不同的水平值。

由此，总共可以得到25个实验组合，进而建立5因4水平的正交实验方案。

其次，在实验中我们确定了以下参数：接触磨头的道数为3道、4道、5道; 主轴转速分别为8000rpm、10000rpm、12000rpm;给速率为0.1mm/s、0.2mm/s、0.3mm/s;滑方式分为冷却剂和脂类润滑。

最后，利用正交实验设计方案，进行P20钢的高速铣削实验。

我们在实验中，以加工表面粗糙度、切削温度和切屑形态为主要测试指标，并观察分析不同实验条件下的高速铣削效果。

实验结果显示，3道接觑磨头的条件下，主轴转速12000rpm和进给速率0.3mm/s的实验条件，P20钢的加工表面粗糙度和切削温度最优，切屑形态呈现一定的线性，润滑条件下，冷却剂的铣削效果优于脂类。

从结果看出，正交实验设计对P20钢高速铣削的研究有着重要的作用，能够为后续进行优化设计和进行工艺控制提供参考，有助于P20钢高速铣削的技术实现。

总而言之，在正交实验的设计和实施过程中，我们针对P20钢高速铣削的加工效果做出了初步的探讨，得出了有效的结论，为后期进行更多实验研究及技术应用提供了可靠的依据。

近年来，机械加工工艺的发展以及工业需求的不断增长，产品加工性能也越来越受到重视。

基于正交实验的高速铣削研究，能够准确体现P20钢高速铣削的加工效果，有助于技术指导的准确性，以及钢材的高效加工。

未来，还可以更深入地研究P20钢高速铣削及其他金属材料的加工性能，进一步提高机械加工技术的水平。

影响叶轮铣削加工质量的因素分析

２００３，９：１４一Ｉ７．
铣刀齿数ｚ的影响铣削宽度ｄ的影响主轴转速ｎ的影响每齿进给量ｆ』的影响
【４】罗跃．难加工材料薄壁零件的振动切削技术研究【Ｄ】．成都：四川大
学，２００４．
图４各铣削参数对叶轮表面粗糙度的影响曲线图
１９７６，１２：２０－９０．
［２】孔金星．低刚度薄壁零件的精密加工【Ｊ】．中国物理工程研究院机械
制造工艺研究所，２００３：２０ — ２２．
［３】任家平．影响高速加工的几个主要因素［Ｊ】．高速加工专题综述，
家已设计好仅＝４５。时，行程正好达到标准，但如遇特殊情况必须进行程开关位置等。行调整。（２）在地刀水平连杆紧固之前，三相地刀动触杆处于合位，经３．３排除故障的操作顺序验上应使其合足程度自主动相到从动相由低到高（略微）。这样做有（１）手摇刀闸至中间位置，以防止试验时电机反转损伤机械部利于保证在地刀同期度合格的前提下，其合闸后剩余间隙一致。（３）分。（２）根据故障类型判断故障点大概位置、所属回路，一般程序是先机械联锁间隙的调整需要在主刀分、合位置分别调整３￣８ｍｍ。控制回路后电机回路。（３）用万用表对所判断的故障回路测量分析，３电动回路的故障处理（以ＣＪ５电动机构为例）以回路末端为测量起点，以接线端子或桩头为单位向回路起点逐一３．１电动回路原理测量排查，直至找到故障点。如图３所示，其动作逻辑并不复杂（这里不再讲述），关键是调试３．４排除故障过程中关键点分析人员应充分熟悉图纸和实际接线，回路分为两个部分：电机部分和控（１）调试人员在排除故障过程中，思路要清晰，判断回路的好坏制部分。以万用表量值为唯一依据，切不能盲目拉扯线头，走冤枉路。（２）若按下分合闸按钮，ＫＭＩ（合）、ＫＭ２（分）均不动作，说明在操作回路上的分合公共部分有故障；若ＫＭ１动作，ＫＭ２不动作，说明操作回路中的合茸毯ｔ闸部分有故障；反之则是分闸部分有故障。（３）对控制回路的故障排除，带电使用万用表交流电压档测量较为方便。（４）对于电机缺相运＾勺＾２ＫＴ行，可仔细观察接触器主触头灭弧情况，并迅速判断没有电弧的一相即为故障相，再用表逐一排查。若电机相序表现为分合闸均反，可将主电源两相互调；若分闸反，可将ＫＭ２的１、３、５端子连线之中的两个互调；若合闸反，则将ＫＭ１的１、３，５端子连线（双线同时）互调。４结论在国网变电检修技能比赛中，我们教练组和队员共同努力，反复试验、探索出一套行之有效的调试规范，事后本人进行了总结和细化，望上述这些经验总结能与广大同行们分享，能有助于大家提高ＧＷ４刀闸调试水平。参考文献【１］蒋巧林，刘燕．ＧＷ４、ＧＷ５系列隔离开关运行分析及改造措施【Ｊ１．江西电力职业技术学院学报，２０ｏ５，１８（３）：４５－４６．图３电动机构控制回路［２］陈宏伟，王光临．ＧＷ４ — １２６型户外隔离开关的常见（下转１０５页）

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加工过程中出现机械振动的原因较多，主要包括以下几个方面：1.切削力的不平衡：机械加工过程中，切削力的大小和方向会不断变化，如果切削力不平衡，就会引发机械振动。

这主要是由于工件材料的异质性、表面瑕疵等原因导致的切削力不均匀分布。

2.进给速度过大：如果在机械加工过程中进给速度过大，刀具与工件之间会发生剧烈的冲击，从而产生振动。

进给速度过大还会引起切屑的断裂不良、刀具严重磨损等问题。

3.机床刚度不足：机床的刚度不足也是引起机械振动的重要原因。

刚度不足会导致机械系统的固有频率过低，与工件切削频率接近，从而引起共振现象。

4.切削液不当：切削液在机械加工过程中起到冷却润滑的作用，如果切削液的流量、温度、质量不合适，则会导致切削液无法有效冷却刀具和工件，增加切削力并引起振动。

针对上述问题，可以采取以下对策来降低机械振动：1.切削力平衡：选择合适的刀具和进给方式，确保切削力均匀分布。

在加工过程中可以采用动态平衡的方法动态调整刀具和工件的重心位置，提高切削力的平衡性。

2.控制进给速度：根据加工材料的性质和切削条件，合理控制进给速度，避免过大的进给速度引起振动。

如果需要加工高硬度材料，可以采用高速切削技术来提高加工效率，减少机械振动。

3.提高机床刚度：加强机床的刚度和稳定性可以有效抑制机械振动。

可以采用增加机床结构重量、增大导轨尺寸、优化机械系统刚度等措施来提高机床刚度。

4.优化切削液：选择合适的切削液，并设置合理的流量、温度和质量控制，确保切削液能够有效冷却刀具和工件，降低切削力。

还可以通过合理的刀具设计、提高工件材料的均匀性、改善切削过程中的冷却条件等方法来减少机械振动的发生，提高加工质量和效率。

对于特殊要求的加工任务，可以采用振动缓冲系统、动态平衡系统等技术手段来抑制机械振动，实现稳定加工。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

图１所示。
零件精度降低、刀具磨损加剧、机床的极限加工能力受到限制以及工作环境受到噪音污染等问题，对零件的加工质量和加工效率产生重要影响【１】。一般来说，受迫振动和自激振动是机械加工过程中产生的主要振动形式。其中，受迫振动一般容易识别也容易解决，而自激振动（又称颤振）的发生、发展规律与机械加工过程联系紧密，影响因素多，一般较难识别，也不容易解决翻。为了进一步分析切削加工过程中各种工艺因素对切削振动的影响规律，采用正交试验法对不同工艺条件下铣削振动信号的变化情况进行分析和研究。正交试验设计是利用正交表合理安排试验，以尽可能少的试验次数确定主要影响因素及各因素对试验指标的影响规律ｐ】。利用正交表安排试验首先要明确试验目的、确定试验指标；其次根据试验指标的特征确定影响因素及各因素水平；最后根据试验因素及水平选择合适的正交表安排试验计划。
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６，２０１４
基于正交试验的铣削振动影响因素分析
朱红波
（克拉玛依职业技术学院，新疆独山子８３３６００）
摘要：切削振动对零件加工表面质量影响较大，为了控制切削振动，提高加工表面质量，利用正交试验进行不同工艺
８０ｏ
１．２
Ｏ．３
ｌ４ｏ
１ｏｏ
Ｏ．５２
Ｏ＿３７
２．９０３３７
２．１８４６１
１试验条件
１．１振动信号采集与分析系统
结合试验所使用的机床及实际加工所选用的切削参数，选择ＩＮＶ９８１８压电式加速度传感器作为数据采集用传感器，电荷灵敏度１８９．１ｐｃ／ｍｓ一２，可用频率范围１ｋＨｚ～１００ｋＨｚ。传感器的安装位置如图２
条件下的铣削试验，采集振动信号并提取信号特征值，通过方差分析等方法研究铣削参数和刀具磨损对铣削振动的影响规律，确定影响铣削振动的显著因素，为切削振动控制研究及铣削工艺参数的合理选择提供理论参考。
关键词：切削振动；正交试验；切削参数；刀具磨损
收稿日期：２０１４－０３ — ０７
一
图２传感器的安装
作者简介：朱红波（１９８２一），男，辽宁抚顺人，硕士，讲师，研究方向为机械制造质量控制。
２７Ｏ
《装备制造技术））２０１４年第６期
表２试验计划及试验结果
２试验指标及因素水平的确定
从传感器检测到的原始信号包含了很多与试验
样本主Ａ轴（转ｎ）速
序号（ｒ／ａｒｉｎ）
１６０ｏ
进给ｃ ∽ 速度刀具Ｄ（磨口损）量信善方
（ｎｌｎ１）
１ｏｏ
１２Ｏ
Ｏ．２
０．３７
１．９信号的强弱，因而以铣削振动信号
的均方根值作为试验指标。切削加工过程中影响切削振动的因素很多，包括机床的精度、刀具材料与几
４
５
６ｏｏ
中图分类号：ＴＨ１６１．６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ５４５Ｘ（２０１４）０６－０２７０－０３
机械加工过程中常常会产生振动，使工艺系统的正常切削过程受到干扰和破坏。发生在金属切削过程中的振动常常会带来已加工表面粗糙度增加、
Ｏ．３
（ｍｍ／ｍｉｎ）
７０
（ｍｍ）
Ｏ．０５
根值
１．８１８３３
因素无关的信息，所以必须对这些信号进行处理，提
取与试验因素关系紧密的信号特征。由于均方根能
２
３
６０ｏ
６０ｏ
Ｏ．６
Ｏ．９
图１铣削振动测试系统
１．２试验机床
试验所用机床为武汉华中数控生产的ＤＭ４６００立式镗铣加工中心，主轴最高转速６０００ｄｍｉｎ，分辨率０．００１ｒｆｌｌｎ。１．３试验刀具及试件材料试验刀具为高速钢三齿直立铣刀（ＨＳＳ，１０ｍｍ），试件材料为４５＃钢，尺寸为１２０ｍｍ ×１００ｍｍ ×２０ｍｍ。１．４传感器
所示。
试验所用铣削过程振动信号采集与分析系统是利用加速度传感器对铣削工艺系统进行切削振动信号的测量，通过传感器采集到电荷信号后将电荷信号送入滤波放大器进行信号转换与放大，然后由ＣｏｉｎｖＤＡＳＰＶ１０信号采集处理分析仪采集后，使用ＣｏｉｎｖＤＡＳＰＶ１０软件所配置的频谱分析功能模块对振动信号进行特征提取分析。铣削振动测试系统如