數(shù)控機(jī)床的減振效果與哪些因素有關(guān)?
數(shù)控機(jī)床的減振效果與以下多種因素有關(guān):
機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計因素
床身結(jié)構(gòu):
床身的材料和形狀對減振效果有顯著影響。例如,采用鑄鐵材料制作床身,由于鑄鐵具有良好的吸振性能,能夠有效地減少振動。而且,合理的床身形狀,如采用箱型結(jié)構(gòu),其內(nèi)部的加強(qiáng)筋可以增加床身的剛度,提高固有頻率,避免與加工過程中的激振頻率重合,從而起到減振的作用。
床身的質(zhì)量分布也很關(guān)鍵。均勻分布的質(zhì)量能夠使機(jī)床在運行過程中更加穩(wěn)定。如果床身某個部位質(zhì)量過于集中,可能會導(dǎo)致在該區(qū)域容易產(chǎn)生振動,影響加工精度。
立柱和橫梁設(shè)計:
立柱和橫梁的剛度是影響減振的重要因素。足夠的剛度可以減少在切削力作用下的變形和振動。例如,在高速加工中心中,為了提高立柱和橫梁的剛度,會采用加厚的壁板或者增加加強(qiáng)肋的方式。
它們與床身的連接方式也會影響振動傳遞。采用剛性連接可以減少連接部位的間隙,防止因間隙產(chǎn)生的沖擊和振動;而采用柔性連接(如在某些特殊情況下使用橡膠減震墊連接)則可以隔離部分振動,避免振動從一個部件傳遞到另一個部件。
切削參數(shù)因素
切削速度:
適當(dāng)?shù)那邢魉俣扔兄跍p少振動。當(dāng)切削速度選擇不當(dāng)時,如切削速度過高,刀具與工件之間的摩擦力會急劇變化,容易產(chǎn)生自激振動。而合理的切削速度可以使切削過程更加平穩(wěn),減少這種不穩(wěn)定因素導(dǎo)致的振動。例如,在銑削加工中,根據(jù)刀具材料、工件材料以及刀具直徑等因素來選擇合適的切削速度,能夠有效降低振動。
切削速度與切削深度、進(jìn)給量等參數(shù)相互關(guān)聯(lián)。在調(diào)整切削速度的同時,需要綜合考慮其他切削參數(shù),以達(dá)到最佳的減振效果。
進(jìn)給量和切削深度:
進(jìn)給量過大或切削深度過深都會增加切削力,從而導(dǎo)致機(jī)床振動加劇。合適的進(jìn)給量和切削深度可以使切削力保持在機(jī)床和刀具能夠承受的范圍內(nèi)。例如,在車削細(xì)長軸時,由于工件的剛性較差,如果切削深度過大,很容易引起工件的彎曲振動,此時需要減小切削深度,采用多次走刀的方式來完成加工。
刀具因素
刀具幾何參數(shù):
刀具的前角、后角、刃傾角等幾何參數(shù)會影響切削力的方向和大小,進(jìn)而影響振動情況。例如,適當(dāng)增大刀具前角可以減小切削力,從而減少振動。但前角過大可能會導(dǎo)致刀具強(qiáng)度降低,因此需要根據(jù)工件材料和加工要求合理選擇。
刀具的螺旋角(對于銑刀等刀具)也很重要。合適的螺旋角可以使切削過程更加平穩(wěn),將切削力均勻地分布在刀具上,避免切削力集中在某個方向而產(chǎn)生振動。
刀具的磨損狀態(tài):
磨損的刀具會改變切削力的特性,容易引起振動。當(dāng)?shù)毒吣p后,切削刃變鈍,切削力會增大,并且切削力的波動也會增大。例如,在鉆削加工中,鉆頭磨損后,鉆出的孔壁質(zhì)量會下降,同時會產(chǎn)生較大的振動和噪聲。因此,及時更換磨損的刀具對于保持良好的減振效果至關(guān)重要。
減震裝置因素
內(nèi)部減震器:
許多數(shù)控機(jī)床內(nèi)部安裝有減震器,如液壓減震器或彈性減震器。液壓減震器通過液體的阻尼作用來消耗振動能量。其阻尼系數(shù)的大小直接影響減振效果,阻尼系數(shù)需要根據(jù)機(jī)床的振動特性和加工要求進(jìn)行調(diào)整。
彈性減震器(如橡膠減震器或彈簧減震器)則是利用彈性材料的變形來吸收振動能量。例如,在機(jī)床的電機(jī)座下安裝橡膠減震器,可以有效地隔離電機(jī)運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動,防止振動傳遞到機(jī)床主體。
外部隔振措施:
對于一些對振動要求非常嚴(yán)格的數(shù)控機(jī)床,可以采用外部隔振措施,如在機(jī)床底部安裝隔振墊或隔振平臺。隔振墊一般由橡膠、聚氨酯等材料制成,其隔振效果取決于材料的彈性模量、厚度等因素。隔振平臺則是一種更為復(fù)雜的隔振裝置,它可以通過調(diào)整自身的剛度和阻尼來適應(yīng)不同頻率的振動,達(dá)到更好的隔振效果。
加工工件因素
工件材料特性:
工件材料的硬度、韌性等物理性質(zhì)會影響切削過程中的振動情況。例如,加工硬度較高的材料(如淬火鋼)時,切削力較大,容易產(chǎn)生振動。而加工韌性較好的材料(如鋁合金)時,材料容易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象,也會引起切削力的波動和振動。
工件的形狀和尺寸也會對振動產(chǎn)生影響。細(xì)長軸、薄壁件等特殊形狀的工件由于自身剛性差,在加工過程中容易發(fā)生振動。對于這類工件,需要采用特殊的加工工藝(如采用輔助支撐裝置)來減少振動。