- 10月 25, 2024
振刀几乎会发生在所有的机加工过程中，机械师必须在车削、铣削、钻孔等不同工序中处理这种不希望发生的振动。因此，了解加工振刀及其原因并知道如何避免非常必要。
本文将讨论振刀的定义、类型、振刀的后果以及如何避免振刀。
什么是加工中的振刀？
机械加工中的振刀是指在切割或钻孔工件时发生的不必要的振动。产生振刀的原因是工件和刀具反复相对运动造成的不平衡。当加工工件和切削刀具向相反的方向移动时，就会产生振动，导致加工刀具每转一圈的切削负荷不同。
振刀通常会产生较大的噪音，并在加工部件表面产生明显的波纹。
加工中的振刀类型
CNC加工中会遇到两种主要的振刀。
刀具振刀
一般来说，CNC铣刀在切削操作过程中会产生振动。铣刀开始切边，同时将振动传递到工件上，并加工出各种特征。当刀具和工件相对运动失控时，可能就会导致振刀。
工件振刀
有时，如果将工件错误地固定在铣床工作台上，可能会导致一些偏移和振动。需要注意的是，一些振刀往往是不可避免的。但是如果加工过程中发生的振动超过 一定范围，工件表面会出现明显的划痕。
加工振刀会产生什么影响？
如果不加以控制，加工振刀会导致各种不利影响，例如降低加工效率。以下是其中一些影响：
刀具寿命缩短
当切削刀具对工件产生强烈冲击时，这些震颤效应会使切削刀具碎裂和变钝，从而损害切削工件的表面质量。此外，它还会降低刀具寿命和切削效率，而且更换刀具的费用也较高。
缩短机床寿命
由于机床由各种部件组成，当发生振动时，这些部件会以相同的频率振动。主轴和其他重要部件磨损的速度可能比想象的要快。因此，加工中的过度振动会使机床部件承受过大的压力，如果任其发展，会降低加工效率并导致停机。
表面光洁度差
加工中的振刀会影响工件的美观特性，在某些情况下还会降低公差。加工振刀最明显的后果之一就是表面粗糙度差。振刀还会导致表面出现明显的波纹，从而影响工件的质量和耐用性。
尺寸精度降低
当切削刀具在CNC加工过程中发生振刀时，它就会偏离 CAM 启动的路径。这种偏差会导致加工的零件不精准。由于尺寸不准确，这些零件可能会过紧、过长、过短或过松。
如何减少或避免加工中的振刀？
制造商采用不同的方法来尽量减少加工操作中的振刀，并确保工件和切削工具都处于良好状态。以下是如何在CNC加工过程中减少振刀的一些步骤：
优化加工策略
铣刀沿加工路径移动时，有时刀具会有规律地施加过大的力。在此情况下，减少振刀的理想方法是采用规则的啮合刀具路径。另外，还可以减少切削深度。
此外，还可以尝试重新考虑主轴的配置。例如，可以将机床转速提高或降低 5%，以此降低振刀发生的概率。需要注意的是，有些 CAM 软件具有允许您持续改变主轴转速的功能，由于其多功能性，大多数制造商都采用了这一功能。
采用正确的工件夹持
平衡式机床具有更好的性能。在CNC加工中，不正确的位置和固定装置等因素是导致振刀的主要原因。然而，带有装置的刀架有助于确保加工过程中的稳定性。
您还需要检查加工钳、真空吸附台、卡盘或其他工件夹持装置是否能对工件施加足够的压力，使其保持稳固。
不过，在考虑使用夹具施加所需的夹紧压力时，不要只夹紧薄壁工件的一端，这类工件很难吸收冲击力。在此情况下，填充材料可增强整体刚度并减少振刀。此外，安装尾座或类似形式的稳定托架是此类工件的理想选择。
使用正确的切割工具
使用正确的切削工具有助于避免加工振动，有些切削工具会产生比其他工具更多的振动。要像消除工件振动一样消除刀具振动并不容易，因此，在选择刀具时应考虑以下因素：
- 刀具涂层
- 刀具基体的几何形状
- 刀具的长宽比
刀具越坚固，颤动的可能性就越小，过长或小的刀具经常会发生偏移。因此，应考虑选择直径较大的较短刀具。
此外，将不同槽形的刀具组合在一起是在加工中最大限度减少振刀的有效方法。还可考虑减少突出刀架的刀具，并将其紧紧固定。这样做后，加工振刀的可能性也会降低。
确保您的刀具具有锋利的刀片，应始终考虑加工环境的稳定性和刀具的及时维护。同样，使用适当且稳定的刀具压力也很重要，这样才能保证切屑负荷的规律性。
确定切削类型
数控铣削操作分为两种类型——向上铣削和向下铣削。如果施加切削力的方向与装夹方向一致，则可减少弧面零件的振刀，这往往是切削中需要考虑的一个重要方面。
机床设置和维护
正如预期的那样，数控机床应安装在没有任何裂缝、变形或不连续性的水泥地面上。要知道，机床的布置对于最大限度地减少加工过程中发生的振刀起着重要的作用。
因为弹性、柔软或损坏的地基会增加数控机床的颤动，因此，您应考虑在平整的地面或者使用调节器来保持 CNC 装置的稳固和稳定，以减少振刀。
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结论
振刀是一种导致生产率下降的加工效应，它会影响机工件质量、刀具和机床寿命。导致其发生的因素有很多，从装夹到刀具的选择。每当遇到剧烈刀具振动时，都要进行彻底检查，确保正确的固定，配置合适加工工具和优化刀具路径，以有效减少振刀。
