一般來說，當(dāng)使用數(shù)控車床進(jìn)行加工時，在下列情況下會出現(xiàn)所謂的“振刀”:

(1)用成形刀片進(jìn)行成形車削。

(2)細(xì)長圓桿的外圓車削。

(3)薄肉圓棒的外圓車削。

(4)箱體零件(如鈑金焊接結(jié)構(gòu))的車削。

(5)超硬材料的切割。

(六)軸承已損壞并繼續(xù)切削等。

發(fā)生刀振時，刀具、工件、數(shù)控車床的振動往往導(dǎo)致廠內(nèi)發(fā)出刺耳的噪音，其振幅在一側(cè)可達(dá)幾十微米(微米)以上，有時高達(dá)100微米以上。這種振動刀不僅造成刀具或工件的夾緊變松，而且由于其噪音大，對操作者造成不良的身心影響，加工精度達(dá)不到客戶的要求。所以所有的工具機(jī)廠都不敢把振動刀的淘汰當(dāng)成一個大挑戰(zhàn)。

一、基本方法

機(jī)床顫振的理論分析是機(jī)床研究中相當(dāng)困難的課題，其根源與加工材料、機(jī)械設(shè)計和切削條件有關(guān)[2，3]。一般上圖說明了整個切削系統(tǒng)，其中“切削過程”涉及到材料(工件)的硬度、進(jìn)給量的大小等。，而“機(jī)床結(jié)構(gòu)”部分涉及機(jī)床的各個結(jié)構(gòu)。

因為理論上有大量的數(shù)學(xué)方程[4]，這里不做這部分的深入介紹，只把一般客戶經(jīng)常發(fā)生的刀振現(xiàn)象大致分為以下兩類:

(a)強(qiáng)迫振動(強(qiáng)迫振動)

這是由間歇切割引起的強(qiáng)迫振動或由有缺陷的旋轉(zhuǎn)部件引起的振動。一般常見的如軸承損壞或齒輪嚙合不良引起的異響、工件夾緊不良、主軸擺動過大等現(xiàn)象都屬于這一類。在這些問題中，間歇車削屬于機(jī)械加工技術(shù)，零件的缺陷大多來自機(jī)床的裝配技術(shù)和關(guān)鍵零部件的質(zhì)量控制，也與機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念有關(guān)。其特點是振動的特性與轉(zhuǎn)數(shù)直接相關(guān)。

(2)自激振動(自激振動)

這是因為切削過程具有周期性不均勻的工作特性，導(dǎo)致周期性相位略有交錯和反復(fù)重疊，再生效應(yīng)的影響一般可稱為“共振”，主要是由機(jī)床結(jié)構(gòu)固有頻率的激發(fā)或工件夾緊系統(tǒng)的低自振頻率引起的。由于結(jié)構(gòu)的固有頻率只隨夾緊或固定方式的變化而變化，當(dāng)?shù)毒哒駝訒r，往往需要改變切削條件(如改變轉(zhuǎn)速)來改善切削振動。但在一些不能改變切削速度的情況下(如攻絲或切削某些材料)，這類問題往往只能通過改變夾緊方式甚至改變刀具或刀具固定方式來解決。

二、抑制振動刀的對策

根據(jù)研究得出的振動刀原理，目前在機(jī)械加工領(lǐng)域有一些具體實用的方法:

(1)盡量選擇切削阻力小的所有條件，即最合適的刀具進(jìn)給速度和切削速度(或主軸轉(zhuǎn)速)。

(2)調(diào)整切割速度，避免共振。

(3)減少引起振動的部分的工作重量。慣性越小越好。

(4)固定或夾緊振動最大的地方，如中心架、工作架等。

(5)提高加工系統(tǒng)的剛性，例如使用彈性系數(shù)較高的刀柄或使用帶有動力阻尼器的特殊抗震力來吸收沖擊能量。

(6)在刀片和工件的旋轉(zhuǎn)方向下功夫(工件壓住刀具，也增加了刀具的穩(wěn)定性)。

(7)改變刀具的外觀和角度，例如刀尖半徑越小越好，以減少切削阻力。病態(tài)前傾角必須為正，以使切割方向更加垂直。前刀面螺旋角最好為正，但排屑能力相對較差。所以一般用開槽刀使前角為負(fù)，但切削效果仍為正。

(8)導(dǎo)程螺旋越小越好，最好為零。