車(chē)削加工表面振紋的成因及消除方法探討

劉紅梅

摘要：隨著制造工業(yè)技術(shù)的不斷提高，影響工件表面的加工質(zhì)量、加工精度及使用性能的振紋，受到了很大重視，通過(guò)對(duì)各種振紋形狀的成因分析，找到消除振紋的形成方法，達(dá)到提高產(chǎn)品加工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：車(chē)削加工振紋振動(dòng)消除方法

一、振紋的概念

車(chē)削加工過(guò)程中由于出現(xiàn)了振動(dòng)，使車(chē)刀在工件加工表面產(chǎn)生了位移，因此在加工表面產(chǎn)生了波紋，這個(gè)就叫做振紋。振紋一般分端面振紋和回轉(zhuǎn)表面振紋。端面振紋主要有輪輻型和靶型?；剞D(zhuǎn)表面振紋主要有斑節(jié)條型和自振振紋（如直紋型、亂紋型、陰陽(yáng)型）等。振紋由振動(dòng)引起，振動(dòng)一般都具有自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。利用外力作用物體，使物體離開(kāi)后，在沒(méi)有外力的作用下的，通過(guò)自身的彈力和重力進(jìn)行的振動(dòng)稱(chēng)為自由振動(dòng)。自由振動(dòng)又叫無(wú)阻尼自由振動(dòng)，自由振動(dòng)在整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)中一般占5%。物體一直在一種周期性的外力作用下，也叫驅(qū)動(dòng)力的作用下，產(chǎn)生的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。持續(xù)的外力，使系統(tǒng)的能量損失得到補(bǔ)充，受迫振動(dòng)在整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)中一般占30%。當(dāng)物體在沒(méi)有外力的作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)，叫做自激振動(dòng)。它是一種比較危險(xiǎn)的振動(dòng)，因?yàn)樗怯伸o能源的能量產(chǎn)生的持續(xù)而穩(wěn)定的周期振動(dòng)。如果設(shè)備發(fā)生了自激振動(dòng)，容易使設(shè)備失去穩(wěn)定性。而在實(shí)際加工中，自激振動(dòng)占整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的65%。要消除振紋，就要消除振動(dòng)，要消除振動(dòng)就要消除引起振動(dòng)的振源。機(jī)床在機(jī)械加工過(guò)程中，振源有兩種，一個(gè)是來(lái)自機(jī)床外部的振源，主要是車(chē)間里的其它鍛壓設(shè)備、機(jī)床及附近的火車(chē)、汽車(chē)等通過(guò)地基傳給車(chē)床的振動(dòng)源。另外一個(gè)是機(jī)床自身的振源，如機(jī)床、刀具、夾具、和工件組成的

工藝系統(tǒng)（如電機(jī)、工件、旋轉(zhuǎn)軸等）、傳動(dòng)系統(tǒng)（如皮帶輪、滾動(dòng)軸承、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力脈沖等）及機(jī)床回轉(zhuǎn)組件等。

二、端面振紋的消除方法

（一）輪輻型振紋的消除方法

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是機(jī)床外部還是內(nèi)部的振源，它們對(duì)端面輪輻型振紋的形成，綜合原因主要是機(jī)床主軸的軸向力竄動(dòng)問(wèn)題。輪輻型振紋的條數(shù)一般都與機(jī)床主軸上主動(dòng)齒輪的齒數(shù)有關(guān)，多數(shù)情況是振紋條數(shù)與齒輪數(shù)相同；它的振紋深淺度與刀具使用的材料有關(guān)系，硬質(zhì)合金車(chē)刀車(chē)削45號(hào)鋼斷面振紋從外向內(nèi)逐步加深，通過(guò)車(chē)刀受力分析，得知原因是車(chē)刀的軸向切削力與切削速度有關(guān)，一般車(chē)削斷面時(shí)，車(chē)刀都是從外向中心車(chē)削的，加工時(shí)的切削半徑會(huì)越來(lái)越小，切削速度也會(huì)越來(lái)越小，從受力分析，軸向力的公式可以看出來(lái)，軸向力是越來(lái)越大的，這樣主軸的竄動(dòng)也會(huì)就越來(lái)越大，從而使得振紋慢慢的由淺變深；但是用高速鋼車(chē)刀或者硬質(zhì)合金車(chē)刀車(chē)削灰鑄鐵時(shí)候，振紋深淺度反而沒(méi)變化。通過(guò)車(chē)削試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，削速度對(duì)軸向力幾乎沒(méi)有產(chǎn)生影響，從而使得振紋沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。消除輪輻型振紋的方法是要保證嚙合精度，嚙合精度越高振紋越不明顯。一般是把主動(dòng)輪或從動(dòng)齒輪中磨損較多的齒輪換掉，以保證嚙合精度。有的時(shí)候也可以通過(guò)改變切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量來(lái)改善振紋，這個(gè)就可能比較復(fù)雜的，要不斷地調(diào)整每個(gè)的量量進(jìn)行選擇比較，最后才能選擇最佳的各個(gè)量。

（二）靶型振紋的消除方法

靶型振紋形成的原因，通過(guò)車(chē)削試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，是由于中滑板絲桿在橫向進(jìn)給時(shí)速度不均勻，引起車(chē)刀的振動(dòng)和主軸軸向力的竄動(dòng)而形成的。對(duì)中滑板絲桿在橫向進(jìn)給時(shí)速度均勻，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)制約的因素很多，常有絲桿變形彎曲、絲桿螺母配合的配合精度不好、燕尾槽的直線度偏離過(guò)大等。消除的方法，是通過(guò)檢查絲桿的直線度和同軸度，一般用水平儀和百分表配合使用，檢測(cè)絲桿螺紋的加工精度，要求小于0.05mm；對(duì)絲桿螺母的配合間隙，一般也用百分表檢測(cè)徑向間隙，一般要在0.2mm0.3mm以下，多數(shù)情況下，螺母的磨損比絲桿較快；檢測(cè)燕尾導(dǎo)軌的直線度和平面度，一般用水平儀和百分表，要求小于0.02/1000mm；最后在裝配時(shí)要保證絲桿的軸線與燕尾導(dǎo)軌面平行，也要用水平儀和百分表，要學(xué)會(huì)調(diào)整中滑板中的塞鐵以及配合螺母上的調(diào)節(jié)螺釘。

三、回轉(zhuǎn)面振紋的消除方法

（一）斑節(jié)條型振紋的消除方法

斑節(jié)條型振紋之間的間距是一樣的，它的斑節(jié)間距主要與螺距和齒距有關(guān)，一個(gè)是導(dǎo)軌面下的齒條螺距，另外一個(gè)是大滑板溜板箱里與齒條嚙合的傳動(dòng)齒輪的齒距。斑節(jié)的間距有時(shí)候和他們一樣，有的時(shí)候是成倍數(shù)增大的。消除的方法，首先是檢查大滑板溜板箱的位置是否出現(xiàn)偏移了，檢測(cè)偏移量的大?。黄浯问菣z測(cè)傳動(dòng)齒輪與齒條的制造精度和嚙合度是否正確；要調(diào)整好中心距，對(duì)小齒輪的磨損，要測(cè)量，是否磨損過(guò)大，必要時(shí)要進(jìn)行更換；除次外，還要對(duì)機(jī)床整體進(jìn)行檢查，如操縱桿、絲桿、光桿等桿類(lèi)的直線度檢查，溜板箱等孔類(lèi)的同軸度檢查等；最后還要保證大滑板在搖動(dòng)過(guò)程中，保證傳動(dòng)齒輪與齒條的嚙合平穩(wěn)性。

（二）自振振紋的消除方法

自振振紋是由于切削過(guò)程中切削力的變化引起的振紋，消除的方法比較復(fù)雜，可以從以下幾個(gè)方面去考慮：（1）選擇合適的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、背吃刀量。一般不要在30m/min與70m/min之間選擇速度，因?yàn)檫@個(gè)速度段容易產(chǎn)生自振；進(jìn)給量的選擇，應(yīng)盡可能避免寬而薄的切屑的切削，在機(jī)床許可的情況下，可以增大進(jìn)給量和減小切削深度，也會(huì)減少自振振紋。（2）刀具角度的調(diào)整，增大刀具前角和減少刀具后角，或者當(dāng)切削深度和進(jìn)給量不變時(shí)，增大主偏角，可以減少自振振紋。（3）刀具材料，對(duì)切削加工的振紋有一定的影響，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，刀具材料也在不斷的更新，選用非涂層或者物理涂層的鈷基硬質(zhì)合金刀片，對(duì)自振振紋有一定的控制。

總之振紋的產(chǎn)生原因很復(fù)雜，要多試驗(yàn)、多研究，才能找出振紋的規(guī)律，從而得到消除振紋的方法。

參考文獻(xiàn)：

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