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          減少內孔切削時刀具振動的解決途徑和方法

          發布日期:2022-09-14 09:31:57  點擊次數:6979

          在零件內孔車削特別精車過程中,加工刀具的振動最終會影響到零件的尺寸精度和外表質量,同時也會影響刃具及根底主軸的壽命,因而我們在加工中盡可能地防止振刀現象的發作。

          傳統的機械加工處理刀具振動的最終結果通常是降低制造效率。隨著現代金屬切削加工技術的不時開展,特別是現代數控刀具構造的迭代更新,為有效處理內孔切削振動問題提供了新途徑和新辦法。

          本文從工程理論角度闡述了典型的減少內孔切削振動的處理辦法。

          01

          采用重金屬/硬質合金刀體減輕振動

          阻尼避振刀具技術呈現之前,機加工業內普遍采用改動刀體的資料抵達減輕刀具振動的目的。

          即把采用普通合金鋼制造的刀體改為采用重金屬制造,或者整體采用硬質合金制造的刀體,如圖1所示。刀體裝夾懸伸長度與刀體直徑之間產生避振效果的長徑比可達4~6。

          但許多工程理論經歷標明,在相同長徑比的情形下,采用重金屬刀體的內孔車削消振效果不如整體硬質合金刀體。表1所示為各種材質的刀體裝夾懸伸長度與刀體直徑長徑比。

          用采用重金屬和整體硬質合金制造的刀體,重量增加了許多,價錢也貴,總體來看應用并不普遍。

          02

          應用阻尼技術避振刀體減輕振動

          通常狀況內孔切削車刀受力是一個較為復雜過程,假如僅僅依托進步刀體的彈性模量難以從基本處理刀具振動問題,同時會降低制造效率以及刀具刃口的平安性。批量消費中,假使對深孔停止平安有效地加工,則必需采用阻尼避振刀體。

          鋼刀體和硬質合金刀體都能夠選用帶有減振器的構造,以增大刀體可用的長徑比。

          SilentTools的設計包括:一塊浸入特種油狀液體中由起彈簧作用的橡膠軸襯懸掛的重金屬塊。特種油狀液體將吸收切削過程產生的振動能量,且經過能量轉化將振動能量轉換為熱量。

          借助于內孔車刀體上的螺釘來調整重金屬塊的慣量,優化振動頻率,調理橡膠軸襯懸架的張力,使減振效果到達最佳狀態。內孔車刀體還設有內冷卻通道,優化排屑效果。

          圖3所示的肯納金屬車刀體則在設計時組合了幾種比擬理想的特征:包括高剛性的硬質合金刀體;質量為硬質合金一半的鋼襯套位于內孔車刀體前端,以產生更高的固有頻率(與硬質合金刀柄熱配合);內孔車刀體前端的槽能夠減輕重量、進步固有頻率; 減振器組合體衰減振動等。

          03

          選擇適宜切削條件減輕振動

          3.1

          采用90°主偏角有利于減少徑向力,從而減輕振動

          內孔車削刀具的主偏角影響徑向力、軸向力以及合成力的方向和大小。主偏角增大招致軸向切削力增大,而主偏角減小則招致徑向切削力增大。

          由于軸向切削力朝著機床主軸方向普通狀況不會對加工產生負面影響,因而,選擇較大的主偏角是有利的。

          90°主偏角常常內孔車削的首選,經過鏜體軸直接傳回進給力,使變形和振刀最小化。45°或者75°主偏角內孔車刀徑向力常常會使刀體發作變形,從而招致振刀,見圖4。

          3.2

          在徑向切削深度一定狀況下,減少刀尖圓弧

          半徑可減輕振動

          在內孔車削工序中,應首選小刀尖半徑。刀尖半徑增大,徑向和切向切削力也會隨之增大,并且,還會帶來增強振動趨向的隱患。另一方面,刀具在徑向上的偏斜會遭到切削深度與刀尖半徑之間相對關系影響,見圖5。

          當切削深度小于刀尖半徑時,徑向切削力隨著切削深度的加深而不時增加。切削深度等于或大于刀尖半徑,徑向偏斜將由主偏角決議。選擇刀尖半徑的經歷規律是刀尖半徑應稍小于切削深度。

          這樣,能夠使徑向切削力最小。同時,在確保徑向切削刀最小的狀況下,運用最大刀尖半徑可取得更鞏固的切削刃、更好的外表紋理以及切削刃上更平均的壓力散布。

          3.3

          在堅持刀具一定耐用度狀況下,刀尖角越小越好

          較小的刀尖角度會確保切屑的外形分歧,并增加容屑空間,確保更好的排屑性能。較小的刀尖角,副主偏角較大,副切削刃與被加工面的顫抖很難轉化為振動。較大的刀尖角度招致切削刃嚙合量過大,從而招致振動,見圖6。

          3.4

          運用正前角刀片槽型

          刀片槽型對切削過程有著決議性的影響,內孔加工普通選用切削尖利,刃口強度高的正前角槽型刀片,以減小內孔車削時的切削力。

          圖7上圖是用于內孔車削和鏜削的刀片。刀片的斷屑槽是磨削構成的貫穿槽, 常規的車刀片斷屑槽普通是經過壓制燒結的封鎖槽。磨削的槽比燒結的槽刃口尖利一些,也是降低切削力的一個辦法。

          采用正前角,具有平穩切削性能槽型的刀片,從而降低切削力,見圖8。PVD刀片為首選,較薄的涂層能夠確保較小的刃口處置。

          3.5

          車刀刃口處置的選用

          刀片的切削刃倒圓(ER)也會影響切削力。普通而言,非涂層刀片的切削刃倒圓比涂層刀片(GC)的倒圓要小,這一點應予以思索,特別是在長刀具懸伸和加工小孔時。刀片的后刀面磨損(VB)將改動刀具相對孔壁的后角,并且,這還可能會成為影響加工過程切削作用的本源。

          04

          改善刀體的夾持方式從而減輕振動

          刀具的夾持穩定性和工件的穩定性,在內孔加工中也十分重要,它決議了加工時振動的量級,并決議這種振動能否會加大。刀體的夾緊單元滿足所引薦的長度、外表粗糙度和硬度是十分重要的。

          刀體的夾緊是關鍵的穩定要素,在實踐加工中,刀領會呈現偏斜,刀體的偏斜取決于刀體資料、直徑、懸伸、徑向、切向切削力,以及刀體夾緊方式。

          關于普通刀體而言,夾緊系統將刀體在圓周上完整夾緊的方式可取得最高的穩定性。整體支撐要好于螺釘直接夾緊的刀體,用螺釘將刀體夾緊在V型塊上較為合適,但不引薦用螺釘直接夾緊圓柱柄刀體,由于螺釘直接作用在刀體上會損壞刀體。

          圖9是兩種內孔車刀的裝夾方式。前者是用螺釘直接壓住壓力面,后者是經過啟齒夾套夾緊刀體。螺釘壓緊的方式刀體和孔的接觸面積比擬小,刀體的穩定性較差,比擬容易呈現振動;啟齒夾套的方式則是整個夾套緊緊地箍住刀體,剛性大大增強,抗振性能就好了許多。

          關于進步內孔車刀體抗振性能,筆者引薦如下經歷,可供讀者參考:

          (1)為了確保內孔車刀體充沛地夾緊接觸面積,請求刀座夾持孔外表粗糙度值約為 Ra1.0;

          (2)引薦的夾緊長度為4d。倡議對直徑超越200mm的內孔車刀體,由于質量很大,夾緊長度為6d;

          (3)運用大直徑內孔車刀體時,可采用兩段式刀座;

          (4) 引薦運用啟齒襯套來夾持的圓柄內孔車刀體。襯套夾持孔極限偏向為H7,資料最小硬度為45HRC (避免永世性變形)。

          05

          采用內冷方式減輕振動

          內孔車削加工中,排屑關于加工效果和平安性能的影響也十分重要,特別是在加工深孔和盲孔時尤為如此。較短的螺旋屑是內孔車削較理想的切屑,該類型切屑比擬容易被排出,并且在切屑折斷時不會對切削刃形成大的壓力。

          加工時切屑過短,斷屑作用過于激烈,會耗費更高的機床功率,并且會有加大振動的趨向。

          而切屑過長會使排屑更艱難,向心力將切屑壓向孔壁,殘留的切屑被擠壓到已加工工件外表,就會呈現切屑梗塞的風險進而損壞刀具。

          因而,停止內孔車削時,引薦運用帶內冷的刀具。這樣,切削液將會有效地把切屑排出孔外。

          加工通孔時,也可用緊縮空氣替代切削液,經過主軸吹出切屑。另外,選擇適宜的刀片槽型和切削參數,也有助于切屑的控制和排出。

          06

          完畢語

          高效率深孔車削加工是一個請求十分棘手的課題,現代金屬切削技術為處理內孔車削振動提供了多種途徑和辦法。

          但在很多場所下,要綜合思索眾多的切削條件,合理選擇最適合的刀具構造,并分離機床本身條件和工件的加工工藝作出正確斷定。


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