鏜床淺談及鏜削加工過(guò)程中預(yù)防和消除振動(dòng)的方法

1、鏜床淺談及鏜削加工過(guò)程中預(yù)防和消除振動(dòng) 的方法摘要鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求較高的孔，還可以進(jìn)行銑削，鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔等工作，在機(jī)械加工工藝中應(yīng)用非常廣泛。本文從鏜床的基本知識(shí)、鏜刀的種類及特性，以及加工過(guò)程中預(yù)防和消除振動(dòng)的方法與措施等方面入手來(lái)簡(jiǎn)要闡述一下鏜床的基礎(chǔ)知識(shí)和加工特性。關(guān)鍵詞 鏜床 鏜刀 分類 工藝特點(diǎn) 振動(dòng) 強(qiáng)迫振動(dòng) 自激振動(dòng) 預(yù)防 消除一、鏜床概述（一）、鏜床的基本特性鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距

2、和位置精度要求較高的孔。如箱體上的孔，還可以進(jìn)行銑削，鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔等工作。 鏜床的鏜削特點(diǎn)為：刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性達(dá),可粗加工也可半精加工和精加工,適用批量較小的加工，鏜孔質(zhì)量取決于機(jī)床精度。 鏜床的運(yùn)動(dòng)分析為：主運(yùn)動(dòng)為鏜刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為鏜刀或工件的移動(dòng) 。（二）、鏜床的主要類別鏜床可以分為以下三類： 1、臥式鏜床： 臥式鏜床既要完成粗加工（如粗鏜、粗銑、鉆孔等），又要進(jìn)行精加工（如精鏜孔）。因此對(duì)鏜床的主軸部件的精度、剛度有較高的要求. 臥式鏜床的主參數(shù)是鏜軸直徑 。臥式鏜床主軸箱；前立柱；主軸；平旋盤(pán)；工作臺(tái)；上滑座；下滑座； 床身導(dǎo)軌；后支承套；后立柱2、坐標(biāo)鏜床 一種高精度

3、的機(jī)床。其主要特點(diǎn)是具有坐標(biāo)位置的精密測(cè)量裝置；有良好的剛性和抗振性 。它主要用來(lái)鏜削精密孔（IT5級(jí)或更高），例如鉆模、鏜模上的精密孔。工藝范圍：可以鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔以及精銑平面和溝槽，還可以進(jìn)行精密刻線和劃線以及進(jìn)行孔距和直線尺寸的精密測(cè)量工作 。坐標(biāo)鏜床的主要技術(shù)參數(shù)是工作臺(tái)的寬度。圖 臥式坐標(biāo)鏜床1-下滑座；2上滑座；3工作臺(tái)；4立柱；5主軸箱；6床身底座3、金剛鏜床 一種高速精密鏜床。主要特點(diǎn)是主運(yùn)動(dòng)vc很高，ap和f很小，加工精度可達(dá)IT5IT6，Ra達(dá)0.63-0.08m。金剛鏜床的主軸短而粗，剛度較高，傳動(dòng)平穩(wěn)，能加工出低表面粗糙度和高精度孔。單面臥式金剛鏜床 （三）、鏜

4、床使用刀具鏜刀概述鏜削使用的刀具鏜刀。一般鏜孔精度可達(dá)IT7IT9，精鏜可達(dá)到IT6，粗糙度為Ra0.8-1.6m。除浮動(dòng)鏜削外，鏜孔能糾正孔的直線度誤差，獲得高的位置精度，特別適合于箱體、支架、杠桿等零件上的單個(gè)孔或孔系的加工。1、鏜刀的主要分類鏜刀焊接式鏜刀機(jī)夾式鏜刀可轉(zhuǎn)位式鏜刀單刃鏜刀雙刃鏜刀固定式雙刃鏜刀浮動(dòng)式雙刃鏜刀整體式鏜刀（1）、單刃鏜刀概述 、單刃鏜刀分類：A、整體式鏜刀整體高速鋼鏜刀B、焊接式鏜刀C、機(jī)夾式鏜刀機(jī)夾式盲孔鏜刀 機(jī)夾式通孔鏜刀D、可轉(zhuǎn)位式鏜刀、單刃鏜刀工藝特點(diǎn)A、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有較大的靈活性和較強(qiáng)的適應(yīng)性。B、可以校正底孔軸線的偏斜和位置誤差。C、鏜桿剛性差，切削用

5、量小，生產(chǎn)效率低。（2）、雙刃鏜刀 、雙刃鏜刀分類A、固定式雙刃鏜刀鏜刀塊兩個(gè)切削刃切削時(shí)背向力互相抵消，不易引起振動(dòng)。鏜刀塊的剛性好，容屑空間大，切削效率高。 固定式鏜刀用于粗鏜、半精鏜 d>40mm的孔，對(duì)孔粗加工、半精加工、锪沉孔或端面等。 B、浮動(dòng)式雙刃鏜刀能自動(dòng)補(bǔ)償由刀具安裝、機(jī)床主軸偏差等造成的加工誤差，能獲得較高的加工精度，但無(wú)法糾正孔的直線度誤差和位置誤差。適用于單件、小批生產(chǎn)加工直徑較大的孔，特別適用于精鏜直徑大（d>200mm以上）而深的筒件和管件孔。、浮動(dòng)鏜刀工藝特點(diǎn)A、鏜刀片徑向浮動(dòng)，加工精度高。B、鏜刀片有修光刃，表面加工質(zhì)量高。C、鏜刀片兩切削刃同時(shí)工作

6、，生產(chǎn)效率高。二、鏜削加工過(guò)程中預(yù)防和消除振動(dòng)的方法（一）、振動(dòng)的概述鏜削是一種用刀具擴(kuò)大孔或其它圓形輪廓的內(nèi)徑車削工藝，鏜削機(jī)理與車削一樣，不過(guò)它是內(nèi)孔加工，切削量和切削速度均不大，其應(yīng)用范圍一般從半粗加工到精加工。所用刀具通常為單刃鏜刀（稱為鏜桿）。鏜孔是鏜削典型的一種。在鏜削工藝系統(tǒng)中，鏜床、工件和刀具稱為彈性構(gòu)件，這些彈性構(gòu)件在鏜削加工中發(fā)生周期性的顫動(dòng)現(xiàn)象叫做振動(dòng)。加工中振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量影響極大，會(huì)產(chǎn)生一系列的不利因素。（二）、振動(dòng)對(duì)鏜削加工將產(chǎn)生五方面影響1、振動(dòng)降低鏜削加工表面的質(zhì)量2、振動(dòng)降低刀具的使用壽命3、振動(dòng)影響和降低了鏜床的生產(chǎn)效率4、振動(dòng)使機(jī)床的原始精度下降甚至喪失，影

7、響鏜削的加工精度5、振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生周期性的噪聲，影響周圍環(huán)境，容易使人疲勞，影響健康。（三）、鏜削振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因綜合以上影響，必須找出產(chǎn)生以上振動(dòng)的原因，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量與加工效率。鏜削振動(dòng)主要有強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種。1、產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因（1）、切削力的變化。在進(jìn)行斷續(xù)鏜削時(shí)，刀頭切入或切出時(shí)引起的切削力不均，或因工件材質(zhì)不均使刀桿在鏜削時(shí)，切削力發(fā)生周期的變化而發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)。（2）、鏜床的傳動(dòng)零件，刀具系統(tǒng)等不平衡引起的振動(dòng)。（3）、鏜床周圍有其它振動(dòng)源，振動(dòng)源通過(guò)地基傳到鏜床上而發(fā)生振動(dòng)（4）、鏜床的傳動(dòng)元件有缺陷 也會(huì)引起周期性的激振力而引起振動(dòng)。2、產(chǎn)生自激振動(dòng)的主要原因（1

8、）、前道工序或粗鏜時(shí)內(nèi)孔表面留有振動(dòng)波紋在后一次鏜削中切削面積發(fā)生變化，從而引起切削力的變化，導(dǎo)致了自激振動(dòng)的誘發(fā)。（2）、鏜削工件的材質(zhì)差異或瞬間切削發(fā)生的加工硬化，也容易引起切削力的周期變化，產(chǎn)生自激振動(dòng)。（3）、鏜削塑性材料時(shí)。鏜削用量選擇不當(dāng)，刀具上的積屑瘤不斷形成擴(kuò)大、破裂、脫落、在形成，反復(fù)循環(huán)，切削力也反復(fù)發(fā)生變化，最后引起自激振動(dòng)。（4）、排屑時(shí)，切屑與前刀面，鏜刀與工件之間摩擦力變化引起了自激振動(dòng)。（四）、防止和消除振動(dòng)的方法和措施了解了產(chǎn)生振動(dòng)的原因，就能找出防止和消除振動(dòng)的措施方法。鏜削過(guò)程中所發(fā)生的振動(dòng)時(shí)極為復(fù)雜的，引起的原因也很多，因此，根據(jù)具體情況分析判斷針對(duì)發(fā)生的

9、原因和性質(zhì)，并切實(shí)采取措施，提出防止和消除振動(dòng)的有效方法。具體分析、預(yù)防及措施如下：1、機(jī)床方面（1）、提高機(jī)床剛性，按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整鏜床各移動(dòng)部件和各軸承間隙，使鏜床剛度提高。（2）、對(duì)提出高速回轉(zhuǎn)的零件應(yīng)做凈動(dòng)平衡，消除因質(zhì)量不均引起的附加離心力。（3）、提高鏜床的抗震性。增設(shè)抗震溝，消除周圍振動(dòng)源。2、工件方面（1）、提高附具和刀具的剛度，提高他們的結(jié)構(gòu)剛度、安裝與夾緊剛度。（2）、選擇設(shè)計(jì)鏜刀時(shí)，盡可能縮短刀頭在刀桿上的外伸長(zhǎng)度，夾緊刀頭的螺釘要有足夠的夾緊剛度。（3）、在鏜床主軸上安裝附具及刀具時(shí)，應(yīng)盡量少用過(guò)渡套筒，同時(shí)確保刀桿錐柄、過(guò)渡套筒與主軸錐孔配合緊密，以提高刀具強(qiáng)度。（4）、當(dāng)

10、鏜刀桿單臂懸伸量較大時(shí)，如工件允許時(shí)，建議鏜桿采用向主軸箱方向送進(jìn)的鏜削方式，使鏜桿處于受拉伸狀態(tài)，特別是鏜桿直徑較小時(shí)，更能使振動(dòng)明顯下降。（5）、銑削時(shí)受工件結(jié)構(gòu)的限制，主軸必須懸伸很長(zhǎng)時(shí)，為避免銑削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，宜采用外伸輔助支架，以增強(qiáng)高度。（6）、工件在水平面內(nèi)定位的支承鐵，定位支撐板及其它定位附件，在滿足工件定位可靠的前提下，力求定位點(diǎn)的數(shù)量最少，夾緊時(shí)所選擇的夾緊點(diǎn)，應(yīng)距工件承受最大切削力的位置越近越好。（7）、工件夾緊時(shí)，應(yīng)使夾緊力的作用點(diǎn)落在定位支承內(nèi)，夾緊點(diǎn)選擇在工件上剛性好且?jiàn)A緊變形小的部位。（8）、夾緊工件時(shí)，用夾緊螺母下的墊圈越少越好，以減少解除性變形。3、刀具方面對(duì)自

11、激振動(dòng)影響最大幾何角度的是主偏角和前角，減少主偏角，會(huì)使切削截面的寬度增加，厚度減少，振動(dòng)寬度隨之增大。在一定的切削速度范圍之內(nèi)前角對(duì)振動(dòng)的影響是，前角減少會(huì)使振動(dòng)增強(qiáng)，鏜刀的后角大小對(duì)振動(dòng)和加工精度的影響，當(dāng)粗鏜或半精鏜時(shí)，減少后角可降低振動(dòng)強(qiáng)度，精鏜時(shí)，增大后角可減少切削表面與刀具后面的摩擦，可降低由摩擦力所激起的自激振動(dòng)。刀尖圓弧半徑增大，會(huì)使振動(dòng)增強(qiáng)，由于刀尖圓弧的增大，不但增加了切入金屬的阻力，而且還增加了刀尖對(duì)已加工表面的摩擦力和擠壓力，容易產(chǎn)生自激振動(dòng)。 綜上所述，考慮刀具對(duì)振動(dòng)的影響，選擇幾何角度時(shí)，要做到：（1）、鏜削工藝系統(tǒng)較弱時(shí)，應(yīng)采用較大的主偏角，其值一般在60-90度

12、之間。（2）、通常應(yīng)盡量避免采用負(fù)前角和刀尖圓弧半徑較大的鏜刀（3）、當(dāng)精鏜或高速切削時(shí)一般適當(dāng)?shù)募哟蠛蠼牵?）、若采用高速鋼鏜刀，其鏜刀的后面可磨出一個(gè)月牙坑式的消振刃，以減少振動(dòng)。（5）、及時(shí)刃磨刀具，盡量的提高刀具工作表面的光整程度，用油石進(jìn)行光整，不使用磨鈍的鏜刀進(jìn)行加工。除了彈性構(gòu)件的影響，還要增大鏜削工藝系統(tǒng)的剛度是防止振動(dòng)的有效方法，從理論講，絕對(duì)剛性系統(tǒng)是不會(huì)發(fā)生振動(dòng)的，所以增大工藝系統(tǒng)的剛度，就是增加系統(tǒng)內(nèi)的固有頻率，減少振動(dòng)的振幅，只有這樣，才能有效的降低振動(dòng)強(qiáng)度，把振動(dòng)控制在允許的最低限度。實(shí)際加工中，采用相同的切削用量，用長(zhǎng)刀桿鏜孔時(shí)，可能發(fā)生很大的振動(dòng)，而用剛性好的短鏜桿加工同樣的孔，則完全可能不發(fā)生振動(dòng)，這說(shuō)明了強(qiáng)迫振動(dòng)于鏜削工藝系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，工藝系統(tǒng)剛性大，振動(dòng)便小，甚至不發(fā)生振動(dòng)，工藝剛度小，可能會(huì)發(fā)生相當(dāng)強(qiáng)烈的振動(dòng)。在鏜削加工中