如何减少 CNC 加工中的颤振和振动

颤振是每个数控机床操作员必须不时处理的问题。加工振动是CNC制造中的常见问题。铣削、车削或钻孔都会使零件遭受这种折磨。它影响加工的质量和效率，会导致零件的光洁度下降，并且会损坏并显着缩短立铣刀的寿命。如何减少CNC加工中的颤振是我们接下来要讨论的主要内容。

什么是Machining Chatter？

机加工振动又称颤振，是指在数控铣、车、钻等加工过程中，切削操作中产生不必要的振动，使加工零件表面产生波动的现象。当工件和刀具以不同的频率振动时会发生这种情况，它可以由许多工艺条件触发：刀柄、刀具、零件夹具和机床条件。

这些振动可能是非共振的，例如在使用磨损不均匀的工具时。非共振振动通常在整个加工循环中保持不变，并且通常具有易于诊断的机械原因。

当您正确结合刀具、工件装夹、加工策略和机器设置以产生等于或接近机器固有频率的振动时，您会发现由共振引起的振动。这种颤振只会发生在刀具路径中的某些点，例如凹角处。

加工中的颤振类型-刀具颤振和工件颤振

有两种类型的颤振需要注意：刀具颤振和工件颤振。使用 Tool Chatter，您的机器和工具会开始振动，然后将振动传递给工件。

随着工件颤动，工件壁会振动。后者通常只在处理薄壁时发生，但它可能会导致比 Tool Chatter 更多或更多的问题。在本文中，我们将重点关注“刀具颤振”，但您可以尝试使用这些相同的技术来减少“工件颤振”。

为什么需要减少喋喋不休？

加工过程中的颤振会导致不合格的表面光洁度并缩短刀具寿命。加工表面上会出现振动痕迹，通常呈现波浪状或规则的痕迹。持续的震颤会导致刀具磨损不均甚至损坏。

通常可以听到数控机床的振动声。一位经验丰富的机械师将能够通过他独特的声音识别何时发生喋喋不休。

通常以100μm作为判断震颤是否合适的标准。如果切削振动幅度超过100μm，可能会导致刀具或工件松动，无法继续铣削。当振动小于100μm时，虽然可以进行机械加工，但零件表面会有明显的振动划痕，这是不允许在成品表面出现的。因此，应将加工振动限制在合理范围内。

如何减少 CNC 加工中的颤振？

1.确定正确的刀具路径

这是切割中非常重要的一步。根据说明书，铣削可分为向下铣削和向上铣削。如果铣削力的方向与工件的装夹方向一致，就可以消除折弯部位的振动。配备滚珠或滚珠丝杠的数控铣床和立式加工中心对消除数控铣削时的颤振非常有帮助。

在 CNC 铣床上使用传统刀具路径时，刀具的接合程度会有所不同。这可能会导致在刀具路径中的某些点处对刀具施加过大的力，从而导致颤振。使用恒定的啮合刀具路径或减小切削深度有助于缓解这种情况。

2.正确切割

数控铣床使用长而薄的立铣刀铣削深腔时，通常采用插铣，其中铣刀像钻头一样轴向进给。铣深型腔时，长杆的悬伸量通常为刀杆直径的3倍以上。只有在切削振动不严重时，调整切削参数才可能有效。常规调整方法：降低刀具或工件的速度，减小切深，增加每转切入量。此外，具有大前后角的刀片与轻型断屑器一起使用。刀片的切削楔角是铣削中最小的。

3.选择正确的 切刀 工具

刀具工具会极大地影响颤振。考虑因素包括正确的基材、几何形状、涂层和纵横比。程序员通常倾向于使用可以容纳的最大工具，但这可能不是理想的工具尺寸。长而薄的工具比短而粗的工具更容易振动（和偏转）。因此，选择直径最大的刀具。尽量减少从刀架上伸出的刀具数量，并确保它们牢固地固定并具有牢固的跳动精度。将多种槽形可变的刀具组合使用是减少振动的有效方法。

另外，锋利刀片的使用会降低数控铣床的切削力，及时维护刀具的稳定性和加工环境是不可忽视的加工条件。

持续施加正确的工具压力或切屑负载也很重要。在 CNC 铣床上，过多的排屑槽会导致颤振。可以使用更少的排屑槽和可变螺距立铣刀来帮助减少由切屑负载引起的共振。

4.正确的工具架：

普通刀柄（侧锁、双角夹头和标准 ER 夹头）无法提供高性能加工所需的精度或刚度。更好的选择是结合端面和锥形接触以提供高精度和高刚性的刀柄。这种类型的保持器在与锥度接触的同时与主轴的精密研磨表面接合，从而提供所需的额外刚度并有助于阻尼。应评估所有工具的平衡，即使在较低的转速下也可以提高表面质量。

5.正确的工作 持有 ：

如果零件没有正确固定，零件本身可能会振动并引起震颤。检查卡盘、虎钳、真空台或其他工件夹持装置是否对工件施加足够的压力。尽量使用尺寸合适的工作夹具，尽可能均匀地对零件施加夹紧压力。

避免只夹住长而薄的材料的一端。如果这可能是个问题，请考虑在铣床上使用更大的工件夹具或其他夹具。考虑在车床上使用尾座或稳定的支撑架。

当使用薄壁零件时，减震零件的振动可能特别具有挑战性。解决此类颤振问题的一种方法是使用填充材料来增加零件的刚度。

6.机器设置和维护：

数控机床应放置在坚固的混凝土地板上，没有接缝、裂缝或任何其他不连续性。松动、柔软、有弹性或损坏的地板会加剧数控机床的抖动。正确安装锚点或适当调整支脚也是减少抖动的基本要求。

如果您想在维护不善的机器上保持良好的表面质量和严格的公差，您需要克服此处未列出的机械问题。定期维护设备以确保最佳性能。