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数控机床震动的原因及控制方法
来源:888真人平台   发布时间:2018-09-02 02:26   浏览次数:

 

  本科学历,毕业后从事设计工作;现任标码石材科技有限公司设计员。能决绝结构设计方面中等难度问题。摘 要:切削时数控机床产生的振动对加工过程和工件的加工质量以及数控机床连接特性都有很大影响,而且还会影响生产效率。因此,减少数控机床振动的产生,对控制产品的质量非常关键。本文对数控机床切削加工时产生振动的各种原因进行了归纳,分析了数控机床振动对产品加工质量造成的影响,提出了防止和减小数控机床振动的各种有力措施。 关键词:数控机床切削 振动 分析产品切削加工过程中数控机床所发生的振动是非常复杂的,引起振动的原因是多方面的,经分析,主要有以下几个方面:(1)工件的外形复杂而装夹部位选择不合适:工件外形结构不规则,没有好的基准面,不方便装夹,工件夹不紧,容易在加工时产生松动,随着切削力的变化而发生相应振动。

  (2)工件内部组织不均匀:铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷,晶粒粗大或者夹有杂质等情况。切削时铸件软硬不均匀,刀具受力不均匀,使得切削力不稳定,易使数控机床产生震动,有时还会造成打刀,工件的加工质量也很难控制。

  (3)刀具选择不合理:刀体材料不合适,刚性差,是引起振动的主要原因之一。若选错了刀具,有时会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出现打刀引起振动而影响产品质量。

  (4)切削用量和数控机床转速的选择不合适: ① 切削速度1000。切削速度与工件待加工表面直径、工件转速成正比,当d一定时,转速越快,切削速度越快,引起振动的可能性越大;

  ③切削深度pa切削深度越大,受到的剪应力越大越引起对刀尖的阻力增大而引起振动。

  (5)数控机床自身状况的影响数控机床本身的精度不够也是振动产生的一个方面。数控机床主轴箱内各啮合齿轮、轴承等配合精度低,导轨的磨损,各夹紧装置的不可靠等,在切削中都可能产生振动。

  (6)数控机床周围环境的影响附近有产生振动的大型设备,或有重型车辆在行驶,引起地基振动,并传递到床身.易造成共振。

  (1)加工过程中的振动降低了加工表面的质量,引起加工表面的振动波纹,表面粗糙度值大。它还会使工件和刀具之间产生相对位移,影响正常的运动轨迹。这样,就降低了加工表面的质量和尺寸精度。

  (2)降低了刀具的使用寿命由于振动的产生,影响刀具的正常切削条件,加快了刀具的磨损,甚至会引起切削刃的崩裂,大大降低了刀具的使用寿命。

  (3)影响和降低了生产效率为了避免剧烈的振动,不得不降低切削用量。同时,由于降低了刀具的使用寿命,频繁换刀、磨刀,使生产效率下降。

  (4)使数控机床的原始精度下降,由于振动使数控机床的运动元件之间松动,间隙增大,加快了数控机床零件的磨损,造成数控机床精度下降,影响切削质量,降低数控机床的使用寿命。

  (5)影响工作环境因振动会产生刺耳的噪声,使操作者的身心健康受到损害,降低工作效率。

  由于振动产生的原因是多方面的,我们可以运用全面质量管理体系中因果分析法,依据具体情况具体分析,判断振动产生的原因和性质,采取有效措施,避免和减少振动的产生。

  提高业务水平,丰富实践经验,加强责任心,提高设备维护水平,正确使用和保养数控机床设备,保证良好的润滑和正常运行。

  (1)提高数控机床自身的抗振性:可以从改善数控机床刚性,提高数控机床零件加工和装配质量方面合理保养数控机床,使其处于最佳工作状态。

  (2)合理提高系统刚度:车削细长轴(L/D12)采用弹性顶尖及辅助支承(中心架或跟刀架)来提高工件抗振性能的同时,用冷却液冷却以减小工件的热膨胀变形,减小刀具悬伸长度;刀具高速自振时,宜提高转速和切削速度,以提高切削温度,消除刀具后刀面摩擦力下降特性和由此引起的自振,但切削速度不宜高于1.33m/s(80m/min);对数控机床主轴系统,要适当减小轴承间隙,滚动轴承应施加适当的预应力以增加接触刚度,提高数控机床的抗振性能;合理安捧刀具和工件的相对位景。

  提高毛坯材料的质量:要求上道工序的毛坯内部质量好,避免气孔、砂眼、疏松等缺陷,同时外观形状规则、均匀,可以减小工件在切削加工过程中的振动。

  工件夹紧时,夹紧点要选在工件刚性好,且变形小的部位,以减小接触变形,并且距工件承受切削力的位置越近越好,以减小工件受到力矩作用引起变形而产生振动。

  加工脆性材料可选用钨钴类硬质合金刀具,加工塑性材料可选用钨钴钛类硬质合金刀具。如钨钴类YG8和钨钴钛类YT5,抗振性强,分别适用于铸铁、有色金属和钢件的粗加工;而YG3和YT15则适用于精加工。

  刀具在切削过程中,对产生振动影响最大的几何角度是主偏角和前角。选择刀具的几何角度时,一般注意以下几个方面:

  ①工件系统刚性较弱时,应采用较大的主偏角,在75~90时,可有效减小径向切削分力。

  ② 适当增大前角,使切削刃光滑锐利,降低表面粗糙度值,减小切削和刀具前面的摩擦力,可同时抑制和排除切削瘤产生,降低径向切削分力。

  ③尽量不采用负前角,尽量选用较小的刀尖圆弧半径。 (4)合理选用切削用量

  展开全部1:机床振动,因你是简式数控,传动箱相对复杂,齿轮传递较多,且主轴轴承精度肯定不如数控机床,故高速切削有振动;2:另,如果不是标准的轴类零件,夹具配重很关键,如果不能保证主轴(夹具)的动平衡,再好的机床也会有振动3:机床在快速移动时震动或冲 击,原因是伺服电机内的检测接触不良4:机床以低速运行时,机床工作台是蠕动着向前运动;机床要以高速运行时,就出现震动。5:除了我们上面讨论过这些引起振动的原因外,还可能是系统本身的参数引起的振荡。众所周知;一个闭环系统也可能由于参数设定不好,而引起系统振荡,但最佳的消除这个振荡方法就是减少它的放大倍数,在FANUC的系统中调节RV1,逆时钟方向转动,这时可以看出立即会明显变好,但由于RV1调节电位器的范围比较小,有时调不过来,只能改变短路棒,也就是切除反馈电阻值,降低整个调节器的放大倍数。

  机床爬行和振动问题是属于速度的问题。既然是速度的问题就要去找速度环,我们知道机床的速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的。特别应该着重指出,速度调节器的时间常数,也就是速度调节器积分时间常数是以毫秒计的,因此,整个机床的伺服运动是一个过渡过程,是一个调节过程。 凡是与速度有关的问题,只能去查找速度调节器。因此,机床振动问题也要去查找速度调节器。可以从以下这些地方去查找速度调节器故障:一个是给定信号,一个是反馈信号,再一个就是速度调节器的本身。 第一个是由位置偏差计数器出来经D/A转换给速度调节器送来的模拟是VCMD,这个信号是否有振动分量,可以通过伺服板上的插脚(FANUC6系统的伺服板是X18脚)来看一看它是否在那里振动。如果它就是有一个周期的振动信号,那毫无疑问机床振动是正确的,速度调节器这一部分没有问题,而是前级有问题,向D/A转换器或偏差计数器去查找问题。如果我们测量结果没有任何振动的周期性的波形。那么问题肯定出在其他两个部分。 我们可以去观察测速发电机的波形,由于机床在振动,说明机床的速度在激烈的振荡中,当然测速发电机反馈回来的波形一定也是动荡不已的。但是我们可以看到,测速发电机反馈的波形中是否出现规律的大起大落,十分混乱现象。这时,我们最好能测一下机床的振动频率与电机旋转的速度是否存在一个准确的比率关系,譬如振动的频率是电机转速的四倍频率。这时我们就要考虑电机或测速发电机有故障的问题。 因为振动频率与电机转速成一定比率,首先就要检查一下电动机是否有故障,检查它的碳刷,整流子表面状况,以及机械振动的情况,并要检查滚珠轴承的润滑的情况,整个这个检查,可不必全部拆卸下来,可通过视察官进行观察就可以了,轴承可以用耳去听声音来检查。如果没有什么问题,就要检查测速发电机。测速发电机一般是直流的。 测速发电机就是一台小型的永磁式直流发电机,它的输出电压应正比于转速,也就是输出电压与转速是线性关系。只要转速一定,它的输出电压波形应当是一条直线,但由于齿槽的影响及整流子换向的影响,在这直线上附着一个微小的交变量。为此,测速反馈电路上都加了滤波电路,这个滤波电路就是削弱这个附在电压上的交流分量。 测速发电机中常常出现的一个毛病就是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内,造成测速发电机片间短路,一旦出现这样的问题就避免不了这个振动的问题。 这是因为这个被短路的元件一会在上面支路,一会在下面支路,一会正好处于换向状态,这3种情况就会出现3种不同的测速反馈的电压。在上面支路时,上面支路由于少了一个元件,电压必然要小,而当它这个元件又转到了下面支路时,下面的电压也小,这时不论在上面支路,还是在下面支路中,都必然使这两条支路的端电压下降,且有一个平衡电流流过这两条并联的支路,又造成一定的电压降。当这个元件处于换向,正好它也处于短路,这时上下两个支路没有短路元件,电压得以恢复,且也无环流。这样,与正常测速发电机状态一样。为此,三种不同情况下电压做了一个周期地变化,这个电压反馈到调节器上时,势必引起调节器的输出也做出相应地,周期地变化。这是仅仅说了一个元件被短路。特别严重时有一遍换向片全部被碳粉给填平了,全部短路,这样就会更为严重的电压波动。 反馈信号与给定信号对于调节器来说是完全相同的。所以,出现了反馈信号的波动,必然引起速度调节器的反方向调节,这样就引起机床的振动。 这种情况发生时,非常容易处理,只要把电机后盖拆下,就露出测速发电机的整流子。这时不必做任何拆卸,只要用尖锐的勾子,小心地把每个槽子勾一下,然后用细砂纸光一下勾起的毛刺,把整流片表面再用无水酒精擦一下,再放上炭刷就可以了。这里特别要注意的是用尖锐的勾子去勾换向片间槽口时,别碰到绕组,因为绕组线很细,一旦碰破就无法修复,只有重新更换绕组。再一个千万不要用含水酒精去擦,这样弄完了绝缘电阻下降无法进行烘干,这样就会拖延修理期限。

  采用这些方法后,还做不到完全消除振动,甚至是无效的,就要考虑对速度调节器板更换或换下后彻底检查各处波形。

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