如何减少CNC加工中的颤振和振动

颤振是每个CNC加工操作员都必须不时处理的问题。CNC加工振动是CNC制造中的一个普遍问题。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使用寿命。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CNC加工颤振？

CNC加工振动又称颤振，是指数控铣、车、钻等CNC加工过程中切削加工过程中产生的不需要的振动，使被加工零件表面产生波动的现象。当工件和切削刀具以不同的频率振动时会发生这种情况，并且它可以由许多工艺条件触发：刀架、切削刀具、零件夹具和机器条件。

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周期中持续存在，并且通常具有易于诊断的机械原因。

当您适当地组合工具、工件夹紧、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，您会发现共振引起的振动。这种类型的颤振只能发生在刀具路径中的某些点，例如凹角处。

机床颤振和工件颤振的类型

有两种类型的颤振需要注意：工具颤振和工件颤振。使用工具颤振，您的机器和工具开始振动，然后传递到工件。

随着工件的颤动，工件壁会发生振动。后者通常只发生在处理薄壁时，但它会引起比工具颤动更多或更多的问题。在本文中，我们将重点关注“工具颤振”，但您可以尝试使用这些相同的技术来减少“工件颤振”。

为什么需要减少颤振？

CNC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。CNC加工后的表面会出现振动痕迹，通常呈波浪状或规则痕迹。持续的震颤会导致工具磨损不均匀甚至损坏。

通常可以听到数控CNC加工机床的振动。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CNC加工，但零件表面会出现明显的振动划痕，这在成品表面是不允许的。因此，加工振动应限制在合理的范围内。

如何减少CNC加工中的颤振？

避免铣削时的颤振

1.确定正确的刀具路径

这是切割中非常重要的一步。根据使用说明，铣削可分为顺铣和逆铣。如果铣削力的方向与工件的装夹方向一致，则可以消除折弯件的振动。配备滚珠或滚珠丝杆的数控铣床和立式加工中心对消除数控铣削过程中的颤振非常有帮助。

在CNC加工铣床上使用传统刀具路径时，刀具的啮合度会有所不同。这会导致在刀具路径的某些点上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少切削深度可以帮助缓解这种情况。

2. 适当剪裁

数控CNC加工铣床使用细长立铣刀铣削深型腔时，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。只有当切削振动不严重时，切削参数的调整才可能有效。常规调整方法：降低刀具或工件的速度，减小切削深度，增加每转切削量。此外，前倾角和后倾角大的刀片与轻型断屑槽一起使用。刀片的切削楔角在铣削中是最小的。

3.选择合适的刀具

刀具加工会极大地影响颤振。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容纳的最大工具，但这可能不是理想的工具尺寸。细长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，并确保它们以牢固的跳动精度固定牢固。组合多种具有可变凹槽形状的工具是减少振动的有效方法。

此外，使用锋利的刀片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加工铣床上，过多的容屑槽会导致颤振。可以使用更少的容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. 正确的刀架：

普通刀柄（侧锁、双角卡盘和标准 ER 卡盘）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面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，这提供了所需的额外刚度并且还有助于阻尼。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.正确的工作方式：

如果零件没有正确固定，零件本身可能会振动并引起颤动。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了足够的压力。尽量使用尺寸合适的工装夹具，尽可能均匀地对零件施加夹紧力。

避免只夹住细长材料的一端。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架或稳定架。

使用薄壁部件时，减震部件的振动尤其具有挑战性。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. 机器设置与维护：

CNC加工机器应放置在没有接缝、裂缝或任何其他不连续性的坚固混凝土地板上。松散、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，则需要克服此处列出的问题以外的机械问题。定期维护设备以确保最佳性能。