paradisevita
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数控机床切削时的振动分析及预防措施摘 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1、振动产生的原因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；②进给量f越大，刀尖受力越大，越容易引起振动：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。2、振动对加工质量的影响振动对加工质量的影响是非常大的，主要表现在以下几个方面：（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。3、防止和减小振动的措施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。3．1 人的因素提高业务水平，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。3．2 机器的因素（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/D>12)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。3．3 材料的因素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。3．4 方法的因素 （1）工件要正确装夹工件夹紧时，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。（2）合理选择刀具的材料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。（3）合理选择刀具的几何角度刀具在切削过程中，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
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机械可能性小。应该是电气系统原因。1、高精度机械多用“电气自动控制”系统中“闭环”调节控制的原理，调节方式包含PID（比例、积分、微分）运算规则，当PID参数不合适时，会造成系统“振荡”或“迟缓”。系统“振荡”时表现为机械“震动”。2、检查控制系统中的PID调节器（单元插件，积分电容是否失效等）或电脑软件中的PID运算参数（参数错误等），问题9成原因在这部分。
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为模具加工选择加工中心摘要!本文针对模具数控加工的特点"提出了选用加工中心时应考虑的若干方面"以保证加工质量和提高生产效率!关键词!模具$加工中心$选型!前言模具是目前应用数控加工最为广泛的行业之一!随着市场对模具产品质量要求的不断提高"将有更多的企业选用加工中心!加工中心的性能将直接影响模具的加工工艺#加工质量和生产效率!加工中心综合应用了机械技术#电子技术#计算机技术#电气技术#液压技术#光学技术"具有先进性#复杂性#发展的迅速性以及品种型号和档次的多样性"而且价格相对比较昂贵"因此加工中心的选用是一项重要而复杂的工作"要慎重进行!文献/01/21/31/41提出了加工中心选用的一般原则和方法"本文主要探讨现代模具制造行业加工中心的具体选型要求!"加工中心的选用原则与程序加工中心的初期投资及维修等费用较昂贵"要求管理及操作人员的素质较高!用户要根据自身的经济实力和技术实力"以满足需要为前提进行选用!565确定典型加工工件的形状尺寸根据企业在模具市场的定位"确定模具生产的种类#结构和形状尺寸范围"然后采用成组技术把典型模板进行归类"再来选择合适的加工中心!562机床市场调研与订货加工中心的种类繁多"价格较昂贵!加工中心的选用不仅是以数控机床技术#加工工艺技术为基础的综合应用技术"而且是一种受自身经济实力和技术实力约束的综合管理技术!在加工中心初选技术方案出台后"要货比三家"与机床生产厂家深入沟通"要询问并调研机床厂家提供的典型用户"兼顾眼前需要与长远规划"结合用户!78编程能力#数控机床操作和管理维修水平"最终敲定性能价格比最好的加工中心型号与生产厂家!订货合同中要明确加工中心的验收标准#程序和验收期限"编程操作维修培训要求"机床专用检具#刀具#特殊附件和关键配件的供应"是否要作综合性试件的切削精度检查"付款方式及质量保证金等!#加工中心的选型265加工中心类型与规格的确定现代模具制造"都采用专业化协作的生产方式"模架#顶针等零件外购"模具数控加工的零件"通常有定模型腔#动模型芯#电极#镶块#滑块等!一般选立式加工中心加工定模型腔#铜电极#镶块#滑块等零件"动模型芯既可选用立式加工中心加工也可考虑选择卧式加工中心加工!卧式加工中心的工艺性比较广泛"但卧式加工中心比立式加工中心的价格要贵"所需加工费也高"用户要根据自身经济实力选配!加工模具型面若有空间曲面"要考虑选择多轴联动的加工中心9:1!如果是用于大型模具加工"往往要选择龙门加工中心!在确定加工中心规格时"应根据模具模板大小考虑工作台尺寸及各坐标行程!首先按模板尺寸"初定加工中心工作台尺寸"再考虑模具的装夹方式以便留出安装夹具所需的空间"然后再核算加工中心!轴#"轴行程"以满足模具的实际加工范围!对大型模具还要考虑工作台的最大承载重量!立式加工中心要考虑主轴端面到工作台面的距离!卧式加工中心要考虑主轴端面到工作台中心的距离!鉴于模具材料硬度较高"模具粗加工工作量大"在考虑主轴功率及扭矩时"在同等规格尺寸时一定要选用主轴功率#扭矩都较大的机床"以提高切削效率!有实力的企业可考虑选用主轴转速/000#12(+以上的高速加工中心3/4356"以提升加工中心对模具材料硬度的适应性"扩大加工中心的加工工艺范围"进一步提高加工效率和加工质量!模具电极常用材料为纯铜或石墨"如要加工石墨电极786"优选防尘性能好的高速加工中心!9:9加工中心精度的选择模具按制品材料可粗分为五金模和塑料模!一般地说"五金模具的零件加工精度高于塑料模具的零件加工精度!根据模具定模型腔和动模型芯关键部位的配合精度考虑加工中心的精度等级!国产加工中心分为普通型和精密型"其精度参见下表!由于数控技术的飞速发展"普通型加工中心已可加工/;5级精度零件"精密级加工中心可加工<;/级精度零件3=6!在考察加工中心的精度指标时"要注意它采用的精度标准3>06!国际上常用的精度标准有*?@$国际标准%#A*?$日本标准%#B?CD$美国标准%#EF*$德国标准%#G?$英国标准%等!除A*?标准采用测量一次的极差法计算加工中心精度"其他标准均采用多点多次测定的数理统计法计算加工中心精度!就同一台机床而言"用不同的精度检测标准"其检测的数值"数理统计法约为极差法的9;H倍!9:H加工中心的刚性与精度保持性由于模具材料均较硬"而加工中心技术参数说明中标出的精度"是加工中心在无负载下的技术参数!在实际加工状态下的精度还与加工中心的刚性等因素有关!所以应对模具工业用加工中心的刚性予以特别关注!刚性是加工中心质量的一个重要特征"但目前尚无对加工中心刚性评价的客观标准"必要时选择相对模板尺寸大一档规格的加工中心!在选择加工中心时"还要考虑机床的精度保持性!要分析机床的布局#机床刚性#导轨跨距及结构形式&要优选铸铁材料导轨#优选混凝土材料床身&主轴要带有循环冷却装置等等!刚性和精度保持性好的加工中心"在机床’磨合(后"会越用越好!笔者就见过不少模具加工企业"有的因加工中心选型不当"加工过程中机床振动和噪声较大"使用一两年后机床精度已丧失&有的加工中心用了十几年"机床精度仍然保持!9:I数控系统的选择7>>4所选数控系统的档次要与加工中心的档次相匹配!由于模具型面单工序加工的程序容量可达>JG以上"加工时间可达几十小时以上"一般要求数控系统的平均无故障时间$CKGL%大于>0000M"运算速度快"存储容量大于>CG"系统快进速度大于9I212(+"插补单位小"插补功能较丰富"网络通信能力强"故障自诊断功能强"具有在线诊断功能"带交流驱动单元!如模具型面复杂"数控系统最好具备进给速度前瞻控制和NOPG?曲面插补功能!现代数控系统具有许多功能"有的属于基本功能"有的属于选择功能!选择时一定要根据加工中心的具体用途而定!应对数控系统的性能和价格等作一个综合分析"既不要求全"也不要遗漏!模具数控加工基本上都是使用QBC软件自动编程"数控系统的选择还要考虑与流行QBC软件的数据交换"最好是QBC软件能直接支持该数控系统的后置处理!在多轴联动数控系统的选择上"必须同时考虑多轴加工QBC软件的匹配3>963>H6!9:<加工中心台数估算对每个典型加工零件"按照工艺分析可以初步确定工艺路线"确定凸模#凹模#电极等的加工工序内容!用QBC模拟加工得到每道工序的切削时间!"再考虑相应辅助时间$一般为>0R;90R!%与每次换刀时间$约为>0;90.%"就可算出每道工序的加工工时!按一年H00个工作日"两班制"一天有效工作时间>I;>
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我国数控机床的现状及发展趋势摘要:论述我国数控机床发展的过程与现状，对数控机床的发展趋势进行了探讨，提出了我国数拉机床发展的对策。关键词:数控机床;发展加工数控机床是数字控制的工作母机的总称，由主机、数控系统和相关配套件组成。其最大优点是提高了机床的自动化。从而减少甚至消除了操作人员对正在加工中的零件的干扰。许多数控机床可以在没人照顾的情况下完成整个加工过程，这样既节省了人力资源又同时带来了诸如减轻操作人员的疲劳度，减少人为错误以及准确的对每个加工件的加工时间进行预侧等优点。因为数控机床在运行的过程中是由程序控制的，所以数控机床对其操作人员的技术水平的要求也相对要低得多。第二大优点是其加工的一致性和精确性。因为一且控制机床的程序得到验证以后，成千上万个-模一样的加工件就可以被准确无误地加工出来。所以由数控机床生产出来的加工件规格都特别精确。第三大优点是其灵活性。要加工不同的加工件，只要通过简单的加载不同的控制程序就可以实现，只要某个加工件的控制程序被脸证过，而且被用来加工过该加工件，那么下次要再加工此加工件时，只要再把该控制程序加载就行了，这样带来的另一个好处是数控机床可以很快的从加工一个加工件转到加工另外一个加工件。我国数据机床历史回顾我国数控机床产业的发展一直受到国家经济状况、数控技术发展水平与国家扶持政策的制定等三大因素的影响，自1958年以来，中国数控机床的发展划分为三个阶段:l、初始阶段。中国的数控机床发展起步于1958年，经历了20余年的初始阶段。到1979年，中国的数控机床发展仍十分缓慢，特别是受到电子技术发展的限制，国产数控系统的可靠性差，使中国的数控机床在20年内难于打开局面，未能形成产业。2、稳步发展阶段一引进、消化吸收、国产化与自行开发阶段。自从1980年以来，中国执行了‘六五”、‘七五”、‘，/又丑，三个五年计划。在这个期间，在改革开发的政策指导下，国家大力支持机床行业，通过引进技术发展数控机床产业。自‘六五”以来，中国有80余家企业通过许可证贸易、合作生产、购进样机、来料加工或合资生产等方式，先后从日本、西德、美国等10多个国家引进与数控机床生产及应用有关的技术，其中引进数控系统和伺服系统20项、数控机床109项、机床电器18项、机床附件U项、数控刀具系统巧项、测量技术10项，总用汇额已超过亿美元。3.曲折发展阶段。1994年至1998年由于东南亚金融危机，我国经济软着陆及国内消费市场疲软等综合因素的影响，事实上，国内机床市场容量呈下降趋势，而且国产机床的市场占有早有所下降，机床工具行业连续五年负增长。1999年3月份，全行业开始恢复性增长，1999年至6月份开始出现两位数增长，其中数控产品增长占主导地位.到2000年一年全行业总产值将已经到320亿元，其中金属切削机床产值达到120亿元，数控金属切削机床产值达到20亿元，出口刨汇达7亿美元。2001年比2000年销舍产值增长2o%，全行业的金属切削机床和锻压设备重点联系企业的产值数控化率从2000年的提高到2001年的。2.数据机床发展方向由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代‘世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统，开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心(NeMs)与空军共同领导的‘下一代工作站/机床控制器体系结构”ONGC。欧共体的/自动化系统中开放式体系结构00SAC-A，日本的OSEC计划等。开发研究成果已得到应用。如Cincinnati一Mn二ron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，具体说来表现为以下几个方面:离速、离效、高精度、商可靠性机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能。不但可大幅度提高加工效率!降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度;要提高加工效率。首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间;要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度.对数控系统的可靠性而言，一般要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，它是高速、高效、高精度的基本保证。但也不是可靠性.越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。2‘2模块化、钾能化、柔性化和集成化为了适应数控机床多品种、小批量的特点。机床结构模块化，数控功能专门化，机床性价比显著提高并加快优化，个性化是近几年来特别明显的发展趋势;智能化体现在加工效率、加工质量、驱动性能、编程与操作、监控、诊断与维修等。开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国!欧共体及日本发展开放式数控的计划等。当前。国产数控4机床与工业国家的机床产品相比，有一定差距。但差距所在，便是其努力方向及发展动力所在。这也将促使我们在学习掌握和运用高速、高精数控机床的核心技术的同时。积极开发新的现代制造技术。使国产数控机床得到更大发展。从而相应进一步加大对出口市场的开拓力度。参考文献:「l]郝安林，吕安相，中国数控机床的现状及发展趋势[J].安阳大学学报.2004(5)[2]胡娟.数控机床的基本原理[J].安徽电子信息职业技术学院学报.2004(7)[s]赵华蓉.我国数控机床的状况与发展[J].科技与经济.200叹19)
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