当在加工过程中出现振刀或表面抖动时，可能会影响到加工精度和表面质量，甚至会导致设备损坏和工件报废。因此，针对这一问题，程序上的调整是至关重要的。通过合理的编程调整，不仅能有效减少或避免振刀现象，还能提高生产效率和加工质量。本文将深入探讨在出现振刀或表面抖动时，程序上可采取的多种调整措施，从而为相关行业提供有益的参考。
振刀和表面抖动的原因分析
振刀和表面抖动通常是由于加工过程中产生的振动所引起的，这些振动可能是由切削力、机床刚性不足、刀具质量问题、加工参数不合理等多方面因素造成的。振刀表现为刀具在加工中发生周期性运动，导致加工表面粗糙、尺寸不稳定；而表面抖动则表现在工件表面出现波纹或不规则的表面纹理，影响成品的外观和精度。
如何通过程序调整来减少振刀和表面抖动
在数控加工中，通过调整程序参数来减小振动现象，主要包括以下几个方面：
1. 合理选择切削参数
切削速度、进给速度和切深是决定加工稳定性的关键因素。如果切削参数设置不当，可能会导致刀具与工件间的冲击力过大，从而引发振刀和表面抖动。因此，合理选择切削参数是避免此类问题的重要措施。
– 切削速度： 切削速度过高或过低都会导致不稳定的切削过程。过高的切削速度会使刀具与工件之间的摩擦力增大，产生振动；而过低的切削速度则可能导致切削力过大，导致刀具与工件接触不均匀，从而产生抖动。因此，选择一个适中的切削速度有助于提高加工稳定性。
– 进给速度： 进给速度过快会加剧振动的发生，特别是在刀具与工件之间产生频率共振时。因此，适当减缓进给速度，可以有效减少振动，提高加工精度。
– 切深： 切深过大会增加每次切削的负荷，从而使刀具在切削时产生较大的振动；而切深过小则可能导致加工不充分。因此，适中的切深能够有效降低振刀的概率。
2. 优化刀具路径
刀具路径的选择直接影响到加工过程中的稳定性。通过合理设计刀具的运动轨迹，避免在加工过程中产生剧烈的振动。
– 选择合适的刀具路径： 使用合理的刀具路径可以减少刀具与工件的冲击力，避免振动现象。例如，在铣削过程中，可以选择螺旋形的刀具路径来平滑切削，减少振动。
– 减少急转弯： 在刀具路径设计时，应尽量避免急转弯，因为急转弯会导致刀具在接触工件时发生突变的负荷，从而产生不稳定的振动。
3. 使用适当的切削液
切削液在加工过程中起到冷却和润滑的作用，能够有效减少刀具与工件之间的摩擦力，降低振刀的发生几率。选择合适的切削液并确保其充足供应，是降低振动和提高加工精度的重要手段。
– 冷却作用： 切削液能够带走加工过程中产生的热量，减少热膨胀对加工精度的影响，从而降低表面抖动的发生几率。
– 润滑作用： 切削液能够减少刀具与工件之间的摩擦力，减轻刀具受到的振动负荷，有助于平稳加工过程。
4. 调整机床刚性和稳定性
机床的刚性和稳定性对加工过程中的振动有很大影响。如果机床本身刚性不足，就容易出现振刀现象。针对这一问题，可以通过调整机床的参数，增强其稳定性。
– 增加机床刚性： 使用更加坚固的夹具和支撑设备，增强机床的刚性，能够有效减少振刀现象。刚性较差的机床容易在加工过程中发生位移，从而产生振动。
– 优化机床设置： 在机床上安装减震装置或调节机床的振动频率，也可以减少振动对加工的影响。
5. 合理选择刀具
刀具的选择直接影响到加工过程中的稳定性。合理选择刀具可以减少振动的产生，提高加工精度。
– 选择合适的刀具材质： 采用高硬度、高耐磨性的刀具材料，能够在加工中减少由于刀具磨损引起的振动。
– 选择适合的刀具形状： 刀具的形状和尺寸应根据工件的形状和加工要求来选择，避免过于尖锐或过大的刀具，这些都会引起不稳定的切削过程。
6. 进行振动分析与补偿
振动分析可以帮助我们准确找出振刀和表面抖动的根本原因，从而制定针对性的调整方案。现代数控系统提供了振动监测与补偿功能，能够实时检测加工过程中的振动并进行调整。
– 振动监测： 利用振动传感器或加速度计等工具，实时监测机床和刀具的振动情况，并通过系统报警或自动调整参数来减少振动。
– 振动补偿： 通过数控系统对机床的运动轨迹进行补偿，减少因振动引起的误差，从而提高加工精度。
总结
在加工过程中，振刀和表面抖动现象的出现，直接影响了加工质量和精度。通过合理调整程序参数、优化刀具路径、使用适当的切削液、增强机床刚性、选择合适的刀具，并进行振动分析与补偿等手段，能够有效降低振动现象，提高加工效率和精度。为了确保产品质量和生产效益，操作人员应根据不同的加工情况，灵活运用上述方法，从源头上减少振刀和表面抖动现象的发生。
