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[UG编程教程] 数控编程: 如何减少铣削过程中的振动?

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发表于 2022-4-28 17:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
在铣削中,可能因切削刀具、刀柄、机床、工件或夹具的局限性而产生振动。要减少振动,需要考虑一些策略。

6 v+ v/ [6 O8 Q' F5 Z
01 切削刀具

# _. X) H4 }% x5 y( X- Z! T! ]( p
1)对于面铣,必须考虑切削力的方向:
5 r4 u7 W+ V4 S, G3 s1 a' N6 A
  • 使用90°铣刀时,切削力主要集中于径向。在长悬伸工况下,这会使铣刀发生偏摆;但是,在铣削薄壁/振动敏感零件时,低轴向力是有利的
    9 }6 a# Y: E* {& I7 A) `
5 z7 ?7 U/ N+ [5 [
  • 45°铣刀能够产生均匀分布的轴向力和径向力
    $ |5 k( I; N2 g/ e; Z
, L$ O5 J# t3 ]
  • 圆刀片铣刀将大部分力沿着主轴向上引导,特别是在切深较小时。此外,10°铣刀将主要的切削力传递到主轴中,从而减少因长刀具悬伸而产生的振动! E! p- U* w7 v+ N: R2 u& [
; C( z5 r: I+ M3 p, G
1.png
- O5 Q, j. l, h7 W* _" s( e
7 l# A4 Z  G5 K
2)为工序选择尽可能小的直径
* T# s' s3 }( m. p, f7 D6 b
3)DC应比ae大20-50%

" ~8 Q/ P7 t9 u1 `" k6 M$ G
4)选择疏齿和/或不等齿距铣刀
: I! D9 t2 ^+ p6 T% r/ \+ d& J2 J
5)重量轻的铣刀是有利的,例如采用铝合金刀体的铣刀

5 V: H' Z: ]7 ]/ `
对于不稳定的薄壁工件,使用大主偏角=小轴向切削力;在长刀具悬伸工况下,使用小主偏角 = 高轴向切削力。
3 j) _. u( k0 d* E
2.png ' R2 j; X  Z( v  ~" T- K' s  o

2 }" w6 G- @2 _% T9 R
02 刀柄

2 R( i  d7 S8 b' b+ w
使用Coromant Capto®模块化刀柄系统能够组装出所需长度的刀具,同时保持高稳定性和最小跳动量。

: N9 Z: f: W2 y- \, l9 ^; m
1)使刀具总成保持尽可能高的刚性和尽可能短的长度

, z& ?  ?+ J. B6 R% ]9 Y% [. y6 }
2)选择尽可能大的接杆直径/尺寸
8 i/ e4 U3 E, z& M; S
3)使用适合过尺寸铣刀的Coromant Capto®接杆,避免使用缩径接杆
2 z! S! p, P* j5 a. G
4)对于小尺寸铣刀,如有可能,使用锥形接杆
7 _4 W6 M5 S2 }
5)在最后一次走刀位于零件深处的工序中,在预定位置改用加长刀具。根据每种刀具长度调整切削参数
, t! t9 o* `  z  T3 l* i
6)如果主轴转速超过20000 rpm,则使用经过动平衡的切削刀具和刀柄

3 j( |, P, k2 y! K- A8 w2 C& A 3.png
) e$ ?* n  k' Y

; x; p. H9 M7 e! t" Q9 N% ?3 F5 `
过尺寸铣刀
3 `; ^" P* H" u+ E1 H
4.png : L7 |6 j* K5 z8 i7 N
& I8 D5 x/ O! s+ L* ]
务必使用尽可能短的刀具长度,陆续加长长度

# H. \) Z7 K3 F" D" o- u; e# L
03 减振铣刀
" `0 k/ Y! L$ A) ^& c+ o
如果悬伸大于4倍刀具直径,则铣削振动趋势可能变得更明显,Silent Tools™减振铣刀能够显著提高生产率。
5 W% \. G( M8 ^1 Q1 R
5.png $ S: R% h4 D5 i* |
4 H& ~; z: l* b9 G& X& [, I
04 切削刃
  I$ E- D9 S7 b1 D' w( l( j- T
要降低切削力:

2 A% |+ r5 M$ S' u. @( Y4 _
1)选择具有锋利切削刃的轻载槽型-L和薄涂层材质

1 [% a0 X, R. ]3 \
2)使用具有小刀尖圆弧半径和小平行刃带的刀片

" j" D' f; c5 i' L- F: b+ m' \
有时,可通过为系统增加更多阻尼来减少振动趋势。使用负前角更大的切削刃槽型和略微磨损的切削刃。
1 ~/ m" u, ~2 S
6.png % W2 I) Z7 `9 g: v
) ~# f  ~, H6 ]/ T$ A- n" a- \2 ^
05 切削参数和刀具路径编程

: V  ^0 {8 Z+ k) P& e
1)务必相对于铣削表面偏中心定位铣刀

) t% [) {0 A. ~) ]6 ^1 J! O' c6 d8 Z
2)对于KAPR 90°长刃铣刀或立铣刀,使用小径向切深 (最大ae = 25%×DC) 和大轴向切深 (最大ap = 100%×De
)
3)面铣时,使用小切深ap和高进给fz以及圆刀片或具有小主偏角的高进给铣刀
/ E- P/ v; |) a* ~  I0 g
4)通过大圆弧走刀编程避免在拐角中出现振动,参见内拐角铣削

* ^$ [% b2 @- e% E
5)如果切屑厚度变得过薄,则切削刃将剐蹭而不是切削,从而产生振动。在这种情况下,应增加每齿进给量
7 B) Q- @7 x$ x/ V6 o
7.png # n2 ~/ w5 [( n6 i
1 G( b& H  q  a; Q2 v. z; U
06 机床
6 [( O9 n5 T/ y" Q9 t+ T9 w
机床状况可能对铣削振动趋势产生较大的影响。主轴轴承或进给机构过度磨损将导致较差的加工性能。谨慎选择加工策略和切削力方向,以充分利用机床稳定性。

1 L& x6 b# e5 ?/ J' i* G
每个机床主轴都有易于振动的不稳定区域。稳定切削区域由稳定性图描述,并随转速的增加而增大。即使低至50 rpm的转速增幅也能使切削过程从振动的不稳定状态变为稳定状态。

% g9 i; d  C& }8 M+ t
07 工件及其夹具
" M3 n4 N9 o1 e. Z
铣削薄壁/有底座的零件时以及/或者夹具刚性较差时,考虑以下几点:

/ F- G" ]3 K: \8 @: B6 p
1)夹具应接近机床工作台
3 D1 |, X" x" ~1 t
2)朝向机床/夹具强度最高的位置优化刀具路径和进给方向,以获得最稳定的切削条件

+ ?) [: w/ u3 ]/ P8 P
3)避免沿着工件未受到充分支撑的方向加工
0 p( ^4 k) e" v8 z6 W2 a# x! g
4)当夹具和/或工件在某个特定方向上的刚性较差时,逆铣能够减少振动趋势

, o9 x% O% i* s, Z6 j, N# E! _ 8.png ! A% T3 ]" p' X) x. j

  ^+ W' Z3 y( f- ~2 E( p: L6 F* D  v' t
当夹具刚性较差时,使用朝向机床工作台的进给方向

# D' U! I4 ~% m' u; _/ B! x
请注意,应以第二次切削切深的1/2执行第一次切削,以第三次切削切深的1/2执行第二次切削,以此类推。
  ?/ ?' _. s+ n0 K6 F8 u
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+ U+ O9 b1 F; w5 ]$ |

" O: H. P7 K2 L
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