数控编程： 如何减少铣削过程中的振动？

9lnUGS5x

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。

# H% l3 L1 W5 P: w0 _

01 切削刀具

1）对于面铣，必须考虑切削力的方向：

• 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
  

$ d; Y- V" i- c. j

• 45°铣刀能够产生均匀分布的轴向力和径向力
  

/ o" u! g: G$ }% `- n% i# l

• 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
    {* J6 `+ a) O" f* I% ^. Z! G: J/ ?

8 q% f) j- H+ X. b

- a/ ]2 k4 a: P2 D9 N' S" {+ g7 N

# _* c: B& ?8 P

2）为工序选择尽可能小的直径

* ?$ F* `+ C# U

3）DC应比ae大20-50%

4）选择疏齿和/或不等齿距铣刀

5）重量轻的铣刀是有利的，例如采用铝合金刀体的铣刀

, ?: V5 h8 Y  h9 e3 o: y  I

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。

( e3 r. s6 I1 V+ \% Q( ]/ V

02 刀柄

0 u& @+ E0 `- e" ~" x  N

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。

1）使刀具总成保持尽可能高的刚性和尽可能短的长度

2）选择尽可能大的接杆直径/尺寸

/ H% n3 a7 u+ f9 ^& k

3）使用适合过尺寸铣刀的Coromant Capto®接杆，避免使用缩径接杆

5 O7 _+ O4 U" e: Y' r

4）对于小尺寸铣刀，如有可能，使用锥形接杆

) o' G# r6 v7 V  `& ~% F

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

9 Y- Y2 B5 t* M, }# w& f+ C+ O" k

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

6 x  _  C$ Q4 L  ~) K7 O2 J6 Q

过尺寸铣刀

/ N( F+ g4 u' Z3 M3 w7 B" t- D

0 l" T7 F$ e% p6 b7 r4 J1 J* g

务必使用尽可能短的刀具长度，陆续加长长度

03 减振铣刀

7 W0 o6 [& E. b/ N- K  s) i) i

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。

2 o! r: }  [  D

3 c0 i  G( o6 k6 I) E# `  C8 R- g

04 切削刃

- ^9 e" ?! f/ l

要降低切削力：

1 Y, h9 f: N, e4 e9 f6 {) e. z# h

1）选择具有锋利切削刃的轻载槽型-L和薄涂层材质

% D6 Z. h) f) k! O4 x  L5 G& h

2）使用具有小刀尖圆弧半径和小平行刃带的刀片

0 r( m) f1 \( v- R2 a3 w

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。

% c  }! n, `$ ]% ^0 m! c/ I

5 b7 Q# _" k' l& d4 ?& ]% d& q

05 切削参数和刀具路径编程

1）务必相对于铣削表面偏中心定位铣刀

! ?2 \, @3 z6 `/ c+ m  }: {" ?

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

) N* E! W+ e4 F* f0 i. l4 e

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

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

) u( @1 w' G, t# q& }

06 机床

8 Y" J0 P: p! r& x$ G0 x

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。

" R: y! _3 ~+ W& @

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。

07 工件及其夹具

& R; E$ C: p+ f, J& V% `' S% p6 E

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：

, C5 u8 S4 @  U

1）夹具应接近机床工作台

; ~4 ?9 g6 t) [8 r( n5 x. H$ L. T/ G

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

7 U9 E( [- `4 ~% }: n) Q' G3 ~3 T

3）避免沿着工件未受到充分支撑的方向加工

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

) Y5 i" k; n% ]% ^( [8 S

4 \/ u- y- p8 i$ i  P

当夹具刚性较差时，使用朝向机床工作台的进给方向

6 H- m# ^3 _* Y9 D8 ^; U

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。

0 C# v8 s/ E. @+ L6 \2 j

" t6 k% d4 A4 X; a% F