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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。

7 X0 ^4 a3 V* v% V$ p# Y
01 切削刀具
7 O: O! R5 _( O" C; S# O/ O& o9 Q
1)对于面铣,必须考虑切削力的方向:

+ L/ f2 H! Y1 H
  • 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
    4 b" c, w/ ]0 k0 @) B

: m& V, P$ ]9 y! ?' W2 T3 B4 w8 ]! N
  • 45°铣刀能够产生均匀分布的轴向力和径向力
    - h* s: ]" t' |5 V0 t* ^
- p; Z+ g. C/ Q- E
  • 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
    3 i* Z! D7 `$ x! u' _8 q/ _8 x
5 ~& }4 v. e- Q( u2 P( e' J- K0 F. l) Q
1.png 6 Q2 f+ B8 I8 t3 G, t' m

( F+ v& u. w; J: V; J
2)为工序选择尽可能小的直径

& K- u, S4 O, x; T9 E
3)DC应比ae大20-50%

5 r! W5 k- C1 b: v* H+ T4 H
4)选择疏齿和/或不等齿距铣刀
3 P2 K2 @3 z" U0 Q0 c
5)重量轻的铣刀是有利的,例如采用铝合金刀体的铣刀
% j  J" J9 }1 p
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。

  i5 |* v+ K' ^# S3 s! m/ x$ X1 q
2.png 4 j8 g# W5 b; |! U4 c) C/ Y
  @3 Q: L& ^/ u% m4 ~: p
02 刀柄
- D$ g$ s8 B: m) `
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。
+ \( K6 N) G# B. H4 ^
1)使刀具总成保持尽可能高的刚性和尽可能短的长度

4 D+ N/ F" ~- p) b- d) M. B
2)选择尽可能大的接杆直径/尺寸
# K$ ~4 G% W0 C- X+ W$ D0 x
3)使用适合过尺寸铣刀的Coromant Capto®接杆,避免使用缩径接杆
5 ?) J" b9 F/ Q- J# U8 c. G7 h
4)对于小尺寸铣刀,如有可能,使用锥形接杆
. I4 F8 ~( v( b7 G
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
: w' a8 {- f7 J' F, d
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

' Y! ~6 t0 B5 D2 y7 `) y+ W 3.png # z& T9 s& X6 w" m( c5 D; \( G

& B, K" L$ J: Y. s' s# Z% l
过尺寸铣刀
1 A9 ^6 r& [, r$ T, P$ k( D* F
4.png 6 N" y/ P* u) x4 v

& i4 ^* r; h  e
务必使用尽可能短的刀具长度,陆续加长长度
. Q4 ^2 c( }) V; d% _2 g
03 减振铣刀

# n  F) u! z5 q# z) S( e
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。
3 v* M, E  h# a% E8 Q0 u  V6 ]
5.png
+ T, n8 l; j) t$ x, s: T
7 P1 m* p1 a" H3 J
04 切削刃

! |/ f- ~% Z5 h  G  |0 w
要降低切削力:
0 D/ C2 u( m4 i
1)选择具有锋利切削刃的轻载槽型-L和薄涂层材质

7 o& r" `$ \9 C0 {+ {
2)使用具有小刀尖圆弧半径和小平行刃带的刀片

( {. O0 p1 ]- T5 o6 U$ s
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。
2 F  n4 |/ P2 A0 g& a+ R3 g
6.png 4 @3 V9 p2 V! L! y1 [; R) S
% a  [; _4 f/ f, e" q
05 切削参数和刀具路径编程

/ D, }+ `6 f7 h
1)务必相对于铣削表面偏中心定位铣刀
  H) G6 Z5 }: X* H) B) s2 g
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

/ M9 X- @) n/ A4 G$ X2 R
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
2 G+ N+ l8 f8 I( `2 V
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
; m* ~1 X: h1 [0 M. T) z" f
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, Y7 u0 B/ }5 _# n. \
- [' D! Z0 z) R: ?  D/ ?5 U" r' O+ u
06 机床

  I2 O" l' c* l, O
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。
- H7 ^! ]8 H- ]$ O* w4 V
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。
$ h, N6 t2 {4 H% B$ ~
07 工件及其夹具
% m9 b( u# l4 G1 Q* X( {2 W
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:

1 B! z" S3 B, L' G7 C
1)夹具应接近机床工作台

5 ^7 N4 f+ U  w
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

8 Y- a& C1 I) n7 E# n+ ?1 L9 r
3)避免沿着工件未受到充分支撑的方向加工

0 c- K6 J, y6 P8 \7 n; \5 i! _0 B
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
! P; b/ w% q+ c( T$ G6 K3 l( g
8.png $ _; V* R4 ], D, {' b

5 d" f- I) W" G' }
当夹具刚性较差时,使用朝向机床工作台的进给方向
# A, Q  S/ N' c- a  e
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。

2 r* K" x3 x* Y- p3 D9 ^8 ^ 9.png
0 j, F1 @* B1 f! c

( F( v/ y2 j( D. T( p' x' M- t
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