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学兔兔 第2期(总第171期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．2 2012年4月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION Ap r． 文章编号：1672—6413(2O12)02—0103—03 一 种通过变进给量保证切削平稳的加工方法 闰 波 (山西机电职业技术学院机械工程系，山西 长治 046011) 摘要：简要介绍了常见加工过程中引起切削颤振的现象和原因，并以飞刀加工汽车同步器齿套滑块槽为例。 分析了导致此种切削颤振的原因，并建立了切削力数学模型；通过改变进给量及切削速度的方法改善了切削 振动。提高了生产质量。 关键词：切削颤搌；切削力数学模型；变进给量 中圈分类号：TG506 文献标识码：A 1 切削颤振的产生与危害 避开相差值。而振型耦合理论则认为：当整个工艺系 切削“颤振”是指金属在切削过程中刀具与工件间发 统在两个不同方向上的刚度相接近时，两个固有振型 生的强烈的相对振动。其主要原因是切削过程中形成不 相耦合也可能会引起颤振。因此，在设计机床时应考 连续切削的周期或频率与机床的传动系统、刀具系统或 虑如何设置机床各部件在不同方向的刚度。 者工件中的任一部分振动的固有周期或频率相接近L1]。 3 飞刀切削力数学模型的建立 在机械加工中发生的自激振动的类型较多，主要 在加工汽车同步器齿套滑块槽时[3]，经常发生颤振 有：①机床的主要支撑件(如横梁、立柱、床身等零部 现象，这直接导致切削不平稳，产品加工表面质量不理 件)的弯曲或扭摆所引起的自激振动；②机床工作台、 想。经研究发现这是由于在切削过程中切削力的周期 导轨等移动部件在低速时的自激振动(通称爬行)；③ 性变化所致。图1为滑块槽的形状(为一梯形)，图2为 加工过程中的周期性切削所引起的颤振；④主轴系统 飞刀加工时沿z轴及Y轴进给方向切削面积随位置的 的扭转或者弯曲引起的自激振动。 变化示意图。显然，若飞刀加工时保持 轴及Y轴方向 切削颤振是机械加工中的一种常见现象，切削颤振 的进给量不变，当切削梯形第一个斜边时，随着切削深 不仅降低了产品的表面质量，降低了生产效率及刀具、 度的逐渐增加，切削面积增大，切削力也随之逐渐变大； 设备的使用寿命，而且增加了材料和能源消耗。更严重 当切削梯形底边时切削力不变；当切削梯形第二个斜边 的是，切削颤振会诱发长期工作在此环境下操作人员的 时，切削力又逐渐变小。图2中， 表示刀具在z方向 心血管等系统疾病，严重危害人们的身心健康[2]。 上的进给量， 表示刀具在Y方向上的进给量。 生产实践中，切削颤振的危害极大，主要表现在： ①振动能使机床中的零部件出现疲劳破坏，从而影响 块槽 零部件的安全程度和机床的可靠性，降低关键部件的 强度；②振动所产生的噪声刺激会引起工人的疲劳，降 低其工作效率；③振动还会降低产品的表面质量，降低 刀具的使用寿命，从而导致生产率下降。 图l 汽车同步器齿套滑块槽 2 切削颤振理论与减小切削颤振的措施 为克服该加工缺点，使得切削力恒定，从而减小切 再生颤振理论强调切削颤振是前一次切削所形成 削颤振，对原加工方案进行了分析，提出了在切削过程 的振纹和本次切削的振动位移之间的相差导致了刀具 中通过改变切削用量(主要是改变进给量)来达到切削