机床震动的论文研究

为模具加工选择加工中心摘要!本文针对模具数控加工的特点"提出了选用加工中心时应考虑的若干方面"以保证加工质量和提高生产效率!关键词!模具$加工中心$选型!前言模具是目前应用数控加工最为广泛的行业之一!随着市场对模具产品质量要求的不断提高"将有更多的企业选用加工中心!加工中心的性能将直接影响模具的加工工艺#加工质量和生产效率!加工中心综合应用了机械技术#电子技术#计算机技术#电气技术#液压技术#光学技术"具有先进性#复杂性#发展的迅速性以及品种型号和档次的多样性"而且价格相对比较昂贵"因此加工中心的选用是一项重要而复杂的工作"要慎重进行!文献/01/21/31/41提出了加工中心选用的一般原则和方法"本文主要探讨现代模具制造行业加工中心的具体选型要求!"加工中心的选用原则与程序加工中心的初期投资及维修等费用较昂贵"要求管理及操作人员的素质较高!用户要根据自身的经济实力和技术实力"以满足需要为前提进行选用!565确定典型加工工件的形状尺寸根据企业在模具市场的定位"确定模具生产的种类#结构和形状尺寸范围"然后采用成组技术把典型模板进行归类"再来选择合适的加工中心!562机床市场调研与订货加工中心的种类繁多"价格较昂贵!加工中心的选用不仅是以数控机床技术#加工工艺技术为基础的综合应用技术"而且是一种受自身经济实力和技术实力约束的综合管理技术!在加工中心初选技术方案出台后"要货比三家"与机床生产厂家深入沟通"要询问并调研机床厂家提供的典型用户"兼顾眼前需要与长远规划"结合用户!78编程能力#数控机床操作和管理维修水平"最终敲定性能价格比最好的加工中心型号与生产厂家!订货合同中要明确加工中心的验收标准#程序和验收期限"编程操作维修培训要求"机床专用检具#刀具#特殊附件和关键配件的供应"是否要作综合性试件的切削精度检查"付款方式及质量保证金等!#加工中心的选型265加工中心类型与规格的确定现代模具制造"都采用专业化协作的生产方式"模架#顶针等零件外购"模具数控加工的零件"通常有定模型腔#动模型芯#电极#镶块#滑块等!一般选立式加工中心加工定模型腔#铜电极#镶块#滑块等零件"动模型芯既可选用立式加工中心加工也可考虑选择卧式加工中心加工!卧式加工中心的工艺性比较广泛"但卧式加工中心比立式加工中心的价格要贵"所需加工费也高"用户要根据自身经济实力选配!加工模具型面若有空间曲面"要考虑选择多轴联动的加工中心9:1!如果是用于大型模具加工"往往要选择龙门加工中心!在确定加工中心规格时"应根据模具模板大小考虑工作台尺寸及各坐标行程!首先按模板尺寸"初定加工中心工作台尺寸"再考虑模具的装夹方式以便留出安装夹具所需的空间"然后再核算加工中心!轴#"轴行程"以满足模具的实际加工范围!对大型模具还要考虑工作台的最大承载重量!立式加工中心要考虑主轴端面到工作台面的距离!卧式加工中心要考虑主轴端面到工作台中心的距离!鉴于模具材料硬度较高"模具粗加工工作量大"在考虑主轴功率及扭矩时"在同等规格尺寸时一定要选用主轴功率#扭矩都较大的机床"以提高切削效率!有实力的企业可考虑选用主轴转速/000#12(+以上的高速加工中心3/4356"以提升加工中心对模具材料硬度的适应性"扩大加工中心的加工工艺范围"进一步提高加工效率和加工质量!模具电极常用材料为纯铜或石墨"如要加工石墨电极786"优选防尘性能好的高速加工中心!9:9加工中心精度的选择模具按制品材料可粗分为五金模和塑料模!一般地说"五金模具的零件加工精度高于塑料模具的零件加工精度!根据模具定模型腔和动模型芯关键部位的配合精度考虑加工中心的精度等级!国产加工中心分为普通型和精密型"其精度参见下表!由于数控技术的飞速发展"普通型加工中心已可加工/;5级精度零件"精密级加工中心可加工<;/级精度零件3=6!在考察加工中心的精度指标时"要注意它采用的精度标准3>06!国际上常用的精度标准有*?@$国际标准%#A*?$日本标准%#B?CD$美国标准%#EF*$德国标准%#G?$英国标准%等!除A*?标准采用测量一次的极差法计算加工中心精度"其他标准均采用多点多次测定的数理统计法计算加工中心精度!就同一台机床而言"用不同的精度检测标准"其检测的数值"数理统计法约为极差法的9;H倍!9:H加工中心的刚性与精度保持性由于模具材料均较硬"而加工中心技术参数说明中标出的精度"是加工中心在无负载下的技术参数!在实际加工状态下的精度还与加工中心的刚性等因素有关!所以应对模具工业用加工中心的刚性予以特别关注!刚性是加工中心质量的一个重要特征"但目前尚无对加工中心刚性评价的客观标准"必要时选择相对模板尺寸大一档规格的加工中心!在选择加工中心时"还要考虑机床的精度保持性!要分析机床的布局#机床刚性#导轨跨距及结构形式&要优选铸铁材料导轨#优选混凝土材料床身&主轴要带有循环冷却装置等等!刚性和精度保持性好的加工中心"在机床’磨合(后"会越用越好!笔者就见过不少模具加工企业"有的因加工中心选型不当"加工过程中机床振动和噪声较大"使用一两年后机床精度已丧失&有的加工中心用了十几年"机床精度仍然保持!9:I数控系统的选择7>>4所选数控系统的档次要与加工中心的档次相匹配!由于模具型面单工序加工的程序容量可达>JG以上"加工时间可达几十小时以上"一般要求数控系统的平均无故障时间$CKGL%大于>0000M"运算速度快"存储容量大于>CG"系统快进速度大于9I212(+"插补单位小"插补功能较丰富"网络通信能力强"故障自诊断功能强"具有在线诊断功能"带交流驱动单元!如模具型面复杂"数控系统最好具备进给速度前瞻控制和NOPG?曲面插补功能!现代数控系统具有许多功能"有的属于基本功能"有的属于选择功能!选择时一定要根据加工中心的具体用途而定!应对数控系统的性能和价格等作一个综合分析"既不要求全"也不要遗漏!模具数控加工基本上都是使用QBC软件自动编程"数控系统的选择还要考虑与流行QBC软件的数据交换"最好是QBC软件能直接支持该数控系统的后置处理!在多轴联动数控系统的选择上"必须同时考虑多轴加工QBC软件的匹配3>963>H6!9:<加工中心台数估算对每个典型加工零件"按照工艺分析可以初步确定工艺路线"确定凸模#凹模#电极等的加工工序内容!用QBC模拟加工得到每道工序的切削时间!"再考虑相应辅助时间$一般为>0R;90R!%与每次换刀时间$约为>0;90.%"就可算出每道工序的加工工时!按一年H00个工作日"两班制"一天有效工作时间>I;>/把!加工中心所用的刀具是由通用刀具和与主轴前端锥孔配套的刀柄等组成!刀柄及拉钉的标准有日本的GK标准#欧洲的*?@及F*N标准#美国的QBK1BN?*标准#中国的/01标准!各标准依据柄部直径又有各种大小的尺寸"最常用的是23号及43号刀柄!但这类刀柄不适用于高速加工"高速加工中心上要选用567系列短锥刀柄!可根据加工中心主轴前端锥孔直径选定刀柄号"根据模具加工工艺方案选定刀柄的数量和适量的刀具!要注意查看加工中心所用的拉钉标准和机械手夹持部位标准!此外"还需选配刀具预调仪!89:其他选择自动交换工作台的选择#由于模具的制造是单件生产"一般毋须考虑选用多工作台!冷却装置$排屑装置$安全防护装置#由于模具加工余量大"加工时间长"要选用带有全防护罩的大流量的冷却装置"快速可靠的排屑装置"安全防护装置保护功能全面$可靠!加工中心附件的选择#选用加工中心"除了认真考虑其基本功能及基本件外"还要选用一些选择功能及附件"如刀具状态监测仪等!要选择与生产要求相应的高可靠性的附件!加工中心的选用"还要考虑品牌$可靠性%;<=>大于?33小时&"关键配套件质量$维修服务网点$环保与安全认证等因素!!结束语根据模具加工的具体要求"选择适用的加工中心"将提高用户的投资效益"提升模具加工能力和加工质量!参考文献@AB罗生梅等C加工中心的选型和订货@DE C制造技术与机床"833F%A8&@8E赵葛霄等C加工中心的选型问题探讨@DE C机床与液压"833A%4&@FE邢青松等C数控加工中心的选用策略@DE C盐城工学院学报"8333%F&@2E张炳杰C谈加工中心的选型@DE C设备管理与维修"AGG:%AA&@4E谭汝谋C加强多轴加工机床的研究与发展@HE C世界制造技术与装备市场"8332%F&@?E张伯霖等C模具制造中的高速加工技术@HE C制造技术与机床"833F%4&@:E周莉等C高速加工机床的合理选用@HE C制造技术与机床"833F%F&@IE王成勇等C石墨电极的高速加工@DE C制造技术与机床"8338%F&@GE盛伯浩等C数控机床的现状与发展@DE C制造技术与机床"

偶遇到过，在机械方面，机床的镶条调整不好也会引起机床的振动。

数控机床切削时的振动分析及预防措施摘 要：切削时数控机床产生的振动对加工过程和工件的加工质量以及数控机床连接特性都有很大影响，而且还会影响生产效率。因此，减少数控机床振动的产生，对控制产品的质量非常关键。本文对数控机床切削加工时产生振动的各种原因进行了归纳，分析了数控机床振动对产品加工质量造成的影响，提出了防止和减小数控机床振动的各种有力措施。 关键词：数控机床切削 振动 分析1、振动产生的原因产品切削加工过程中数控机床所发生的振动是非常复杂的，引起振动的原因是多方面的，经分析，主要有以下几个方面：（1）工件的外形复杂而装夹部位选择不合适：工件外形结构不规则，没有好的基准面，不方便装夹，工件夹不紧，容易在加工时产生松动，随着切削力的变化而发生相应振动。（2）工件内部组织不均匀：铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使数控机床产生震动，有时还会造成打刀，工件的加工质量也很难控制。（3）刀具选择不合理：刀体材料不合适，刚性差，是引起振动的主要原因之一。若选错了刀具，有时会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出现打刀引起振动而影响产品质量。（4）切削用量和数控机床转速的选择不合适： ① 切削速度1000。切削速度与工件待加工表面直径、工件转速成正比，当d一定时，转速越快，切削速度越快，引起振动的可能性越大；②进给量f越大，刀尖受力越大，越容易引起振动：③切削深度pa切削深度越大，受到的剪应力越大越引起对刀尖的阻力增大而引起振动。（5）数控机床自身状况的影响数控机床本身的精度不够也是振动产生的一个方面。数控机床主轴箱内各啮合齿轮、轴承等配合精度低，导轨的磨损，各夹紧装置的不可靠等，在切削中都可能产生振动。（6）数控机床周围环境的影响附近有产生振动的大型设备，或有重型车辆在行驶，引起地基振动，并传递到床身．易造成共振。2、振动对加工质量的影响振动对加工质量的影响是非常大的，主要表现在以下几个方面：（1）加工过程中的振动降低了加工表面的质量，引起加工表面的振动波纹，表面粗糙度值大。它还会使工件和刀具之间产生相对位移，影响正常的运动轨迹。这样，就降低了加工表面的质量和尺寸精度。（2）降低了刀具的使用寿命由于振动的产生，影响刀具的正常切削条件，加快了刀具的磨损，甚至会引起切削刃的崩裂，大大降低了刀具的使用寿命。（3）影响和降低了生产效率为了避免剧烈的振动，不得不降低切削用量。同时，由于降低了刀具的使用寿命，频繁换刀、磨刀，使生产效率下降。（4）使数控机床的原始精度下降，由于振动使数控机床的运动元件之间松动，间隙增大，加快了数控机床零件的磨损，造成数控机床精度下降，影响切削质量，降低数控机床的使用寿命。（5）影响工作环境因振动会产生刺耳的噪声，使操作者的身心健康受到损害，降低工作效率。3、防止和减小振动的措施由于振动产生的原因是多方面的，我们可以运用全面质量管理体系中因果分析法，依据具体情况具体分析，判断振动产生的原因和性质，采取有效措施，避免和减少振动的产生。3．1 人的因素提高业务水平，丰富实践经验，加强责任心，提高设备维护水平，正确使用和保养数控机床设备，保证良好的润滑和正常运行。3．2 机器的因素（1）提高数控机床自身的抗振性：可以从改善数控机床刚性，提高数控机床零件加工和装配质量方面合理保养数控机床，使其处于最佳工作状态。（2）合理提高系统刚度：车削细长轴(L/D>12)采用弹性顶尖及辅助支承(中心架或跟刀架)来提高工件抗振性能的同时，用冷却液冷却以减小工件的热膨胀变形，减小刀具悬伸长度；刀具高速自振时，宜提高转速和切削速度，以提高切削温度，消除刀具后刀面摩擦力下降特性和由此引起的自振，但切削速度不宜高于1．33m/s（80m/min）；对数控机床主轴系统，要适当减小轴承间隙，滚动轴承应施加适当的预应力以增加接触刚度，提高数控机床的抗振性能；合理安捧刀具和工件的相对位景。3．3 材料的因素提高毛坯材料的质量：要求上道工序的毛坯内部质量好，避免气孔、砂眼、疏松等缺陷，同时外观形状规则、均匀，可以减小工件在切削加工过程中的振动。3．4 方法的因素 （1）工件要正确装夹工件夹紧时，夹紧点要选在工件刚性好，且变形小的部位，以减小接触变形，并且距工件承受切削力的位置越近越好，以减小工件受到力矩作用引起变形而产生振动。（2）合理选择刀具的材料加工脆性材料可选用钨钴类硬质合金刀具，加工塑性材料可选用钨钴钛类硬质合金刀具。如钨钴类YG8和钨钴钛类YT5，抗振性强，分别适用于铸铁、有色金属和钢件的粗加工；而YG3和YT15则适用于精加工。（3）合理选择刀具的几何角度刀具在切削过程中，对产生振动影响最大的几何角度是主偏角和前角。选择刀具的几何角度时，一般注意以下几个方面：①工件系统刚性较弱时，应采用较大的主偏角，在75～90时，可有效减小径向切削分力。② 适当增大前角，使切削刃光滑锐利，降低表面粗糙度值，减小切削和刀具前面的摩擦力，可同时抑制和排除切削瘤产生，降低径向切削分力。③尽量不采用负前角，尽量选用较小的刀尖圆弧半径。 （4）合理选用切削用量

在做精密磨具加工时，机床不能有任何震动，否则势必影响产品的精度，那么我们在用平面磨床做精密加工的时候发现机床震动该怎么办，下面来分析可能发生的原因。一，就是加工的环境，精密平面磨床同一工作场地附近是不可能放置诸如冲床，车床等震动较大的机床，容易引起共震，如何判断是否有共振？停掉磨床，开动冲床或车床，如果手去触摸磨床有震动或麻手感觉就是影响到了。所以必须要分开车间放置。二，检查地面，如果机床地脚螺丝水平没调好，就会引起机床的共振。因为有时加工场地地面平整度不是很好，所以要通过调节水平螺丝来让机床达到一个平整的高度。通过拧紧地脚螺丝，让所有的地脚螺丝都紧贴着实地。三，如果上述动作做完后，震动仍未消除，就应检查是否由于地面地板太空虚所至，如果地面是水磨石或者铺的地板块就相对结实，如果是水泥地平，地面就很虚会引起共振，碰到这种情况如何处理呢？可以去橡胶五金店买几块黑色橡皮胶垫，厚度6-10毫米左右，大小10公分和地脚垫尺寸稍大点就行，松开地脚螺丝，把橡皮胶垫垫在水平地脚垫下面，就可以起到很大的减震功能了。四，如果震动仍未消除，可以换个砂轮试试，如果是法兰没有经过效平衡块校正就把平衡块装上去了，那就拆掉平衡块装上去，不行就换个新法兰试试，一般问题就解决了。五，如果进行上述一系列动作仍未能消除震动那可能就不是你能处理的范畴了，有可能是磨床主轴时间用长了本身震动，里面轴承或马达坏了，也有可能是机床的结构及装配有问题，这时就要通知厂家来处理了。精密零件加工需要选择一个良好的环境，机床的稳定性对精密加工有着直接的影响，希望以上的分析对在磨床上加工的精密机械零件出现的不良问题有所帮助。