車削加工表面振紋的成因及消除方法探討

劉紅梅

摘要：隨著制造工業(yè)技術(shù)的不斷提高，影響工件表面的加工質(zhì)量、加工精度及使用性能的振紋，受到了很大重視，通過對各種振紋形狀的成因分析，找到消除振紋的形成方法，達到提高產(chǎn)品加工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：車削加工振紋振動消除方法

一、振紋的概念

車削加工過程中由于出現(xiàn)了振動，使車刀在工件加工表面產(chǎn)生了位移，因此在加工表面產(chǎn)生了波紋，這個就叫做振紋。振紋一般分端面振紋和回轉(zhuǎn)表面振紋。端面振紋主要有輪輻型和靶型。回轉(zhuǎn)表面振紋主要有斑節(jié)條型和自振振紋（如直紋型、亂紋型、陰陽型）等。振紋由振動引起，振動一般都具有自由振動、受迫振動和自激振動。利用外力作用物體，使物體離開后，在沒有外力的作用下的，通過自身的彈力和重力進行的振動稱為自由振動。自由振動又叫無阻尼自由振動，自由振動在整個振動系統(tǒng)中一般占5%。物體一直在一種周期性的外力作用下，也叫驅(qū)動力的作用下，產(chǎn)生的振動叫受迫振動。持續(xù)的外力，使系統(tǒng)的能量損失得到補充，受迫振動在整個振動系統(tǒng)中一般占30%。當物體在沒有外力的作用下所產(chǎn)生的振動，叫做自激振動。它是一種比較危險的振動，因為它是由靜能源的能量產(chǎn)生的持續(xù)而穩(wěn)定的周期振動。如果設(shè)備發(fā)生了自激振動，容易使設(shè)備失去穩(wěn)定性。而在實際加工中，自激振動占整個振動系統(tǒng)振動的65%。要消除振紋，就要消除振動，要消除振動就要消除引起振動的振源。機床在機械加工過程中，振源有兩種，一個是來自機床外部的振源，主要是車間里的其它鍛壓設(shè)備、機床及附近的火車、汽車等通過地基傳給車床的振動源。另外一個是機床自身的振源，如機床、刀具、夾具、和工件組成的

工藝系統(tǒng)（如電機、工件、旋轉(zhuǎn)軸等）、傳動系統(tǒng)（如皮帶輪、滾動軸承、液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈沖等）及機床回轉(zhuǎn)組件等。

二、端面振紋的消除方法

（一）輪輻型振紋的消除方法

通過研究發(fā)現(xiàn)，無論是機床外部還是內(nèi)部的振源，它們對端面輪輻型振紋的形成，綜合原因主要是機床主軸的軸向力竄動問題。輪輻型振紋的條數(shù)一般都與機床主軸上主動齒輪的齒數(shù)有關(guān)，多數(shù)情況是振紋條數(shù)與齒輪數(shù)相同；它的振紋深淺度與刀具使用的材料有關(guān)系，硬質(zhì)合金車刀車削45號鋼斷面振紋從外向內(nèi)逐步加深，通過車刀受力分析，得知原因是車刀的軸向切削力與切削速度有關(guān)，一般車削斷面時，車刀都是從外向中心車削的，加工時的切削半徑會越來越小，切削速度也會越來越小，從受力分析，軸向力的公式可以看出來，軸向力是越來越大的，這樣主軸的竄動也會就越來越大，從而使得振紋慢慢的由淺變深；但是用高速鋼車刀或者硬質(zhì)合金車刀車削灰鑄鐵時候，振紋深淺度反而沒變化。通過車削試驗發(fā)現(xiàn)，削速度對軸向力幾乎沒有產(chǎn)生影響，從而使得振紋沒有發(fā)生明顯的變化。消除輪輻型振紋的方法是要保證嚙合精度，嚙合精度越高振紋越不明顯。一般是把主動輪或從動齒輪中磨損較多的齒輪換掉，以保證嚙合精度。有的時候也可以通過改變切削速度、進給量、背吃刀量來改善振紋，這個就可能比較復(fù)雜的，要不斷地調(diào)整每個的量量進行選擇比較，最后才能選擇最佳的各個量。

（二）靶型振紋的消除方法

靶型振紋形成的原因，通過車削試驗發(fā)現(xiàn)，是由于中滑板絲桿在橫向進給時速度不均勻，引起車刀的振動和主軸軸向力的竄動而形成的。對中滑板絲桿在橫向進給時速度均勻，試驗中發(fā)現(xiàn)制約的因素很多，常有絲桿變形彎曲、絲桿螺母配合的配合精度不好、燕尾槽的直線度偏離過大等。消除的方法，是通過檢查絲桿的直線度和同軸度，一般用水平儀和百分表配合使用，檢測絲桿螺紋的加工精度，要求小于0.05mm；對絲桿螺母的配合間隙，一般也用百分表檢測徑向間隙，一般要在0.2mm0.3mm以下，多數(shù)情況下，螺母的磨損比絲桿較快；檢測燕尾導(dǎo)軌的直線度和平面度，一般用水平儀和百分表，要求小于0.02/1000mm；最后在裝配時要保證絲桿的軸線與燕尾導(dǎo)軌面平行，也要用水平儀和百分表，要學(xué)會調(diào)整中滑板中的塞鐵以及配合螺母上的調(diào)節(jié)螺釘。

三、回轉(zhuǎn)面振紋的消除方法

（一）斑節(jié)條型振紋的消除方法

斑節(jié)條型振紋之間的間距是一樣的，它的斑節(jié)間距主要與螺距和齒距有關(guān)，一個是導(dǎo)軌面下的齒條螺距，另外一個是大滑板溜板箱里與齒條嚙合的傳動齒輪的齒距。斑節(jié)的間距有時候和他們一樣，有的時候是成倍數(shù)增大的。消除的方法，首先是檢查大滑板溜板箱的位置是否出現(xiàn)偏移了，檢測偏移量的大小；其次是檢測傳動齒輪與齒條的制造精度和嚙合度是否正確；要調(diào)整好中心距，對小齒輪的磨損，要測量，是否磨損過大，必要時要進行更換；除次外，還要對機床整體進行檢查，如操縱桿、絲桿、光桿等桿類的直線度檢查，溜板箱等孔類的同軸度檢查等；最后還要保證大滑板在搖動過程中，保證傳動齒輪與齒條的嚙合平穩(wěn)性。

（二）自振振紋的消除方法

自振振紋是由于切削過程中切削力的變化引起的振紋，消除的方法比較復(fù)雜，可以從以下幾個方面去考慮：（1）選擇合適的轉(zhuǎn)速、進給量、背吃刀量。一般不要在30m/min與70m/min之間選擇速度，因為這個速度段容易產(chǎn)生自振；進給量的選擇，應(yīng)盡可能避免寬而薄的切屑的切削，在機床許可的情況下，可以增大進給量和減小切削深度，也會減少自振振紋。（2）刀具角度的調(diào)整，增大刀具前角和減少刀具后角，或者當切削深度和進給量不變時，增大主偏角，可以減少自振振紋。（3）刀具材料，對切削加工的振紋有一定的影響，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，刀具材料也在不斷的更新，選用非涂層或者物理涂層的鈷基硬質(zhì)合金刀片，對自振振紋有一定的控制。

總之振紋的產(chǎn)生原因很復(fù)雜，要多試驗、多研究，才能找出振紋的規(guī)律，從而得到消除振紋的方法。

參考文獻：

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