数控机床加工过程中振刀的原因及处理措施

随着数控机床技术的不断发展，数控机床在高精度、高速度、高稳定、高效率上也有了很大的进步。但在加工过程中，刀具和工件之间在不间断的运动，机床的振动是不可避免。但通过合理的措施，可以避免因为振动现象导致振刀现象的发生。下面昆山渡扬数控就来和你分享数控机床加工过程中振刀的原因并提出相应的处理措施。

一、数控机床产生振刀问题的原因

1. 机床在加工过程中产生共振

共振是一种常见的物理现象。机床工作中，受到周期性驱动力的频率与其自生的自激振动频率相同时，将会发生共振现象。发生共振现象会导致振动幅度加大，因而会对机床的加工质量产生很大的影响。共振造成振幅过大，会导致刀具和工件运行轨迹发生变化，引起位置偏移，这样会降低加工表面的质量和尺寸精度，增加工件表面粗糙，出现振纹。

2. 机床导轨部件“爬行”现象

机床爬行是机床运行部件出现低速运动或者小量位移时，做非匀速运动，在进给和调整运动会出现时快时慢现象。产生爬行的原因是摩擦阻力的变化。在机床运行中，运行的速度地域某一数值即临界值速度时会产生爬行。此时加工的工件表面会产生震颤，产生振纹。

3. 工件刚性差

   机械加工过程中，对细长轴型的外圆车削加工，工件在转动过程中，会产生弯曲变形从而产生摆动，这样会导致打刀、振刀等问题。同时，薄壁零件的外圆车削时，容易发生装夹变形，也容易出现打刀或者振刀问题。在车削加工不规则零件过程中，驱动力往往不是作用在工件重心上，在高速切削条件下，会引起主轴变形，从而导致机床振动和振刀现象的发生。

4. 刀具安装刚性差

   例如刀杆尺寸太小或伸出过长，会引起刀杆颤动。数控车床车刀垫铁不平整，或者锁紧螺母没有压紧时，同样会导致刀具的振动。

5. 切削力变化大

   切削过程中，切削层金属内出现夹杂、晶粒粗大等问题；或者加工表面不规则时，切削时宽时窄时厚时薄等，这些因为切削力的变化会引起机床振动以及振刀现象。

二、数控机床产生振刀问题的解决措施

1. 消除机床共振的措施

数控机床的静刚度和动刚度取决于机床制造商的设计和制造工艺，一台安装好的机床其固有频率是固定的。为了尽量预防机床加工中的共振问题，加工过程中必须合理安排加工系统的切削参数，使其能够有效避开系统的固有频率而不发生共振。此外，通过采用一些非标刀具也能达到抑制机床共振的目的。如数控铣加工过程中采用的不等分铣刀和不等距铣刀。

2. 解决“爬行”现象的措施

对导轨定期地检测及保养，并提供一个良好的润滑环境，保护导轨的运动面；导轨磨损后需要及时地维修或者更换，来保障机床的运行；加工过程中，刀具编程轨迹采用平滑过渡，避免导轨的急加速急减速运行和低速运行。

3. 解决工件、刀具刚性不足的措施

机械加工过程中，对细长轴型零件加工，必须采用按、中心架、跟刀架等辅助装置提高其刚度；对于薄壁零件需采用专用工夹具夹持，防止其发生弯曲变形。刀具在满足使用要求的情况下，伸出长度要尽量短；数控车床车刀垫铁要平整，数量愈少愈好，而且垫铁应与刀架对齐，刀位必须清理干净；加工初期要进行试切削来调整切削速度、切深、进给量。

4. 解决刀具安装产生刀杆颤动措施。

选择适合的刀杆尺寸及缩短刀杆的伸出部位，调整工艺，例如切削的进给速度和主轴的转速。并仔细检查是否锁紧螺母。

5. 解决切削力变化的措施

需要采用立方氮化硼刀片进行加工外，加工刚开始切削速度、进给率要慢些，等到圆整以后，再快些。对表面有缺陷工件，开始时背吃刀量尽可能要大一些，而后适当可以减小。