車床為何會產生振動？介紹幾種消除措施

車削加工中常見的（de）故障之一（yī）就是振動。當車床產生振動時，工藝係統的正常切削過程受到幹擾和破壞，不僅嚴重惡化加工表麵質量，而且還會縮短機（jī）床及刀具使用壽命。因此（cǐ）我們有必要采取一些措施來減小或者消除機床產生的（de）振動。

今天主要介紹一下（xià）在加工過程中由於工件係統及刀（dāo）架係統變形（xíng）而產生的低頻振（zhèn）動的（de）原因及（jí）消除措（cuò）施。

01

低（dī）頻振動的主要特征

消除機（jī）床回轉組件（jiàn）和傳動係統的振動後，車削振動的（de）主要類型是不隨車削速度而改變的自激振動。

低頻振動的主要特（tè）征（zhēng）是：①振動頻率低（50～300Hz），振動時發出的噪音低沉；②在工（gōng）件切削表麵留下的痕（hén）跡深而寬；③振動比較劇烈，常常（cháng）使機床部件（如尾座、刀架等）鬆動並使硬質合金刀片碎裂。

02

低（dī）頻振動的產生原因

車削中的低頻振動時，通常工件係統和刀架（jià）係（xì）統都在振動（但（dàn）絕大部分情況（kuàng）下工件係統的（de）振動較大，起著主導地位），它們時而相離，時而趨近，產生大小相等方向相反的作（zuò）用力和反作用力。在振動過程中，當工件與刀具作相（xiàng）離（lí）運動時，切削力F相離（lí）與（yǔ）工件位移（yí）方向相同，所做之功為正（zhèng）值。當工件趨近刀具（jù）時，切削力F趨近所（suǒ）做之功為負值。

車削過程中：①切（qiē）屑與刀具前刀（dāo）麵的摩擦力；②刀具在切入和退出（chū）工件（jiàn）時所遇到的金屬硬化程（chéng）度不同；③振動過程中刀具實際幾何角度周期性改（gǎi）變；④振動時，刀具對工件相對運（yùn）動軌跡是橢（tuǒ）圓，因而引起切削截麵周（zhōu）期性變化；⑤工件在前一轉時振動所留下的痕跡，引起了切削截麵周期（qī）性變化（huà）。這5種情（qíng）況都可引起切削力周期性的變化，並使F相離>F趨近。這樣，在每一個振動周期中，切削力對工（gōng）件（或刀（dāo）具）所（suǒ）做之正功總是大於它對（duì）工件（或刀具）所（suǒ）做之負（fù）功，從而使工件（或刀具）獲得了能量補充產生自激振動。

03

低頻振動的消除措施

（1）在低頻振（zhèn）動時，主要是由於（yú）Y方向的振動引起了切（qiē）削力的變（biàn）化，使得（dé）F相離>F趨近（jìn）而產生了振動。

主要采取下麵4種措施（shī）。

①刀（dāo）具主偏角（μr角）愈大（dà），Fy力愈小，愈（yù）不（bú）容易產生振動。因此，適當增大刀具主偏角，消除或減（jiǎn）小振動。

②適當增大（dà）刀具前角（jiǎo），可（kě）減小Fy力，從而（ér）減弱振動。

③刀具後角太大或（huò）刀刃過分鋒利，刀具易啃入工件，容易產生振動。而當刀具適當鈍化後，其後刀麵有阻止刀具“啃入”工件（jiàn）的作用，可減小或消除振動。

④車削時刀尖位置過低（低於工件中心）或在車床上鏜孔時刀尖位置過（guò）高，都會使得刀尖實際前角減小而後角增大，容易產生振動。

⑤刀（dāo）架係統如果具有負剛度（dù）時，容易“啃入”工件產生振動。因此，盡可能避免刀架係統的負剛（gāng）度對車（chē）削產生的振動。

（2）車削過程中產生寬而薄的切屑（xiè）時，Y方向的振動引起了切削力的變化，當切削截麵寬而薄（báo）時，Y方向的振動將引起切削截麵積及切削力的劇烈變化。因此，在這種情況下極易產生振動。例如：在縱走刀車削時，切深愈（yù）大，進給量愈大，主偏角愈小，則切（qiē）削截麵就愈寬愈薄，愈容易產生振動。因此選擇車削速度時應避開（kāi）出現切削力隨速（sù）度（dù）下降的中速區（切削碳素鋼時，速度範圍為30～50m/min），同時減小車削背吃力量，適當增大進給量和（hé）減小切削深度也有助於抑製振動（dòng）。

（3）工件係統和刀架係統的剛度不足是產生低頻振動的（de）主要（yào）原因，可采取下麵的（de）措施消除或減小振動：

①用三爪或（huò）四爪夾緊工（gōng）件時盡可（kě）能使工件（jiàn）回轉中心和主軸回轉中心的同軸度誤差最小，避免工件傾斜而斷續切削或不均勻切削造成切削力的周期性變化所產生的振動。

②加工細而（ér）長且容易變形（xíng）彎曲（qǔ）產生（shēng）振動的工件時，采用彈性頂尖及輔助支承的同時加冷卻液冷卻減小工件的熱膨脹變形。

③裝夾工件時，不要使工件伸出過長。對剛度不足的工件，采用合理的中心架、跟（gēn）刀架及頂（dǐng）尖等輔助支承來增加工件的剛度。

④使用頂尖時，頂尖與頂尖（jiān）錐孔應配合良好，避免頂力太大造成工件彎曲或頂力（lì）太小（xiǎo）起不到（dào）支承作用使工件（jiàn）擺動（dòng），並注（zhù）意尾座套筒懸伸不能過長。

⑤機床（chuáng）主軸軸承間隙直接影響主軸的旋轉精度和剛度，使用中如發現因軸承磨損致使間（jiān）隙過大剛度不足時，應調整軸承間隙並施加預緊力，以增大工（gōng）件係統的剛度消除振動。

⑥定期檢查中拖板與大拖板、小刀架與中拖板之間（jiān）燕尾導軌的接觸情（qíng）況，調整斜鑲條使其保持適當間隙避免刀架移（yí）動時出現爬（pá）行，造成刀架係統的（de）振動。

⑦每（měi）次轉動方刀架使刀具轉到所（suǒ）需位置時，應壓緊並（bìng）固（gù）定方刀架，避免方刀架鬆動降低刀（dāo）架係統剛度產生振動。