镗加工中的振动与控制分析

镗加工中的振动与控制分析

王骏岭孙学意关刘伟刘伟高贺

首都航天机械有限公司  北京市丰台区  100076

摘要：本文以镗加工中的振动与控制的影响因素为切入点，在此基础上进一步针对镗加工中的振动与控制优化措施进行相应的分析，希望能为镗加工水平的提升提供参考和借鉴，帮助我国制造业实现工作水平的不断提升。

关键词：镗加工；振动与控制；机械制造；制造行业

前言：在镗加工中，振动与控制是关键问题之一。振动的存在会影响加工质量、工具寿命以及加工效率，甚至可能导致设备的损坏。因此，对于振动进行有效的分析与控制是非常重要的。本文将对镗加工中的振动与控制进行分析，并提出一些优化措施，以帮助提高加工过程的稳定性和效率。

一、镗加工概述

（一）外圆镗床

外圆镗床是用于加工环形孔的一种镗床加工方式，通常适用于轮毂、轴承和轴等工件的制造。外圆镗床的工作原理是通过工具在工件旋转时逐渐加入锐利的切削刃，将工件内部的材料逐渐削去，以形成所需的孔径和孔形。该方式能够保证加工出来的孔具有较高的精度和表面质量，适用于高精度和高要求的工件。

（二）内圆镗床

内圆镗床是用于加工孔形零件的一种镗床加工方式，可以加工出各种形状和直径大小的孔，适用于加工钨钢、硬质合金、陶瓷等硬质材料的工件。内圆镗床的工作原理是通过刀具在工件内部旋转时逐渐加入切削刃，将工件内部材料逐渐削去，以形成所需的孔形和孔径。与外圆镗床相比，内圆镗床更为精细，能够加工出更高精度的孔形和表面质量。

（三）深孔镗床

深孔镗床是用于加工深孔零件的一种镗床加工方式，适用于加工重型铸件、航空发动机及其零部件、大型液压缸套等工件。深孔镗床的工作原理是通过特殊的夹具和钻头，将工件固定在机床上，并以积极切削的方式不断加工，以形成所需的深孔形状和孔径。深孔镗床不仅能够加工出大口径和复杂形状的深孔，而且能够保证高精度和表面质量，是一种高效、精密的加工方式。

（四）数控镗床

数控镗床是一种通过计算机程序来控制工具和工件相对位置的镗床加工方式，可以实现高速、高精度和自动化加工，适用于加工大批量、高精度和种类繁多的零件。数控镗床具有操作方便、加工效率高、精度稳定等优点，能够满足各种不同的加工需求，是现代加工行业中不可缺少的一种工具。

二、镗加工过程中产生振动问题的原因

（一）产生强迫振动的主要原因

（1）、切削力的变化。在进行断续镗削时，刀头切入或切出时引起的切削力不均，或因工件材质不均使刀杆在镗削时，切削力发生周期的变化而发生强迫振动。

（2）、镗床的传动零件，刀具系统等不平衡引起的振动。

（3）、镗床周围有其它振动源，振动源通过地基传到镗床上而发生振动

（4）、镗床的传动元件有缺陷 也会引起周期性的激振力而引起振动。

（二）产生自激振动的主要原因

（1）、前道工序或粗镗时内孔表面留有振动波纹在后一次镗削中切削面积发生变化，从而引起切削力的变化，导致了自激振动的诱发。

（2）、镗削工件的材质差异或瞬间切削发生的加工硬化，也容易引起切削力的周期变化，产生自激振动。

（3）、镗削塑性材料时。镗削用量选择不当，刀具上的积屑瘤不断形成扩大、破裂、脱落、在形成，反复循环，切削力也反复发生变化，最后引起自激振动。

（4）、排屑时，切屑与前刀面，镗刀与工件之间摩擦力变化引起了自激振动。

二、镗加工中的振动与控制优化措施分析

（一）优化切削参数

在进行镗孔前加工工作之前，需要针对当前机床的进给系统以及加工参数进行相应的调整，从而能够有效地减少振动。首先，应该针对机床的导轨和螺纹进行检查，判断其是否处于良好的工作状态之下，尤其是螺纹的精度及其表面光洁度需要得到保证，以避免引起振动。其次，适当提高机床的刚性，可通过在底座下方设置防震垫或加装稳定器来加强机床的稳定性，减小振动的发生。同时，检查刀架和夹具的安装情况，确保它们牢固地固定在机床上，避免刀具摆动或偏移引起的振动问题。在调整加工参数方面，首先需选择合适的进给速度和主轴转速，确保二者匹配，以最大程度减少振动的发生。其次，合理选择铣削刃数和切屑宽度也是关键。通常来说，铣削刃数越多，切削力越小，振动也越小；而切屑宽度越小，则切削力越小，振动也越小。通过以上调整和优化，可以有效降低镗孔过程中的振动现象，提高加工效率和质量。

（二）选择合适的刀具和刀具系统

正确选择刀具是影响镗孔质量和振动的重要因素。为了有效减少振动，我们应该选择刚性好、具有足够强度和切削性能的刀具。对于较大孔径、深孔或难加工材料，可以考虑选择具有内冷却液通道的镗头，以确保刀具具备良好的散热性能。此外，在面对不同的孔壁情况时，也需要灵活选择刀具的切削角度。对于光滑的孔壁，适合选择切削角度较小（如45度）的刀具，以获得更加精细和平滑的加工效果；而对于较粗糙的孔壁，则需要选择切削角度较大（如90度）的刀具，以确保更好的切削稳定性和加工效率。综上所述，通过正确选择刀具并根据实际情况作出调整，可以有效提升镗孔加工的精度和质量。

（三）工件夹持和支撑优化

在现代制造业中，加工过程的稳定性和精度是至关重要的。这不仅关系到产品的质量，也影响到生产效率和设备的使用寿命。在众多的影响因素中，工件的夹持和支撑方式是两个关键环节。通过优化这两个环节，我们可以有效提高工件的稳定性，减小加工过程中的振动，从而提高加工质量。首先，我们来谈谈工件夹持方式的优化。工件在加工过程中，需要稳定地固定在夹具上，以保证加工精度和防止振动。为此，我们需要对夹具的设计和选用提出更高的要求。夹具应具有足够的刚度和稳定性，能够均匀地分布工件的压力，同时避免对工件产生不必要的变形和损伤。此外，夹具的操作便捷性也是不可忽视的一环，应当便于调节和固定，以提高生产效率。其次，支撑方式的优化同样重要。合理的支撑方式能够提高工件的稳定性，降低加工过程中的振动。

（四）机床结构优化

在现代制造业中，机床作为核心设备，其性能直接影响着加工精度和生产效率。振动是机床运行过程中的一种常见问题，它会降低加工质量，缩短机床使用寿命，甚至对周边设备产生不良影响。因此，加强机床的结构设计和提升机床的刚度，降低机床震动，从而降低振动传递，成为提高机床性能的关键环节。首先，机床结构设计是降低振动的基础。合理的结构设计能够提高机床的自然频率，使其远离振动频率，从而减小振动幅度。此外，合理的结构设计还能提高机床的抗弯抗扭能力，降低机床在加工过程中的变形。因此，在进行机床结构设计时，应充分考虑机床的刚度和抗振动性能，采用先进的结构形式和材料，提高机床的整体稳定性。其次，提升机床刚度是降低振动的关键。机床刚度是指机床在受力条件下，抵抗变形的能力。提高机床刚度能够减小振动幅度，降低振动传递。为此，我们可以通过改进机床的支承系统、提高机床零件的加工精度、采用预紧技术等方式，提高机床的刚度。

结束语：总而言之，振动与控制是镗加工中需要重视的问题，通过合理的分析和控制，可以降低振动的影响，提高加工品质和生产效率。同时，定期检查设备和工具的状况，并保持设备的良好维护也是至关重要的。通过这些努力，我们可以有效控制振动，提升镗加工的质量和效率。

参考文献

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