機床切削加工及切削顫振
應用技術
作者：張廣為 申林
摘 要 隨之工業化進程的加快，機械製造業對經濟發展的推動作用毋庸置疑。機床切削加工是機械使用的一個重要部分，影響著機械製造的效率和經濟效益。在機床切削加工中切削顫振不可避免，然而切削顫振在一定程度上存在著弊端。刀具是進行切削加工最關鍵的部分，通過分析機床切削加工中刀具發揮的重要作用及研究切削顫振產生的原理和解決辦法，能夠盡可能的提高生產效率，促進國民經濟的發展。
關鍵字 機床切削；刀具；切削顫振
中圖分類號TG5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）109-0171-02
1 切削加工的重要作用與刀具
1.1 切削加工的重要作用
機械製造過程中最關鍵的步驟是零件的製作。製作毛坯時一般采用成形製造的方法，通過鑄造、焊接、鍛造等方式手段加工完成。精確成形工藝，又稱淨成形工藝，是近些年來出現的新工藝，加工半成品或成品時一般采用精確成形工藝，通過精鑄、精鍛的方式加工完成。製造模型或經書零件時一般采用快速原型製造工藝。切削、磨削是傳統的加工製造方式，除此之外機床切削加工方式還包括激光束加工、電子束加工、電化學加工等工藝。現今，傳統加工方式中切削工藝是最重要的加工方式，在未來的幾年內還將在零件加工領域發揮越來越重要的作用。
1.2 刀具的重要作用
性能好的刀具能夠提升機床的生產效率，保證加工出的產品質量。因此，提高刀具的性能對機械製造業的生產水平和經濟效益的提高起著至關重要的作用。
金屬切削加工出的產品在外觀形狀、尺寸大小、表麵的光滑程度和產品質量有嚴格的要求，因此，在使用刀具切除工件上多餘的金屬材料時，要重視生產過程中加工的每個步驟。特別是使用刀具分離工具表層時，刀具和零件的表麵會產生一個相互作用的力，即刀具的切削作用和工件的反切削作用，這是機床切削加工過程中首要矛盾。
隨著工具加工行業的迅猛發展，相關企業越來越重視切削刀具在生產加工過程中發揮的重要作用。新產品和新科技的使用加速了刀具切削工藝的革新進程，數控機床等高性能的加工刀具技術開始投放生產使高速切削和超高速切削成為了可能。高速切削和超高速切削工藝對生產加工的要求程度更高，要求切削的穩定性高，精準程度更加精確，刀具能夠實現快速更換，甚至是自動更換。機床切削加工未來的發展趨勢迫切要求刀具在材料、結構和性能上的質量更高。
2 切削顫振產生與危害
2.1 切削顫振產生的原因
當出現以下幾種情形時機床會產生自激振動：一是工件或是刀具同回轉主軸相互連接時因為扭轉和彎曲而產生了自激振動；二是在工件切削過程中因為工件的周期性運動而造成的機床整體性自激振動；三是在工件切削過程中慢速加工時，機床會隨之與地麵產生緩慢的摩擦而產生的自激振動。
顫振指的是在金屬工件的加工過程中，刀具同工件因為相互加工摩擦而產生的自激振動。產生顫振的原因是在金屬工件的切削過程中，工件、刀具和機床因為相互作用形成間斷而有規律性的振動。
2.2 切削顫振的危害
在實際生產活動中，一旦機床產生振動，會產生巨大的噪聲。長時間以來，機械生產中產生的大規模噪聲遠遠超過了人體能夠承受的健康程度，一方麵長時間工作在噪聲大的生產環境中會使操作人員較易產生疲勞感，甚至會誘發心腦血管疾病，降低工作效率；另一方麵，機床的頻繁振動會加速機床的磨損程度，縮短機床的壽命，導致工件的精準程度降低，增加加工過程中的風險。長期以來，機械製造業中的噪聲汙染相當突出，大大超過國家環保標準。刺耳的噪聲是工件一刀具係統強烈切削顫振的結果，它降低了產品的表麵質量，降低了生產效率和刀具、設備壽命，增加了材料和能源消耗。