減振刀柄刀桿的阻尼結(jié)構(gòu)如何防止振動(dòng)
機(jī)加工行業(yè)在高效率加工的過程中,加工時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)是最大的難題之一,出現(xiàn)振動(dòng)的情況下,切削會(huì)導(dǎo)致工件表面質(zhì)量光潔度差、不合格的產(chǎn)品尺寸精度等問題存在,并且振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致壽命的急劇下降,并有可能損壞機(jī)床主軸的軸承以及相應(yīng)部件。
振動(dòng)通常分為三種類型:
自由振動(dòng):是指某個(gè)機(jī)械系統(tǒng)引入一個(gè)外力輸入并允許其自由振動(dòng)下去;
受迫振動(dòng):是當(dāng)某個(gè)機(jī)械系統(tǒng)受到變化的外力或運(yùn)動(dòng)作用時(shí)產(chǎn)生的;
自激振動(dòng):在機(jī)械加工過程中最常見的現(xiàn)象就是各種振紋,以銑削為例,當(dāng)加工過程中的參數(shù)過高或者刀具懸伸過長時(shí),整個(gè)系統(tǒng)會(huì)以其固有頻率開始振動(dòng)。
由于振動(dòng)產(chǎn)生的影響是嚴(yán)重的,在機(jī)械加工中受迫振動(dòng)頻繁發(fā)生,應(yīng)避免它們轉(zhuǎn)變成自激振動(dòng),必須要使用減振刀具來進(jìn)行加工。
刀柄系統(tǒng)的變形是形成振動(dòng)的最重要因素,而刀柄系統(tǒng)的變形量和切削力以及刀柄系統(tǒng)本身的剛性直接相關(guān),刀柄系統(tǒng)可以當(dāng)成一個(gè)圓形截面的懸臂梁系統(tǒng)來進(jìn)行考慮;因此在設(shè)計(jì)刀柄的時(shí)候,必須要特別注意整個(gè)系統(tǒng)的剛性,以增加其抗彎強(qiáng)度來減少加工過程中的變形。
變形量與切削力以及有效懸長成正比關(guān)系,和刀柄的直徑成反比關(guān)系;因此在設(shè)計(jì)時(shí),可以通過增大刀柄直徑(或設(shè)計(jì)成錐度形式)、減少長度來增加刀柄的靜態(tài)剛性。而事實(shí)這種設(shè)計(jì)在實(shí)際中不是都可行的,刀柄的直徑通常受到工件和夾具的形狀位置限定,不能無限增大,即便沒有限制,重量因素也不能隨意增大刀柄直徑。
刀柄的懸長理論上越短越好,但是實(shí)際加工時(shí)考慮到可達(dá)性即刀柄必須足夠長才能深入到加工部位,因此也受到各種條件限制;
當(dāng)切削力越大時(shí),就意味著加工效率的降低,因此,在增加靜態(tài)剛性受到限制的情況下,增加動(dòng)態(tài)剛性就成為另一種降低刀具變形量的重要手段。
減振刀柄是一個(gè)被動(dòng)動(dòng)態(tài)減振系統(tǒng),內(nèi)部有一個(gè)預(yù)調(diào)過的重金屬阻尼單元,由彈性原件支撐在刀柄的腔體內(nèi)。
選用密度最高的物質(zhì)做成阻尼體,這樣可以在有限的空間內(nèi)達(dá)到最大的質(zhì)量,阻尼體的位置在設(shè)計(jì)時(shí)必須盡可能靠近刀柄前端,這樣可以最大化阻尼效果。
而阻尼體也必須經(jīng)過預(yù)調(diào),以使其自身頻率與整個(gè)刀柄的頻率一致,在加工過程中,刀柄前端刀具發(fā)生的振動(dòng)變形在第一時(shí)間被阻尼體抵消,不會(huì)沿著刀柄向后傳遞,從而減少了整個(gè)刀柄的振動(dòng)變形。
阻尼減振刀桿包含刀柄和設(shè)置于刀柄下端的刀頭
優(yōu)點(diǎn):1)減振刀桿采用顆粒阻尼減振系統(tǒng)的防振刀具,它可以在造價(jià)相對比較低的情況下,實(shí)現(xiàn)較大長徑比,使加工過程更簡捷、加工效率更高;
2) 減振刀桿可以提高刀具加工的精度、延長刀具的壽命;
3) 同時(shí)利用減振刀具,可以提高表面加工質(zhì)量、大大提高工作效率,特別是在鏜削中運(yùn)用減振刀桿,對深孔鏜削提高內(nèi)表面質(zhì)量及速度;
當(dāng)深型腔加工現(xiàn)在越來越普遍,在模具加工中經(jīng)常有一些深型腔加工、臥式加工中心上的加工、航空航天和汽車工業(yè)中復(fù)雜的整體式零件,以及發(fā)電設(shè)備的零件等。
阻尼減振刀刀柄的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性比同類普通刀柄高3倍,無論是哪種長懸伸銑削,切削參數(shù)始終能保持最優(yōu)的狀態(tài),即使是長徑比達(dá)到5倍;與傳統(tǒng)的模塊組合相比,切削深度可以高出2-4倍。
減少振動(dòng)首先從增加靜態(tài)剛性,設(shè)計(jì)圓錐或是圓柱刀柄,但結(jié)構(gòu)減振不能解決所有的問題;
其次降低切削力,但會(huì)影響加工效率
最后是購置一款阻尼減振刀柄或刀桿。
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