铣削振动分析和解决方案

2、如何应对系统刚性差——
细长杆立铣刀铣削深型腔时，采用插铣。
插铣就是刀具象钻头一样轴向进刀。 当铣削深的型腔时，通常长杆的悬伸 大于3倍的刀杆直径，我们推荐使用轴 向进刀的插铣方法。立铣刀刀片刃口 有一定的径向切削刃，刀具供应商能 提供此刀具在插铣时的最大吃刀宽度 。
2、如何应对系统刚性差——
2、如何应对系统刚性差——
细长杆的铣刀，圆刀片铣刀最有利于消振。
铣刀与镗刀相反，主偏角越接 近90度径向切削力越大，刀杆 振动越大。所以在模具深孔型 腔的面铣削加工中通常选用45 度主偏角铣刀，如果切深小于 1mm常采用圆刀片铣刀或者球 刀。
R200铣刀直径80mm，刀片直径16mm，PM槽型， 4030刀片材质，切深2mm，每齿走刀0.3mm, 铣宽 60mm，铣削速度180m/min铣削，HB220的45钢， 无 任何振动。
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这样的刀片在镗削或铣削中的切削楔入角最小，切削当然 轻快。在车削与镗削中，7度和11度后角是最常见的刀片 ，刀片为螺钉夹持的最多；在20mm以下的孔镗削中，即 便不存在振动问题，也通常选择11度后角的刀片，例如山 特维克可乐满的TPMT,DPMT,VCEX的刀片（V型刀片后角 为7度或11度）。后角以7或11度后角刀片为主要推荐，因 为它们是ISO标准刀片，不同厂家的刀片可以互换；
机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件
机加工描述
产生振动的极限条件
内螺纹车削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆夹持悬深与刀杆直径 比大于 3； 刀杆夹紧采用螺拴侧压，定位采用 V 型铁或孔柱间隙配合。
内孔槽的车削 或镗削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆夹持悬深与刀杆直径 比大于 2； 刀杆夹紧采用螺拴侧压，定位采用 V 型铁或孔柱间隙配合。
3、提高刀具系统的刚性——
提高刀杆的静态刚性。
最为简单明了的做法是加大刀杆的直径，将外伸刀杆的悬伸做到最短 如果镗刀的刀尖产生160公斤的切削力，直径32毫米的镗刀杆悬伸320毫米时产生的刀杆
前端弹变为1.6毫米，是同样这根刀杆悬伸128毫米时产生弹变的16倍！ 如果镗刀的刀尖产生160公斤的切削力，直径32毫米的镗刀杆悬伸320毫米时产生的刀杆
车刀片适用于镗削加工，现代机夹车刀片按照粗精加工分 为不同的断屑槽槽型，比如像可乐满刀片槽型 PF,KM,MF,KR等，其中的第二位表示刀片适合的加工，F 表示Finishing为精加工，这是适合做减振镗削的刀片，当 然刀片应该配以刃口耐冲击的材质才可以，比如PF-
4225,PF-4035,WK-4225等等。
铣削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆从主轴端部向外悬深 与刀杆直径比大于 3 到 4； 模块化刀杆的模块接口磨损影响定位或者接口类型不适合铣削 加工； 刀杆的模块化接口之间拉紧力不够。
切削振动的三个分类
声音
加工表面质量
产生条件
高频啸叫 类似哨音
类似起皱的丝绸
小直径细长刀杆或者薄壁工件 进行高转速切削
1、降低切削力——
切深一定时，使用小的刀尖圆弧半径。
比如刀片的刀尖角为0.8mm不变时，随着刀片切 深的增加，细长的镗刀或铣刀杆振动倾向在切 深ap和刀尖圆弧半径（r=0.8mm)相等时最大， 当切深ap大于刀尖半径r后，刀杆的振动反而被 抑制；
图中的R代表镗杆的弹变，可以看出当切深ap 与等于刀尖圆弧半径时弹变最大，而且随着切 深增加弹变不会再增加，因为径向切削力FCN 在ap=r时最大，ap再增加只会增加轴向抗力，而 轴向抗力不是细长刀杆产生振动弹变的原因， 反过来还会使刀杆保持稳定。
2、如何应对系统刚性差——
铣削力的方向与工件的夹持力方向一致。
合理安排走刀的工艺路线对于铣削加 工非常重要。
铣削有顺铣和逆铣之分，传统的铣削 理论将逆铣有利于减少铣削振动，其 实是指有利于抑制丝杠的间隙产生的 振动。如今的铣削设备大都安装了滚 珠甚至滚柱丝杠，所以逆铣消振的意 义不大。
无论是顺铣还是逆铣只要铣削力的方 向与工件的夹持方向一致就有利于消 除弯板类零件的振动。
中频振动 类似汽车 类似鱼鳞
笛声
中等直径铣刀杆中低转速，刀 杆长径比超过 5，刀杆振动
低频振动 类似蛙鸣
大型结构工件产生自振，如大
类似鱼鳞但是之间的波 纹很大又平缓
的壳体.若是刀杆同时振动，可 能是刀头过重而且刀杆连接部 位配合不好，同时刀杆总长超
长，转速通常在 100 转以下
振动不严重时，用调整切削参数的方法。
机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件
机加工描述
产生振动的极限条件
外圆车削
被定义为细长轴的零件外圆车削，通常由尾部顶尖支撑但是没 有跟刀架
内孔车、镗削
通用的 HRC40 以上的合金钢刀杆，刀杆夹持悬深与刀杆直径 比大于 4； 同时刀杆夹紧采用螺拴侧压，定位采用 V 型铁或孔柱间隙配 合； 刀尖偏离孔中心线 0.1mm 以上。
薄壁工件的铣削用90度主偏角的刀具。
薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件一般是箱式或者碗式零件 。
改善工件夹持。如：增加合适的辅助支撑点，在夹具和机床工作台面之间加装一层 木板，用粗大的橡皮条或者弹簧勒在壳体的外面，在箱体内部充满湿沙子等等，奇 思妙想不一而足。
在铣削薄腹板时，推荐使用90度面铣刀以减小对腹板的轴向切削力。 90的主偏角铣 刀比如CoroMill390刀体，配以轻快的切削刃口刀片和正前角槽型的刀片，切削力最 为轻快。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、降低切削力——
使用锋利的刀片。
非涂层刀片通常比涂层刀片要锋利 即便是涂层刀片，物理涂层（PVD
）也比化学涂层（CVD或MTCVD） 的刃口更锋利 判断刃口的锋利度可以从它在指甲 盖上是否划出成形的屑来判断
刃口的钝化半径通 常在35u到75u之间
1、降低切削力——
使用正前角和大后角的刀片配以轻快的断屑槽。
调整切削参数只对切削振动不严重的刀具可能有效。 一般的调整方法如下： 降低刀具或者工件的回转速度； 减小切深并提高铣刀的走刀量； 内螺纹的车削产生振动，可将完成螺纹车削的进刀步骤减少1至2刀。
从四个方面考虑减振：
1. 降低切削力； 2. 应对系统刚性差； 3. 提高刀具系统的刚性； 4. 刀具减振。