金属切削理论 切削振动
切削加工振动及其控制技术
从计算得出，支持振动的变化力全部做功约为消耗在切去切屑的1~3%。大约这功 的15%为切屑形成时由物理过程（如摩擦力）所决定的变化力所作，其余85%由瞬 时切屑厚度所决定的变化力所作。
NUAA
自激振动
当存在振动时，在垂直于工件中心线的切削表面不是圆形而是在圆上的正弦曲线， 若刀尖所画曲线为： 前角与后角的数值可以由下式表示：
NUAA
自激振动
第二个支持振动的力为：刀具在前一转振动所留下波纹的轨迹上运动，过去所产生 切削力的变动部分。 实验中得知在下一转时的振动与上一转时的振动有70~120度的相位差，这样可以 设想，如果切削振动为谐振，被刀具切去金属层的厚度为二个有一定相位差的正弦 曲线所包括的厚度。这样切去层截面积将是周期性的，在相当范围内变化而产生切 削力的振动。
时，实际后角在周期中某一部分将小于
零，此时切削过程被破坏，因为车刀后面被加工表面挡住和推出来，切削厚度显著
减少，这种现象阻碍了振动的产生。
因此静止状的后角数值阻止振幅可能增加的范围。振幅增加达到的限值为 此后增加即停止。
NUAA
三种变化的力可以支持自激振动
1
2
3
车刀前面与切屑， 后面与加工表面间 的变动摩擦力
此处D为铣刀直径
切削速度
切削速度不直接影响振动的 振幅，但当一定的转速时（ 或在一定直径铣刀到达一定 的切削速度）其中频率为nz 的振动的振幅突然增加，此 时，已发生共振现象，铣床 部件的自然振动频率一般在 30~80周之间或更高，当多 齿铣刀在中速铣切（此时由 于z）或高速铣切（此时由于 n）就会发生共振。平时常见 到铣切力与铣床工作台或立 柱发生共振现象。
刺激振动
刺激振动最突出的特性为振动的频率与刺激力的频率相等（或为其倍数）
金属切削中的振动现象对刀具磨损的影响
金属切削中的振动现象对刀具磨损的影响切削加工是一种常见的金属加工方法，其通过通过刀具对工件进行削除材料的过程。
然而，在金属切削中，振动现象常常会对刀具产生负面影响，导致刀具的磨损加剧。
本文将讨论振动现象对刀具磨损的影响，并探讨可能的解决方案。
首先，振动现象在金属切削过程中可能引起刀具的不均匀磨损。
振动会导致刀具与工件之间的相对运动受到干扰，使得刀具无法均匀地接触工件表面。
当刀具在振动状态下工作时，刀具的切削力和切削温度会发生变化。
这种不均匀的切削力分布将导致刀具表面的磨损不均匀，使刀具的寿命大大缩短。
其次，振动还可能引起刀具的疲劳破裂。
由于振动会导致刀具产生应力集中，这些应力集中区域容易形成裂纹。
随着切削过程的持续，裂纹将逐渐扩展并最终导致刀具的疲劳破裂。
疲劳破裂会导致刀具的可用寿命大大降低，并且对于高强度材料的切削加工来说尤其严重。
另外，振动还会对切削表面质量产生负面影响。
振动导致切削力的不稳定变化，这将导致切削表面产生不规则的纹理和凹凸不平的表面。
对于需要高精度加工的工件来说，这种表面质量的损坏是无法容忍的。
那么，如何减轻振动现象对刀具磨损的影响呢？首先，优化切削条件是减轻振动现象的关键。
合适的切削速度、进给量和切削深度能够减少切削力的变化，从而降低振动的程度。
此外，选择合适的刀具材料和几何形状也能够减轻振动现象对刀具磨损的影响。
采用具有抗振动能力的刀具材料，如硬质合金，以及刀具几何形状设计上的优化，可以显著降低刀具的磨损。
其次，刀具的装夹和刀具路径的设计也是减轻振动现象的重要因素。
正确的刀具装夹能够减少刀具的振动，并提高切削稳定性。
同时，针对工件和刀具的几何形状特点，设计合理的切削路径也能够减轻振动现象的产生。
采用合理的路径能够平衡切削力，降低振动的风险。
最后，使用先进的切削工具和技术也是减轻振动现象的有效手段。
近年来，先进的切削工具如超硬刀具和复合刀具的发展为减轻振动带来了新的解决方案。
切削振动产生原因和解决
细长杆立铣刀铣削深型腔时 常采用插铣方法
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，但是立铣刀刀片 刃口有一定的径向切削刃，刀 具供应商有技术资料证明此刀 具在插铣时的最大吃刀宽度 PlungeMill是专门用于模具和 航空工业的大直径插铣刀，它 最大的特点是高效率和超大切 宽，通常用于大型深腔模具的 开粗。
切削振动的原因
刀具在切削工件时发生振动需要有下面三 个条件同时存在： 第一是包括刀具在内的工艺系统刚性不足 导致其固有频率低， 第二是切削产生了一个足够大的外激力， 第三是这个外激力的频率与工艺系统的固 有频率相同随即产生共振
分清自激振动和强迫振动
。
刀具振动实际应该叫“切削振动，通常发生在长悬臂刀杆的镗削和铣削，薄 壁件的切削加工，细长杆的车削等等。当环保做为车间考核的标准时，高速 钻削产生的高频啸叫也和振动噪音一起列为技术公害。 切削振动顾名思义只有在刀具进行切削时才产生，如果振动来自非切削因素 如不稳定的机床地基，机床丝杠的间隙，主轴轴承的损坏甚至几百米以外火 车的经过而产生的震动我们叫做强迫振动，这种振动不伴随噪音而非我们讨 论的话题。 切削振动产生噪音，但噪音并不是全由切削振动引起发生，机夹刀片铣刀在 100米以上的切削速度每齿走刀在0.1毫米以上铣削3毫米的切深，即便是铣削 灰口铸铁也会产生接近90分贝的噪音，而低频切削振动噪音常低于此值。 切削振动是自激振动是一种正弦波振动，除了用专业仪器测量振频与波长外 ，最明显的是工件被加工表面有振纹。
薄壁工件的铣削加工
薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件被叫做箱式或者 碗式零件(box like or bowl like shape workpiece)，由于振动来自于工件本身 ，那么技术人员各显神通，国外在处理这类零件的铣削加工主要以改善工 件夹持为主，例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。
切削振动的三个分类
切削振动的三个分类切削振动是指在切削过程中产生的振动现象。
切削振动对加工质量和加工效率有着重要影响，因此对切削振动进行分类和研究是非常重要的。
根据切削振动的特点和产生原因，可以将切削振动分为三个分类：切削力引起的切削振动、系统固有频率引起的切削振动和切削参数引起的切削振动。
一、切削力引起的切削振动切削过程中，由于切削力的作用，会引起工件和刀具之间的相对振动，从而产生切削振动。
这种切削振动的特点是频率较高，振动幅度较小。
切削力引起的切削振动主要包括两种类型：弦状振动和截面振动。
1. 弦状振动：当切削力作用于刀具时，刀具会发生弯曲变形，产生弦状振动。
弦状振动的频率与切削速度、刀具材料和几何形状有关。
如果切削力过大或切削速度过快，会导致弦状振动的振幅增大，从而降低加工质量。
2. 截面振动：当切削力作用于工件时，工件会发生弯曲变形，产生截面振动。
截面振动的频率与工件的材料、几何形状和切削条件有关。
如果切削力过大或切削速度过快，会导致截面振动的振幅增大，从而影响加工精度和表面质量。
二、系统固有频率引起的切削振动系统固有频率是指切削系统在没有外界刺激下自然振动的频率。
当切削系统的激励频率与系统固有频率接近或相等时，就会引起共振现象，从而产生较大的切削振动。
系统固有频率引起的切削振动主要包括两种类型：共振振动和强迫振动。
1. 共振振动：当切削系统的激励频率与系统固有频率接近或相等时，就会引起共振振动。
共振振动的特点是振幅较大，对加工质量和加工效率有着较大影响。
为了避免共振振动的发生，需要合理选择切削参数，并采取减振措施，如增加刚度或增加阻尼。
2. 强迫振动：当切削系统的激励频率与系统固有频率不完全匹配时，就会引起强迫振动。
强迫振动的特点是振幅较小，但会对加工表面质量产生一定影响。
为了减小强迫振动的影响，需要合理选择切削参数，并采取减振措施，如增加刚度或增加阻尼。
三、切削参数引起的切削振动切削参数是指切削过程中与切削力和振动有关的参数，包括切削速度、进给量和切削深度等。
切削加工以及切削颤振简述
切削加工以及切削颤振简述切削加工作为机械制造行业的传统生产加工工艺，是机械制造的流程中完成零件制作这一中心环节的重要生产技术，文章介绍了切削加工的基本方法，切削加工使用的刀具以及切削过程中产生的切削颤振和相应的控制方法。
标签：切削加工；切削；颤振切削加工是机械加工产品生产过程中必要而又值得信赖的技术手段，这一技术手段为了能够跟上市场需求的不停改变，对切削工具提出了新的要求，而切削刀具日新月异的发展又促使切削加工成为机械产品加工众多环节中备受关注的生产步骤。
在切削加工过程中，也存在着大大小小的问题等待着我们去发现和总结，其中切削颤振就加工生产的主要问题之一，对切削颤振有一个细致的认识，进而采取一定的手段对其实施加工控制，是我们一直探索的科研课题。
1 切削加工概述1.1 切削加工概念在机械产品加工生产过程中，按照产品生产规格、质量、工艺等要求，技术人员需要利用合适的切削工具对选取材料进行切割塑形，这一加工生产程序被称作为切削加工。
1.2 切削加工的要素满足切削加工的要拥有生产的三个重要因素，切屑刀具、切削运动和切削角度。
简单的说，刀具就是进行机械生产加工的重要切割工具；刀具与被切割材料的相对运动，就是切削运动；刀具自身固有、安装以及切割金属时所参照的切割偏角数据，也就是切削角度。
由于刀具是直接接触产品表面的生产工具，产品的表面微观粗糙程度，大小精确程度和外形都主要取决于刀具，所以刀具自身材料的硬度、柔韧度、抗腐蚀能力以及生产加工质量工艺等一系列的问题都会对切削加工机床的生产速度、产品质量、以及机床的使用寿命造成不可忽视的影响，进而影响到机械生产加工行业的技术整体水平，还会涉及到生产厂家的刀具生产信誉和使用刀具造成的经济损失。
切削加工过程中，刀具对产品会产生一定的作用力，根据物体受力原理，会有相应的反作用力的产生，力的相互作用会给刀具带来一定的损耗，造成刀具固有角度的几何参数发生改变，从而对被加工产品产生影响。
金属切削过程中的振动与共振现象分析
金属切削过程中的振动与共振现象分析摘要：金属切削过程中的振动与共振现象对切削效果和加工精度有着重要影响。
本文通过分析金属切削中的振动与共振现象，探讨了造成振动和共振的原因，以及采取的一些控制措施。
通过合理的切削参数选择、工具结构设计和切削工艺优化等措施，可以降低振动和共振现象，提高金属切削加工的质量和效率。
1. 引言金属切削作为现代制造业中常用的一种加工方法，广泛应用于机械、汽车、航空等领域。
然而，在金属切削过程中经常会遇到振动和共振现象，导致切削效果和加工精度下降，甚至带来安全隐患。
因此，研究金属切削中的振动与共振现象是提高切削质量和效率的重要问题。
2. 振动与共振现象的原因2.1 切削力激振金属切削过程中，切削力是主要的激振源。
当切削力在切削过程中频繁变化时，容易引起工件和刀具系统的振动。
切削力的大小和方向都会对振动引起的频率、振幅和相位角等产生影响。
2.2 切削系统的刚度和阻尼切削系统的刚度和阻尼是影响振动和共振现象的重要因素。
刚度过低会导致切削系统产生过大的挠度和变形，从而引起振动和共振。
而刚度过高会导致共振频率过高，难以找到合适的激振频率，也容易引起振动和共振。
阻尼过低则不利于振动的消除，阻尼过高则会降低系统的灵敏度。
3. 振动与共振的影响3.1 切削质量与效率下降金属切削中的振动和共振现象会导致加工表面粗糙度增加、刀具寿命缩短、加工精度降低等问题，从而影响切削质量和工件的功能性能。
同时，振动和共振还会降低切削效率，增加切削成本。
3.2 安全隐患振动和共振现象引起的高频振动会对切削系统和机械结构产生巨大的冲击和振动载荷，不仅会导致设备破坏，还可能造成安全事故。
因此，控制振动和共振现象也是确保切削操作安全的重要措施。
4. 振动与共振的控制策略4.1 合理选择切削参数合理选择切削参数是控制金属切削过程中振动和共振现象的关键。
通过调整进给速度、切削深度和切削速度等参数，可以控制切削力的大小和方向，从而减小振动和共振的产生。
振动切削加工技术
• 振动切削的分类
按振动质量：自激振动切削和强迫振动切削
按刀具振动方向：吃刀抗力方向、进给抗力 方向、主切削方向 按所加频率：高频振动和低频振动
• 普通切削与振动切削的对比
-------普通切削中，切削靠刀具与工具的相对 运动来完成。产生较大切削力，使刀具磨损、 产生切削振动的有害现象。 --------振动切削中，在切削刀具上施加某种有 规律的可控的振动，使切削速度、切削深度 产生周期性的改变，从而使切削力减小、切 削热降低。
• 振动切削的特点
1、切削力大大减小 2、切削温度明显降低 3、切削液的作用得到了充分发挥 4、可提高刀具使用寿命 5、可控制切屑的形状和大小 6、提高加工精度和表面质量 7、可提高已加工表面的耐磨性和耐蚀性
• 振动切削技术的应用
1、难切削材料的加工。如：不锈钢、钛合金、 陶瓷、玻璃等采用超声振动切削来大大降低加 工难度；加工石墨与氧化铝等材料只有采用超 声振动才能产生微粒式的切削分离得到整齐的 加工表面
金刚石刀具可以切削含铁工件
振动切削加工技术
振动加工技术是从20世纪60年代发展起来的 一种优于普通切削的先进的制造技术。
• 它通过在常规的切削刀具上施加高 频振动，使刀具和工件发生间断性 的接触。改变了工件与刀具之间的 时间与空间分配，从而改变了切削 加工机理达到了减小切削力和切削 热并提高加工质量和效率的目的。
2、难加工零件的切削加工
如易弯曲变形的细长杆类零件、薄壁零件、排屑断屑比较困难的切削加工 如用于钻孔、饺孔、攻丝、拉削等
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金属切削原理【详解】
金属切削原理解析本文档由深圳机械展SIMM整理，详细介绍金属切削原理。
金属切削原理并不是一两句话可以精炼概括的，是一个复杂的知识体系，这个知识体系也是机械制造工艺及设备专业的专业基础课，庞丽君写的《金属切削原理》可作为高等院校机械类及有关专业本科、专科的教材，也可供机械类和相近专业的其他类型学校的师生和工程技术人员参考透彻理解金属切削原理需要了解切削运动、加工表面和切削用量三要素，刀具几何角度及其选择，刀具工作角度，切削层参数，切削方式，还包括金属切削过程，切削力，切削热与切削温度，刀具磨损和使用寿命，工件材料的切削加工性，已加工表面质量，刀具合理几何角度和切削用量的选择，磨削，以及刀具材料的分析及选择、车刀的结构分析与应用、孔加工过程分析、刀具的结构分析与应用、拉刀的结构特点与使用、铣削过程分析与铣刀的选择和其他刀具的结构与应用。
以下为一些重要知识的整理：基面：切削刃上任意一点的基面是通过这一点并与这一点的切削速度相垂直的平面。
切削原理：金属切削必须具备两种运动，车削时的切削运动是工件的旋转运动；进给运动，使新的金属不断的投入切削的运动。
也就是使切削过程在所需要的方向继续下去的运动，进给运动可能有一个以上，车削时的进给运动是刀具的连续移动。
1、切削用量的选择原则粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
从刀具的耐用度出发，切削用量的选择顺序是：先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。
2、背吃刀量的确定背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
确定背吃刀量的原则：（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm~25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm,粗加工一次进给就可以达到要求。
8、金属切削加工基本理论
合成方法，也是利用高温高压加催化剂的方法将六方 氮化硼转变成立方氮化硼。 • 立方氮化硼是六方氮化硼的同素异形体，硬度达 8000~9000HV，是人类已知的硬度仅次于金刚石的材
料，其热稳定性和化学惰性大大优于金刚石，可耐１
３００～１５００°Ｃ的高温，在1200~1300°也不易 与铁系材料发生化学反应，其导热率也大大高于高速
• 2、常用刀具材料
刀具材料类型： 工具钢（高速钢） 硬质合金 陶瓷 超硬材料 最常用
工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与 刃磨性能好，故广泛用于中、低切削的成形刀具，不 宜高速切削。
• 3)高速钢 • 高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V) 等合金元素的高合金工具钢。它们都是强烈的 碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳 形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨 性。 • 高速钢的强度（抗弯强度为硬质合金的2~3倍 ，为陶瓷的5~6倍）、硬度（62~70HRC）、耐 热性（600~700°C）、韧性、耐磨性和工艺性 均较好，刃磨锋利，故又称“锋钢”，适合于 大部分常用材料的切削加工。
6）超硬刀具材料
• 超硬刀具材料有金刚石和立方氮化硼。金刚石可分天然和人造两 种，其代号分别用JT和JR表示，都是碳的同素异形体。
• 天然金刚石大多属于单晶金刚石，单晶天然金刚石具 有各向异性（即不同晶面上强度、硬度和耐磨性差异很 大，可在100~500倍范围内变化，故制造时应考虑刃磨 方向），选择正确的刃磨方向，可使刀的刃口圆角半 径磨到最小，刀具极为锋利，可用于有色金属及非金 属的超精密加工。 • 天然金刚石价格十分昂贵，使用较少。
第8章 金属切削加工概论
【主要内容】 1．切削加工的基本慨念 (1)切削运动 (2)工件上的加工表面 (3)切削用量及切削层参数 2．切削刀具 (1)刀具材料 (2)刀具的几何形状及角度 (3)刀具的耐用度 3．切削过程中的物理现象 (1)切屑 (2)积屑瘤 (3)切削力 (4)切削热
机床切削时的振动分析及预防措施
机床切削时的振动分析及预防措施摘 要：切削时机床产生的振动对加工过程和工件的加工质量以及机床连接特性都有很大影响，而且还会影响生产效率。
因此，减少机床振动的产生，对控制产品的质量非常关键。
本文对机床切削加工时产生振动的各种原因进行了归纳，分析了机床振动对产品加工质量造成的影响，提出了防止和减小机床振动的各种有力措施。
关键词：机床切削 振动 分析1、振动产生的原因产品切削加工过程中机床所发生的振动是非常复杂的，引起振动的原因是多方面的，经分析，主要有以下几个方面：（1）工件的外形复杂而装夹部位选择不合适：工件外形结构不规则，没有好的基准面，不方便装夹，工件夹不紧，容易在加工时产生松动，随着切削力的变化而发生相应振动。
（2）工件内部组织不均匀：铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。
切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使机床产生震动，有时还会造成打刀，工件的加工质量也很难控制。
（3）刀具选择不合理：刀体材料不合适，刚性差，是引起振动的主要原因之一。
若选错了刀具，有时会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出现打刀引起振动而影响产品质量。
（4）切削用量和机床转速的选择不合适：① 切削速度1000ωωπn d v =。
切削速度与工件待加工表面直径、工件转速成正比，当ωd 一定时，转速越快，切削速度越快，引起振动的可能性越大； ②进给量f 越大，刀尖受力越大，越容易引起振动：③切削深度p a 切削深度越大，受到的剪应力越大越引起对刀尖的阻力增大而引起振动。
（5）机床自身状况的影响机床本身的精度不够也是振动产生的一个方面。
机床主轴箱内各啮合齿轮、轴承等配合精度低，导轨的磨损，各夹紧装置的不可靠等，在切削中都可能产生振动。
（6）机床周围环境的影响附近有产生振动的大型设备，或有重型车辆在行驶，引起地基振动，并传递到床身．易造成共振。
2、振动对加工质量的影响振动对加工质量的影响是非常大的，主要表现在以下几个方面：（1）加工过程中的振动降低了加工表面的质量，引起加工表面的振动波纹，表面粗糙度值大。
《金属的切削加工》学习心得
金属的切削加工这学期，我学习了一门从来没接触过的科目——《机械制造技术基础》，作为一名文科生，对这门科目既陌生又熟悉，在我们的生活中，经常接触着和机械制造有关的知识，最常见的就比如金属的切削，所以，学习完了这门科目，我最想谈谈的就是关于金属的切削加工。
何谓金属的切削加工，就是用刀具从工件上切除多余材料，从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。
实现这一切削过程必须具备三个条件：工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动；刀具材料必须具备一定的切削性能；刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度等。
金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工的，其主要方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。
其形式虽然多种多样，但它们有很多方面都有着共同的现象和规律，这些现象和规律是学习各种切削加工方法的共同基础。
通过查阅相关资料，我了解到金属切削原理的研究始于19世纪中叶。
1851年，法国人M.科克基拉最早测量了钻头切削铸铁等材料时的扭矩，列出了切除单位体积材料所需功的表格1864年，法国人若塞耳首先研究了刀具几何参数对切削力的影响1870年，俄国人..季梅首先解释了切屑的形成过程，提出了金属材料在刀具的前方不仅受挤压而且受剪切的观点。
1896年，俄国人..布里克斯开始将塑性变形的概念引入金属切削。
至此，切屑形成才有了较完整的解释。
1904年，英国人J.F.尼科尔森制造了第一台三向测力仪，使切削力的研究水平跨前了一大步。
1907年美国人F.W.泰勒研究了切削速度对刀具寿命的影响，发表了著名的泰勒公式。
1915年，俄国人..乌萨乔夫将热电偶插到靠近切削刃的小孔中测得了刀具表面的温度（常称人工热电偶法），并用实验方法找出这一温度同切削条件间的关系1924～1926年，英国人E.G.赫伯特、美国人H.肖尔和德国人K.科特文各自独立地利用刀具同工件间自然产生热电势的原理测出了平均温度（常称自然热电偶法）。
金属切削中刀具振动与共振的原因与解决方法
金属切削中刀具振动与共振的原因与解决方法金属切削加工是制造业中常见的工艺之一，它用于将金属材料切削成所需形状和尺寸的零件。
然而，在金属切削过程中，刀具振动和共振问题经常会出现，给加工效率和加工质量带来负面影响。
本文将介绍金属切削中刀具振动和共振的原因，并提供解决这些问题的方法。
首先，让我们来了解刀具振动和共振的原因。
刀具振动是由于切削力、切削速度、刀具刚度等因素引起的刀具的振动。
这些因素可以相互影响，导致刀具不稳定，并在切削过程中产生振动。
刀具振动不仅会降低切削效率，还会导致切削表面质量下降，并导致刀具的磨损加剧。
另一方面，共振是指刀具或工件受到外界激励时，振动幅度增大，达到不可控的状态。
这种现象在频率和振幅上与刀具或工件固有频率相关，当外界激励频率接近或等于固有频率时，共振现象将出现。
接下来，我们将介绍一些解决刀具振动和共振问题的方法。
首先，选择合适的刀具是非常重要的。
刀具的刚度和材料对振动有很大的影响。
通常，选择更坚硬和坚固的刀具可以减少振动。
此外，刀具的几何结构和刀具的形状也会对振动产生影响。
优化刀具的几何结构可以减少振动的产生。
其次，加强切削液的使用和控制也是减少振动的关键。
切削液不仅可以润滑刀具和工件，降低摩擦，还可以冷却刀具和工件，降低切削温度，从而减少振动产生的可能性。
此外，适当的切削参数选择也可以减少刀具振动。
通过选择合适的切削速度、进给量和切削深度，可以减轻刀具的振动。
最后，使用合适的刀具固定设备也是减少刀具振动和共振的关键。
刀具固定设备应具有足够的刚度和稳定性，以确保刀具在切削过程中保持稳定。
总之，金属切削中的刀具振动和共振问题是常见的工艺难题。
通过选择合适的刀具、优化刀具几何结构、加强切削液的使用和控制、选择适当的切削参数以及使用合适的刀具固定设备，可以有效地降低刀具振动和共振的发生，提高金属切削的效率和质量。
这些方法不仅适用于金属切削加工，也适用于其他领域中涉及刀具振动和共振问题的加工过程。
金属切削中刀具振动的原因及控制方法研究
金属切削中刀具振动的原因及控制方法研究刀具振动是金属切削中常见的问题。
它不仅影响加工质量和效率，还会导致机床和工件的损坏。
因此，研究刀具振动的原因以及有效的控制方法对于提高金属切削加工的质量和效率非常重要。
刀具振动的原因：1. 切削力的不平衡：切削力的不平衡是引起刀具振动的主要原因之一。
切削力不均匀分布会导致切削力矩，使刀具发生振动。
2. 刀具与工件之间的剧烈摩擦：金属切削过程中，刀具与工件之间会产生剧烈的摩擦，特别是在较高的切削速度下。
摩擦力反作用于刀具，导致刀具振动。
3. 刀具磨损和材料失效：刀具磨损和材料失效也会导致刀具振动。
当刀具齿刃磨损或材料出现裂纹时，切削过程中的动态特性会发生变化，从而引起振动。
控制刀具振动的方法：1. 优化切削参数：合理选择切削速度、进给量和切削深度等切削参数，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动的发生。
2. 使用刚性刀具和工件夹具：增加刀具和工件夹具的刚性，可以减少振动的传递并提高切削稳定性。
选用高刚性的刀具和夹具，同时加强工件的固定，可以有效地降低刀具振动。
3. 选择合适的刀具几何形状：刀具几何形状的选择直接影响到切削过程中的振动。
根据具体的加工要求和工件材料，选择合适的刀具几何形状，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动。
4. 刀具润滑和冷却：通过适当的刀具润滑和冷却，可以减少切削过程中的摩擦力和加热现象，从而降低刀具振动的发生。
5. 刀具动态平衡：对于高速切削、精密加工等对刀具平衡性要求较高的场景，可以采用动态平衡技术，通过对刀具进行平衡校正，减少刀具振动的产生。
6. 切削液的选择：使用适合切削工艺的切削液，可以帮助减少切削力和摩擦，从而减小刀具振动。
总结：金属切削中刀具振动的原因复杂多样，但通过合理优化切削参数、使用刚性刀具和工件夹具、选择合适的刀具几何形状、刀具润滑和冷却、刀具动态平衡以及切削液的选择等控制方法，可以有效地降低刀具振动的发生。
对于提高金属切削加工的质量和效率具有重要的意义。
金属切削原理与刀具切削过程中的振动分析
金属切削原理与刀具切削过程中的振动分析金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
在金属切削过程中，刀具与工件的相对运动会引发振动现象，这种振动对刀具的寿命和加工质量都有着重要的影响。
因此，对金属切削原理和刀具切削过程中的振动进行分析和研究，有助于优化加工过程，提高切削效率与加工质量。
金属切削原理是指在加工过程中，刀具对工件施加一定的切削力，以达到去除工件材料的目的。
刀具切削过程中的振动是由多种因素引起的，包括刀具材料和几何参数、切削速度与进给速度、加工液等。
其中，刀具材料和几何参数对振动的影响较为显著。
刀具材料决定了刀具的硬度、强度和耐磨性，对切削振动有重要影响。
通常情况下，刀具应具有较高的硬度和强度，以保证在切削过程中不易发生塑性变形和断裂。
如果刀具硬度过低，容易造成刀具齿刃的快速磨损，导致振动加剧。
刀具的几何参数，如刀尖半径、后角、刀片刃数等，也会对振动产生影响。
较大的刀尖半径或后角会导致切削过程中的力矩增大，从而引发振动，而合适的刀片刃数能够减轻振动的产生。
切削速度和进给速度也是影响振动的重要因素。
较高的切削速度和进给速度会增加切削力，从而导致振动加剧。
因此，在实际切削过程中，需要根据工件材料和形状选择合适的切削速度和进给速度，以降低切削振动的发生。
加工液在金属切削过程中也扮演着重要的角色。
适量的加工液可以起到润滑冷却的作用，减少热量积聚和摩擦，降低振动的产生。
合理选择和使用加工液，可以显著改善切削过程中的振动情况。
对于刀具切削过程中的振动进行分析，有助于优化切削过程，提高加工效率与加工质量。
常见的振动分析方法包括模态分析和频谱分析。
模态分析是指通过计算机仿真或实验测试，确定切削系统的固有频率和振型。
通过模态分析，能够了解切削系统在不同工况下的振动特性，为避免共振现象、减轻振动干扰提供依据。
频谱分析则是通过采集切削过程中的振动信号，并将其转换成频谱图。
通过分析频谱图，可以判断振动频率的分布情况，确定引起振动的原因，并进一步优化切削参数和刀具结构。
金属切削过程中的刀具振动及其影响分析
金属切削过程中的刀具振动及其影响分析金属切削是工业生产中常见的一种加工方式，其通过刀具对金属材料进行切削、刮削、钻削等操作，以达到加工目标。
然而，在金属切削过程中，刀具振动是一种常见的问题，会对切削过程和加工质量产生重要影响。
本文将对金属切削过程中的刀具振动及其影响进行分析。
首先，我们需要了解刀具振动的原因。
刀具振动主要由以下几个方面因素引起：1. 刀具参数：刀具本身的几何形状、材质和刀尖角度等参数会对切削过程产生振动影响。
例如，刀具过大或刀尖角度过小可能导致较大的动力反馈和振动，从而降低了切削质量。
2. 切削参数：切削速度、进给量和切削深度等切削参数的选择也会对刀具振动产生影响。
合理的切削参数设计可以减小刀具振动幅度，提高切削质量。
3. 工件材料：不同材料的切削特性不同，对刀具振动的影响也有差异。
某些材料可能更容易引起刀具振动，需要采取相应的切削策略来减小振动。
刀具振动会对金属切削加工产生一系列不良影响，包括但不限于以下几个方面：1. 加工质量降低：刀具振动会导致加工表面产生波纹状痕迹、毛刺和切痕等问题，降低了加工质量。
2. 刃口损伤：刀具振动会导致刀具刃口的磨损加剧，甚至可能引发刃口断裂等问题，缩短了刀具的使用寿命。
3. 噪音和振动：刀具振动会引发噪音和振动，不仅会对操作人员的健康产生负面影响，还可能对机床设备造成损坏。
为了减小刀具振动和其影响，我们可以采取以下措施：1. 优化刀具设计：合理选择刀具的几何形状、材质和刀尖角度等参数，以减小刀具振动。
同时，确保刀具的精确加工和保持刀具的锐利度。
2. 调整切削参数：根据具体切削情况，合理选择切削速度、进给量和切削深度等参数，以减小刀具振动的幅度。
经过试验和实践，确定合适的切削参数范围。
3. 选择合适的冷却润滑剂：适当使用冷却润滑剂，可以降低刀具温度，减小刀具振动。
冷却润滑剂还可以减少切削力和切削温度，提高工件表面质量。
4. 定期维护和检修设备：及时保养和更换机床设备和刀具，以保持其良好状况。
切削振动导致工件表面振纹，粗糙度不达标，如何消除？
切削振动导致工件表面振纹，粗糙度不达标，如何消除？切削振动通常发生在细长轴的车削、薄壁件的车削等。
振动一旦加剧，会出现振幅超过几十μm的激烈振动，通常还会伴随很大的噪声。
在切削加工中，振动可能会超过100μm，此时刀具或工件会有松脱的危险，因此不能再继续进行加工。
振幅在100μm以下时，虽然可以进行加工，但已加工表面会残留明显的振动划痕，是精加工表面不能允许的。
振幅达到数十微米的强烈振动也可能是由于切屑形成的周期性引起的。
这种振动在对不锈钢等高硬度材料进行加工时，特别是进行强力切削时，容易发生。
切削振动产生的原因刀具在切削加工时产生振动需要下面三个条件同时存在：①刀具在内的工艺系统刚性不足，导致其固有频率低;②切削时产生了一个足够大的外激力;③外激力的频率与工艺系统的固有频率相同产生共振。
切削振动是自激振动加工过程中的振动有两种：自激振动和强迫振动。
振动来自非切削因素，不稳定的机床地基；机床丝杆的间隙；主轴轴承的损坏等原因而产生的振动，称为强迫振动。
切削振动一般是自激振动，是由于切削过程中的切削力变化引起的。
在工艺系统不足时容易产生。
振动产生后最明显的危害是工件表面有振纹，工件加工表面粗糙。
切削振动对加工的影响消除振动01尽量减小切削力：（1）使用锋利的刀片来降低切削力（2）切深一定时使用小的刀尖圆弧半径（3）对于细长刀杆的镗刀和车削细长轴零件应采用90度主偏角刀具（4）对于细长杆的铣刀反而是圆刀片铣刀最有利于消振（5）细长杆立铣刀铣削深型腔时常采用插铣方法（6）面铣刀采用疏齿不等距铣刀来减小铣削振动（7）内孔镗削时刀片刃形角越小越好①提高刀刃的锋利程度，切深一定时使用小的刀尖圆弧半径。
②采用90°主偏角刀具(通过理论计算，采用90°主偏角刀具加工工件产生的径向切削力接近于零，而45°主偏角的刀具，产生的径向力与轴向力相等，最易产生振动)。
③使用正前角和大后角再配以合适的断屑槽。
金属切削机床竖向允许振动值
金属切削机床竖向允许振动值金属切削机床是一种用于金属加工的重要设备，其性能直接关系到加工质量和效率。
在金属切削过程中，由于切削力的作用，机床会出现振动现象。
为了保证切削质量和加工精度，金属切削机床的振动值需要控制在一定范围内。
竖向振动是金属切削机床振动的一种形式，它是指机床在竖直方向上的振动。
竖向振动会导致切削加工的不稳定性，影响加工质量，甚至引起工件表面质量不良、刀具磨损加剧和机床零部件疲劳等问题。
因此，金属切削机床竖向允许振动值的控制非常重要。
金属切削机床竖向允许振动值的标准是根据国家标准或行业标准进行规定的，一般以微米（μm）为单位。
这个数值表示了机床在切削过程中允许的竖向振动范围。
通常情况下，金属切削机床的竖向允许振动值在2-10μm之间，具体数值根据机床的等级和用途而有所不同。
金属切削机床竖向允许振动值的控制需要从多个方面进行考虑。
首先，机床的结构和刚度对振动的控制起着关键作用。
机床结构的合理设计和优化能够降低振动的产生和传播，提高机床的刚度，从而减小竖向振动的幅度。
其次，选用合适的切削参数和刀具对振动的影响也很重要。
切削参数的选择应根据工件材料、切削深度等因素进行合理调整，避免过大的切削力引起的振动。
刀具的选择应考虑刀具的刚度和寿命等因素，以减小振动的产生。
此外，金属切削机床的安装和调整也是控制振动的重要环节。
机床的水平调整和固定能够减小振动的幅度，保证机床的稳定性。
为了保证金属切削机床竖向允许振动值的符合规定，需要采取一系列的措施。
首先，对新购买的机床进行验收，检测机床的振动情况，确保机床的性能符合标准要求。
其次，在机床的日常使用中，定期进行振动检测和维护保养。
通过振动检测，可以及时发现机床的异常振动情况，并采取相应的措施进行修复和调整。
此外，还可以通过润滑和紧固等方式，保证机床零部件的正常运行，减小振动的产生。
金属切削机床竖向允许振动值的控制对于保证切削质量和加工精度至关重要。
通过合理的机床结构设计、选用合适的切削参数和刀具、正确的安装和调整以及定期的振动检测和维护保养，可以有效地控制竖向振动的幅度，提高机床的加工稳定性和工件的加工质量。
金属切削过程中的刀具振动与刀具寿命关系
金属切削过程中的刀具振动与刀具寿命关系刀具是金属切削过程中不可或缺的重要工具。
然而，在切削过程中，由于各种原因，刀具振动会发生，这对刀具寿命产生深远影响。
本文将探讨金属切削过程中刀具振动与刀具寿命之间的关系，并提出一些可能的解决方案。
刀具振动是金属切削过程中一种常见的现象，它主要来源于刀具本身的结构特性、切削速度、切削深度、切削力等因素。
刀具振动的存在对刀具寿命产生直接影响。
首先，刀具振动会导致切削力的不稳定，加剧了刀具磨损和热裂纹的发生。
其次，刀具振动会引起切屑的不稳定排出，导致切削面质量下降。
此外，刀具振动还会对加工表面造成瑕疵，影响工件的质量和精度。
为了延长刀具寿命并提高加工效率，减小刀具振动是必要的。
减小刀具振动的方法有很多种，以下是几种常见的方法：首先，合理选择刀具。
刀具的材料、结构和几何参数对刀具振动有着重要影响。
使用合适的刀具材料，如刚性高、耐热性好的合金钢，能有效减小刀具振动。
此外，采用较短的刀具、较小的刀具尺寸以及合适的刀具排列方式也可以减小刀具振动。
其次，优化切削工况。
刀具振动与切削参数有密切关系，如切削速度、切削深度和进给速度等。
选取适当的切削参数能够减小刀具振动。
一般来说，减小切削深度和提高进给速度可以有效降低刀具振动。
再次，改善刀具安装方式。
刀具的安装方式对切削过程中的振动有着直接影响。
采用正确的刀具夹紧方式、合适的夹持力以及准确的对刀等操作都能减小刀具振动。
此外，应定期检查和维护刀具。
刀具的磨损和破损会导致刀具振动加剧，进而缩短刀具寿命。
因此，定期检查刀具的状况，发现问题及时更换或修复刀具，能够有效延长刀具寿命。
在金属切削过程中，刀具振动与刀具寿命有着密不可分的关系。
减小刀具振动不仅能够延长刀具寿命，还能提高加工质量和效率。
因此，我们在实际生产中需要重视刀具振动问题，采取适当的措施进行处理。
总的来说，金属切削过程中刀具振动与刀具寿命密切相关。
刀具振动会加速刀具磨损和热裂纹的发生，同时还会影响切削面质量和工件精度。
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在神经元网络未引入前主要分为两大类 基于快速傅立叶转换在频域内进行特征量的提取 在时域进行特征量的选取,采用模式识别或时间序列 的方法进行颤振的预测及识别 近年来,模糊理论和人工智能技术的发展,使切削颤振的早期预报正朝着智 能化方向发展。专家系统、人工神经元网络和模糊识别的理论及方法在 切削颤振预报中得到了应用,增大了预报系统的容错能力和判别速度。
2 切削颤振的在线监测 与控制研究现状分析
2.2机床颤振在线控制的研究现状 2.2.1主动控制
主动控制就是采用反馈控制的原理,检测出系统的某一状态量(切削力或位 移)的变动,然后把与状态量同频率、同幅度但反相的控制量加到这个状态 量本身或作相应变动后加在其它状态量上去。 例1：在外圆车削中直接将动态切削力信号放大并反相后作为电磁激振 器的输入信号,这样可使施加给工件的激励力始终跟踪动态切削力 并反相。 例2：采用状态空间方法对切削加工过程建立模型,通过调节刀具和工件 之间的相对位置来对切削颤振进行闭环控制。
金属切削理论教学讨论题 第六组 切削振动组
前 言
机械加工过程产生的振动非常复杂， 需要根据不同情况综合分析原因，采取 措施加以消除和控制，以保证加工工件 的质量要求，提高生产率，提高机床的 使用寿命并创造良好工作环境。
1 机械加工中的振动的危害
（1）对工件质量的危害
加工过程中的振动降低了加工表面的质量，引起加工表面的振动波 纹，表面粗糙度值增大。它还会使工件和刀具之间产生相对位移，影响 正常的运动轨迹。这样，就降低了工件的尺寸和形位精度。
3 数控车床的切削振动分析与控制方案
3.3数控车床较容易产生切削振动的场合
（1）细长轴类零件的车削。 （2）薄壁类零件的车削。 （3）箱体类零件（如钣金焊接结构件）车削。 （4）超硬材料的切削。 （5）数控机床轴承已受损但仍继续切削等。 （6）数控系统中与切削运ห้องสมุดไป่ตู้控制相关的参数设置不当。 除了上述场合以外，在数控车削时选择的切削用量过大、主切削力 的方向、车刀的几何角度的选择不当等也可能产生切削振动。
2 切削颤振的在线监测 与控制研究现状分析
2.1.2切削颤振监测信号的选择
传统方法 切削力信号 刀具与工件之间的振动位移信号 车床尾架、刀架以及铣床主轴的振动加速度信号 切削位置附近的振动声音信号 反映工件加工表面波纹的光纤信号
1995年, D. M. Hummels采用一种基于局部最佳信号侦测技术(LORBF模 型)应用神经元网络对传感器信号进行在线的快速预处理,有效地将谐振波 信号从干扰噪声影响的传感信号中提取出来。
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3 数控车床的切削振动分析与控制方案
3.2数控车床切削振动原因分析
机内振源是指由机床本身的工艺系统造成的振动。 比如数控车床上各个机械部件的振动包括 运转部件不平衡引起的振动：如传动皮带轮、机床主轴、卡盘和工 件旋转过程中的不平衡引起的振动； 机械传动部件引起的振动：如主轴箱中的齿轮啮合时的冲击力，卸 荷带轮把径向载荷卸给箱体时的振动，三角皮带的厚度不均匀，皮带轮 老化松动等； 机床在进行断续切削加工时对工艺系统的冲击振动：如切削带有键 槽的工件表面时循环冲击载荷引起的振动等。 机外振源是指由机床外部的一些振动干扰源造成的振动。 比如其它大型冲击设备、锻压设备、火车、高频振源等通过地基等 介质传递给车床的振动。
（2）对机床及工装夹具的危害
振动使机床及夹具的运动元件之间松动，间隙增大，加快了机床及 夹具零件的磨损，造成机床及夹具精度下降，影响切削质量，降低机床 及夹具的使用寿命。严重时甚至造成重大安全事故。
（3）对切削刀具的危害
由于振动的产生，影响刀具的正常切削条件，使刀具承受交变切削 力的作用，切削热增加，进而加快了刀具的磨损，甚至会引起切削刃的 崩裂，大大降低了刀具的使用寿命。
2 切削颤振的在线监测 与控制研究现状分析
2.2.2被动控制
被动型颤振控制方法主要是通过在系统中加入吸振部件来达到减振抑振 的效果
消极控制： 不需要附加能源,减振器的工作完全取决于主振动系统 积极控制： 需附加能源
2 切削颤振的在线监测 与控制研究现状分析
2.2.3调整切削参数抑制
通过在线调整切削参数,主要有变切削速度、变进给量和变刀具工作角度。 例1：Tarng等通过在一定转速范围内调节主轴转速,寻找到一最佳主 轴转速,使刀具振动波纹和工件表面波纹之间相位差等于2π,这 样可使切削深度达到其最大切削稳定极限。 例2：Smith发现颤振频率、切削系统固有频率和主轴转速之间有一个 复杂关系,当通过调整主轴转速,使颤振频率等于切削系统固有频 率时,刀具振动波形和工件表面波纹之间相位差等于2π、系统稳 定性最佳,颤振将被抑制。 例3：于骏一等将变速切削法与颤振预报相结合,实现了颤振的在线监 视控制。
1 机械加工中的振动的危害
（4）对生产效率的影响
为了避免工艺系统剧烈的振动，不得不降低切削用量，如采用较低 的转速和切深等。同时，由于降低了刀具的使用寿命，频繁换刀、磨刀， 使生产效率下降。
（5）对操作环境的危害
因振动会产生刺耳的噪声，使操作者的身心健康受到损害，降低了 工作效率。
2 切削颤振的在线监测 与控制研究现状分析
3 数控车床的切削振动分析与控制方案
3.4数控车床切削振动的控制方案
（1）根据数控车床加工的对象和切削工序，尽量选择合适的切削用量， 即最适当的切削速度、背吃刀量和进给速度。 （2）针对一些细长轴类零件在加工中振动较大问题，应对其工艺系统进 行一些改进，如安装中心架、跟刀架或者设计专用夹具等。 （3）提高切削工艺系统的刚性，例如使用弹性系数较高的刀杆或专用的 抗振刀杆，如整体硬质合金的刀杆。 （4）若机床的振动是由机外振源引起的，在设备的选址安装时应尽量远 离这些振动干扰源，或者采取一些隔振措施减少振源对车削加工的干扰。 比如在机床与振源之间挖防振沟，或者将数控车床放置在防振地基上等。 （5）提高车床传动的制造精度。如将变速机构中齿轮啮合的制造精度提 高，可以减少因齿轮啮合传动而引起的振动。
3 数控车床的切削振动分析与控制方案
3.1数控车床切削振动的分类
强制振动是因断续切削而导致的强制振动或者是因转动零件有瑕疵 而造成的振动，一般常见的因轴承损坏而造成的异音、齿轮啮合不佳、 工件夹持不佳、主轴摆幅过大等现象皆属此类。 自激振动是在切削加工时，具有周期性的工作凹凸不平特性，并造 成周期相位的少许错开而又反复重迭的再生效果所产生的影响一般可称 之为“共振”，其主因来自于工具机结构的自然频率受到激发或者是工 件夹持系统的自然频率过低而受到激发所引起。