Effectieve strategieën om draaibanktrillingen tijdens draaibewerkingen te elimineren

Een van de veelvoorkomende fouten bij draaien is trilling. Wanneer de draaibank trilt, wordt het normale snijproces van het processysteem gestoord en vernietigd, wat niet alleen de bewerkingsoppervlakkwaliteit ernstig verslechtert, maar ook de levensduur van de machine en het snijgereedschap verkort. Daarom is het noodzakelijk maatregelen te nemen om de trilling van de machine te reduceren of elimineren.

Vandaag introduceer ik voornamelijk de oorzaken en eliminatiemaatregelen van laagfrequente trilling veroorzaakt door vervorming van het werkstuksysteem en de gereedschapssteun in het bewerkingsproces.

01 Hoofdkenmerken van laagfrequente trilling

Na eliminatie van trilling van draaiende componenten en aandrijfsysteem, is het hoofdtypes van draaitrilling zelfgeëxciteerde trilling die niet verandert met de draaisnelheid.

Hoofdkenmerken van laagfrequente trilling:

• lage trillingsfrequentie (50–300 Hz), lage geluid tijdens trilling
• De sporen op het gesneden oppervlak van het werkstuk zijn diep en breed
• De trilling is hevig, waardoor machineonderdelen (zoals staartstock, gereedschapssteun) loskomen en hardmetaalmesjes breken.

02 Oorzaken van laagfrequente trilling

Tijdens laagfrequente trilling in draaien, trillen meestal het werkstuksysteem en het gereedschapssteunsysteem (maar in de meeste gevallen is de trilling van het werkstuksysteem groot en speelt een leidende rol). Ze scheiden zich soms van elkaar en benaderen elkaar soms, producerend krachten en reacties van gelijke grootte en tegengestelde richting. In het trillingsproces, wanneer werkstuk en gereedschap uit elkaar bewegen, is de snijkracht F in dezelfde richting als de verplaatsing van het werkstuk, en het verrichte werk is positief. Wanneer het werkstuk het gereedschap benadert, is het werk van de benaderende snijkracht F negatief.

Tijdens draaien:

• wrijving tussen spanen en het voorvlak van het gereedschap
• De verhardingsgraad van het metaal dat het gereedschap tegenkomt bij in- en uitschijden is verschillend
• De werkelijke geometrische hoek van het gereedschap verandert periodiek tijdens het trillingsproces
• Tijdens trilling is het relatieve bewegingspad van het gereedschap ten opzichte van het werkstuk elliptisch, wat periodieke verandering van het snijvlak veroorzaakt
• De sporen die door de trilling van het werkstuk tijdens de vorige rotatie achterblijven, veroorzaken periodieke verandering in het snijvlak. Deze vijf voorwaarden kunnen periodieke veranderingen in snijkracht veroorzaken en maken de fase-afstand > fase-benadering. Op deze manier is in elke trillingscyclus het positieve werk van de snijkracht op het werkstuk (of gereedschap) altijd groter dan het negatieve werk, zodat het werkstuk (of gereedschap) energie toevoer krijgt en zelfgeëxciteerde trilling ontstaat.

03 Eliminatiemaatregelen van laagfrequente trilling

(1) Bij laagfrequente trilling wordt de trilling voornamelijk veroorzaakt door de verandering van snijkracht door trilling in Y-richting, wat fase-afstand > fase-benadering maakt en trilling produceert.

De volgende 5 maatregelen worden voornamelijk genomen.

① Hoofd-afwijkingshoek van het gereedschap (μ): hoe groter de hoek, hoe kleiner de FY-kracht, hoe minder waarschijnlijk trilling. Verhoog de hoofd-afwijkingshoek passend om trilling te elimineren of reduceren.

② Passend verhogen van de hakhoek van het gereedschap kan FY-kracht verminderen en trilling reduceren.

③ Als de vrijhoek van het gereedschap te groot is of de snijde te scherp, bijt het gereedschap gemakkelijk in het werkstuk, wat trilling veroorzaakt. Wanneer het gereedschap passend wordt verblund, kan het achtervlak voorkomen dat het gereedschap 'bijt' in het werkstuk, wat trilling reduceert of elimineert.

④ Bij draaien is de positie van de snijpunt te laag (lager dan het midden van het werkstuk) of bij boren op de draaibank is de snijpuntpositie te hoog → werkelijke hakhoek daalt, vrijhoek stijgt → trilling. Corrigeer positie.

⑤ Als het gereedschapssteunsysteem negatieve stevigheid heeft, bijt het gemakkelijk in het werkstuk en produceert trilling. Vermijd trilling door negatieve stevigheid van het gereedschapssteunsysteem bij draaien.

(2) Wanneer brede en dunne spanen ontstaan tijdens draaien, veroorzaakt trilling in Y-richting verandering van snijkracht. Wanneer het snijvlak breed en dun is, zal trilling in Y-richting drastische verandering van snijvlak en snijkracht veroorzaken. Daarom treedt trilling gemakkelijk op in dit geval. Bijvoorbeeld bij lengsfrezen: hoe groter de snijdiepte, hoe groter de voeding, hoe kleiner de hoofd-afwijkingshoek, hoe breder en dunner het snijvlak, hoe makkelijker trilling. Daarom bij selectie van draaisnelheid: vermijd de middensnelheidszone waar snijkracht daalt met snelheid (bij koolstofstaal: 30–50 m/min), en verlaag tegelijkertijd de snijkracht van de wagentje, passend de voeding verhogen en snijdiepte verlagen helpt trilling te onderdrukken.

(3) Onvoldoende stevigheid van werkstuksysteem en gereedschapssteunsysteem is de hoofdoorzaak van laagfrequente trilling. De volgende maatregelen kunnen trilling elimineren of reduceren:

① Bij spannen met drie of vier klauwen: minimaliseer coaxiale fout tussen werkstukrotatie-as en spindelrotatie-as, en vermijd trilling door periodieke snijkrachtverandering door onderbroken snijden of ongelijkmatig snijden door werkstukscheefstand.

② Bij dunne, lange werkstukken die gemakkelijk vervormen, buigen en trillen: elastisch centrum en hulpondering gebruiken, en koelvloeistof toevoegen om thermische uitrekking te reduceren.

③ Bij spannen: werkstuk niet te ver uitsteken laten. Voor onvoldoende stevigheid: redelijke centrumsteun, gereedschapssteun en centrum als hulponderingen gebruiken om stevigheid te verhogen.

④ Bij gebruik van de staartstock: staartstock en kegelgat van de staartstock moeten goed passen om buiging door te grote druk of zwaaien door te kleine druk te voorkomen. Let op dat de uittrekking van de staartstockhuls niet te lang mag zijn.

⑥ Regelmatig contact controleren tussen middenwagen en grote wagen, en duifstaartgeleiderail tussen klein gereedschapssteun en middenwagen, en schuine inleg aanpassen om passende kloof te behouden om kruipen bij verplaatsing van gereedschapssteun te vermijden, wat trilling van het gereedschapssteunsysteem veroorzaakt.

⑦ Elke keer dat de vierkante gereedschapshouder roteert om het gereedschap in de vereiste positie te brengen, moet de vierkante gereedschapshouder worden ingedrukt en vastgezet om loskomen te voorkomen, wat de stevigheid van het gereedschapssteunsysteem verlaagt en trilling veroorzaakt.