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采礦機械加工中切削加工及切削顫振的技術(shù)條件論文
關(guān)鍵詞：采礦機械 加工過(guò)程 切削工藝
一、切削加工的重要作用與刀具
采礦機械制造的核心是零件的制作。制造采礦機械零件的方法大致可分為成形制造和加工制造，成形制造包括鑄造、鍛造、焊接等工藝，一般用于毛坯的制造。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的精確成形或稱(chēng)凈成形工藝，如精鑄、精鍛等也可用于半成品和成品的制造�？焖僭椭圃煊糜谀Ｐ偷闹圃�，與其它技術(shù)相結合，也可用于制造金屬零件。加工制造包括切削、磨削等常規工藝，也包括激光束加工、電子束加工、電化學(xué)加工等特種工藝。在所有這些方法中，切削加工至今仍然是并且在可以預見(jiàn)的將來(lái)仍將是零件制作的最基本的工藝技術(shù)之一。
刀具性能和質(zhì)量直接影響到數百萬(wàn)臺機床生產(chǎn)效率的高低和加工質(zhì)量的好壞。直接影響到整個(gè)采礦機械制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益。金屬切削加工是用刀具從工件表面切除多余的金屬材料，從而獲得在幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度及表面質(zhì)量等方面均符合要求的零件的一種加工方法。其核心問(wèn)題是刀具切削部分與工件表層的相互作用，即刀具的切削作用和工件的反切削作用。這是切削加工中的主要矛盾，而刀具的切削作用則是矛盾的主要方面。從近年來(lái)工具行業(yè)的發(fā)展看，切削刀具在生產(chǎn)活動(dòng)中的作用正越來(lái)越受到企業(yè)的重視。隨著(zhù)數控加工設備與高性能加工刀具技術(shù)的發(fā)展，高速切削和超高速切削已成為當前切削技術(shù)的重要發(fā)展趨向，這就要求刀具的可靠性高，切削性能好，能穩定地斷屑和卷屑，精度高，并能快換或自動(dòng)更換等。因此，對刀具材料、刀具結構以及刀具的裝夾都提出了更高的要求。
二、切削顫振產(chǎn)生與危害
在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般來(lái)說(shuō)機床的振動(dòng)是不希望產(chǎn)生的。這是因為振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲能刺激操作工人引起疲勞，降低工作效率.并且它又能使機床零件過(guò)早出現疲勞破壞，從而使零件的安全程度、可靠性和強度下降，機床的振動(dòng)還會(huì )導致被加工工件的精度降低，刀具壽命和生產(chǎn)率下降。在機床上面發(fā)生的自激振動(dòng)類(lèi)型較多，例如回轉主軸（或與工件聯(lián)系、或與刀具聯(lián)系）系統的扭轉或者彎曲自激振動(dòng)；機床床身、立柱、橫梁等支撐件的彎曲或扭擺自激振動(dòng)；切屑形成的周期性引起的顫振和整臺機床的搖晃。此外還有機床工作臺等移動(dòng)部件在低速運行時(shí)所發(fā)生的張弛摩擦自激振動(dòng)（通稱(chēng)爬行）等等。通常把金屬切削過(guò)程中表現在刀具與工件間強烈的相對振動(dòng)的這種自激振動(dòng)稱(chēng)為“顫振”。切削過(guò)程中形成不連續切削的周期與工件、刀架或者機床的傳動(dòng)機構中的任一部分振動(dòng)的固有周期相同，是產(chǎn)生顫振的主要原因之一。 切削顫振由切削過(guò)程中所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)周期性力激發(fā)而引起，并能維持其振動(dòng)不衰減。采礦機械加工中的顫振是影響采礦機械產(chǎn)品加工質(zhì)量和機床切削效率的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。切削顫振疊加在剝離多余金屬必須的工作運動(dòng)如切削、進(jìn)給及切入運動(dòng)上，并影響刀具乃至機床的使用壽命。為減小顫振所帶來(lái)的不良影響，加工中被迫臨時(shí)改變切削用量，如降低切削深度等。而這卻妨礙充分利用機床額定功率，導致加工工時(shí)，即制造成本上升，延誤工期。顫振問(wèn)題在投資龐大的現代化數控機床上尤為值得關(guān)注，因為這類(lèi)機床的經(jīng)濟性建立在其時(shí)間和功效方面的高度利用上。長(cháng)期以來(lái)， 采礦機械制造業(yè)中的噪聲污染相當突出，大大超過(guò)國家環(huán)保標準。刺耳的噪聲是工件—刀具系統強烈切削顫振的結果，它降低了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，降低了生產(chǎn)效率和刀具、設備壽命，增加了材料和能源消耗。同時(shí)會(huì )誘發(fā)長(cháng)期在這種環(huán)境下工作的人們的心血管等系統疾病，嚴重危害人們的身心健康。
三、切削顫振理論與減小切削顫振的措施
1、再生顫振理論 目前，對切削顫振形成的物理原因，主要依據三種理論進(jìn)行解釋?zhuān)涸偕澱袷怯捎谏弦淮吻邢魉纬傻恼窦y與本次切削的振動(dòng)位移之間的相位差異導致刀具切削厚度的不同而引起的顫振。
2、振型耦合理論 在某些完全不存在再生顫振條件的切削狀態(tài)下，如在切削螺紋時(shí)，后一轉的切削表面與前一轉的切削表面完全沒(méi)有重疊，但也經(jīng)常發(fā)生顫振。由于這時(shí)刀尖與工作面的相對軌跡是一個(gè)近似橢圓，顫振同時(shí)產(chǎn)生在兩個(gè)方向。人們由此得出結論：當振動(dòng)系統在兩個(gè)方向上的剛度相接近時(shí)，兩個(gè)固有振型相耦合，因而引起顫振，進(jìn)而提出在設計機床時(shí)應考慮如何配備機床各部件在不同方向的剛度。 研究切削顫振現象及其控制理論的意義在于：可使人們更加深入地認識切削顫振的物理本質(zhì)，從而發(fā)展控制理論及相關(guān)技術(shù)，促進(jìn)采礦機械工程的發(fā)展。其實(shí)踐意義則在于：采用切削顫振的控制技術(shù)及手段，可大大減輕甚至消除切削顫振及其所帶來(lái)的各種不良影響，極大地改善人們的工作環(huán)境，提高工作效率，減少切削能源的消耗，提高刀具和設備的使用壽命，并將產(chǎn)生直接或間接的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
眾所周知，將主軸轉速、進(jìn)給量、切削寬度以及刀具角度等切削參數適當調整，即可抑制顫振的發(fā)生。其中最為突出的是改變主軸轉速的變速切削，對顫振的抑制效果顯著(zhù)。因為機床整體結構的復雜性，控制顫振的理想手段應該 可以從其局部部件著(zhù)手，包括對機床床身、立柱等基礎部件的改進(jìn)，以提高機床的抗振性能；也可以對機床的刀具結構進(jìn)行必要的改進(jìn)。新型切斷刀的設計思想是建立在增大阻尼的基礎之上，利用顫振理論結合刀具結構設計，解決切削加工中的顫振問(wèn)題。
參考文獻：
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[2]王守安.切削刀具的發(fā)展趨勢[J]工具技術(shù)，1996，（07）.
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