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切削加工中振动产生的原因及消减措施作者：刘世良来源：《硅谷》2011年第14期摘要：论述机械切削加工中振动现象及产生的原因，并从工件装夹、刀具刃磨、机床调整、切削用量选择等多方面提出相应的消除或减小振动的措施，进而避免切削加工中振动带来的负面影响。
关键词：自由振动；受迫振动；自激振动；工艺措施中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720140－01在切削加工过程中常常会发生振动，这在一般情况下是一种极其有害的现象。
产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，它不仅使机床和刀具的使用寿命缩短，而且使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，还发出噪声，恶化工作环境，影响人体健康。
切削过程中的振动是一种十分复杂的物理现象，有些类型振动的机理至今还没有研究的十分透彻，因此，随着机械加工工艺日益向高生产率、高精度和自动化方向发展，如何防止和消除切削过程中的振动，就日益成为紧迫的研究课题。
1 机械振动的基本类型1.1 自由振动。
自由振动是一种最简单的振动，所占比重很小。
自由振动往往是由于切削力的突然变化或其它外界力的冲击等原因所引起的，在振动过程中没有外来能量的补充，由于系统总存在着阻尼，因此这种振动一般可以迅速衰减，对机械加工过程的影响较小。
但在某些条件下，有可能诱发出自激振动。
1.2 受迫振动。
受迫振动是一种由于外界周期性干扰力的作用而引起的不衰减的振动，它主要有工艺系统内部或外部周期交变的激振力（即振源）作用而引起。
受迫振动的两个重要特点是：①系统的振动频率等于外界周期性干扰力的频率。
②当外界周期性干扰力的频率等于或接近系统的固有频率时，将出现共振现象，此时振幅显著增大，可能使振动系统受到严重破坏。
1.3 自激振动。
自激振动是自然界和工程界常见的现象，它是一种由外界吸收能量，但又不存在周期性干扰的不衰减的振动。
自激振动的特点如下：①自激振动是一种不衰减的振动。
浅析机械加工中的切削加工及切削颤振切削制造是机器制造中的一种关键技术措施，切削制造品质针对机器制造的商品品质具有重大的作用。
切削颤振对切削制造商品品质以及措施有着严重的影响。
文章主要联合机器制造中切削制造的技术措施，从切削制造在机器制造中的用途和切削制造关注事项等，同时针对切削制造中的切削颤振及其带来的损坏、掌控技术等开展解析讨论，以完成针对机器制造中切削制造与切削颤振的解析探索，提升切削制造措施，确保切削制造商品品质。
标签：机械加工；切削加工；切削颤振；产品质量切削制造是机器制造业内一种关键的制造措施，切削制造不光在机器制作制造行业中有所使用，在电机还有电子等新式现代化设备的制造中也能够使用，同时其用途在这些行业的制造与行业前进都有着关键的用途。
在开展机器切削制造程序中，针对切削制造的措施与制造品质有着关键的用途，撇开开展切削制造使用的机器切削机床，开展切削制造运用的刀具同时也是切削制造的重点。
下面就联合机器切削制造的技术程序，重点的对切削制造中刀具的关键性与刀具的选用展开研究，同时对切削制造中会存在的切削颤振以及其带来的作用和掌控手段开展解析研究。
1 机械加工中的切削加工分析1.1 切削加工在机械加工生产中的重要作用在机器制造程序中，开展机器制造的零件商品，大都是生产行业制造中关键制造的配件。
一般来讲，开展机器零配件的制作程序中，针对机器零配件的制作技术方式，大多是铸造与锻造，亦或是焊接，这些机器制造技术方式关键是在机器零配件商品的半成品制作。
伴随着机器制造技术措施的持续提升，在开展机器商品的制造程序中，制造手段也随之前进，例如，精铸造与精锻造制造技术等，都能够采用来开展机器零配件商品毛坯的制作使用中。
除此之外，在机器制作制造中，迅速原型生产技术，也是开展机器零配件模子生产中经常使用的技术方式，一般来讲，经常和别的机器生产制作措施一起使用，在机器商品的制作制造中使用。
在开展机器商品的生产制作中，除了会运用到经常见的切削以及磨削技术，还能够运用到激光束、电化学、电子束等机器生产技术，在这些机器制造技术中，切削技术是机器生产制作中最经常使用到的同时也是最基本的制作措施之一。
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。
机械制造业在整个国民经济中占有十分重要的地位,而其中金属切削加工是基本而又可靠的精密加工手段,在机械、电机、电子等各种现代产业部门中都起着重要的作用。
工具的设计、制造和使用自古以来就很受重视,这里我们所说的工具,不仅仅指进行机械加工的机床,我们更关心的是直接进行切削加工的刀具。
刀具是推动金属切削加工技术发展的一个极为活跃而又十分关键的因素,可以说切削加工技术发展、革新的历史就是刀具发展的历史。
一、切削加工的重要作用与刀具机械制造的核心是零件的制作。
制造机械零件的方法大致可分为成形制造和加工制造,成形制造包括铸造、锻造、焊接等工艺,一般用于毛坯的制造。
近年来开发的精确成形或称净成形工艺,如精铸、精锻等也可用于半成品和成品的制造。
快速原型制造用于模型的制造,与其它技术相结合,也可用于制造金属零件。
加工制造包括切削、磨削等常规工艺,也包括激光束加工、电子束加工、电化学加工等特种工艺。
在所有这些方法中,切削加工至今仍然是并且在可以预见的将来仍将是零件制作的最基本的工艺技术之一。
刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏。
直接影响到整个机械制造业的生产技术水平和经济效益。
金属切削加工是用刀具从工件表面切除多余的金属材料,从而获得在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度及表面质量等方面均符合要求的零件的一种加工方法。
其核心问题是刀具切削部分与工件表层的相互作用,即刀具的切削作用和工件的反切削作用。
这是切削加工中的主要矛盾,而刀具的切削作用则是矛盾的主要方面。
从近年来工具行业的发展看,切削刀具在生产活动中的作用正越来越受到企业的重视。
随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展,高速切削和超高速切削已成为当前切削技术的重要发展趋向,这就要求刀具的可靠性高,切削性能好,能稳定地断屑和卷屑,精度高,并能快换或自动更换等。
因此,对刀具材料、刀具结构以及刀具的装夹都提出了更高的要求。
二、切削颤振产生与危害在生产实践中,一般来说机床的振动是不希望产生的。
机械加工工程的切削技术和切削颤振的分析机械制造是我国国民经济中的重要组成部分，在整体发展水平上占有关键性的地位。
机械制造业的基础是金属切削，金属切削是一种精密程度极高的加工手段，无论在传统产业还是现代产业中它都起着重要的作用。
尤其是机械和电机、电子等现代产业中，金属切削更突显它的重要意义。
文章将对机械加工中的切削技术进行研究，并对其中的切削颤振做了一定的分析。
标签：机械制造；电机设备；金属切削随着国民经济的快速发展，各行各业都突飞猛进，机械制造业作为国民经济的重要组成部分，更不能被人们忽视。
各种施工活动过程都离不开工具，自古以来，人们对待工具就很重视，无论是工具的设计、开发，还是工具的制造、使用，本文中所提到的工具既包括机械加工中的机床设施，又涵盖了在机床工作时必要的切削刀具。
其中，切削加工程序的质量问题与使用的刀具的好坏存在密切联系。
刀具是整个切削技术发展历程的重要标志，它的革新是刀具行业进步的里程碑。
1 机床切削加工在生活中的重要作用与刀具的使用机械行业中的刀削技术的出现和发展是整个机械行业和切削行业中具有标志性的一件大事。
零件的加工和改造是机械行业的核心大事，通常来说，机械零件的加工有成形制作和加工制作这两种方式。
在初级的制作时，只需要使用成形技术即可，使得原材料基本符合加工要求；当初级产品进行深加工时就会使用刀削技术，使得产品更加完善、更符合要求。
其中，成形制造工艺有：铸造工艺、锻造工艺和焊接工艺。
切削工艺包括：磨削、激光束、电子束加工工艺和电化学加工方法。
近些年，工具行业快速发展，在生产活动中切削刀具逐渐被重视起来。
刀具性能的高度和质量的好坏与机床的生产效率的高低直接相关，刀具不会将直接影响到机械行业的工作效率和产成品的合格率，而且影响相关的机械企业的经济效益和企业的生存，以及整个社会的就业率和安定有序。
金属的切削是对金属零件的精细加工，是用刀具对工件表面上多出的材料进行加工的过程，使材料最后达到预期目标，如获得想要的几何形状和精细的尺寸，提高表面质量等。
数控机床加工中的刀具颤振与补偿方法随着科学技术的不断发展，数控机床得到了广泛应用，为工业生产带来了很大的便利和提升。
然而，在数控机床加工过程中，刀具颤振问题成为了制约加工质量和效率的重要因素。
本文将介绍刀具颤振的原因及其对加工的影响，并探讨一些常见的刀具颤振补偿方法。
首先，刀具颤振的原因主要包括切削力、切削速度、加工材料、夹持方式等因素的影响。
切削力是指刀具在切削过程中对工件产生的力，过大的切削力会导致刀具的振动。
切削速度过高或过低也会引起刀具颤振，因为刀具颤振通常与共振频率有关。
此外，加工材料的硬度、切削液的使用、夹具的刚性等因素也会对刀具颤振产生影响。
刀具颤振对加工的影响主要体现在以下几个方面。
首先，刀具颤振会导致加工表面质量下降，产生毛刺和波纹等表面缺陷；其次，刀具颤振会加速刀具的磨损和断裂，降低刀具的寿命；最后，刀具颤振还会导致工件的尺寸偏差，影响加工精度。
为了解决刀具颤振问题，人们提出了各种刀具颤振补偿方法。
下面将介绍一些常见的方法。
首先是改善刀具的结构设计。
通过合理设计刀具的几何形状、材料选择和刀具刃口波纹等方面，可以降低刀具颤振的发生。
例如，采用刀具柔性化设计，通过增加刀具的柔度，在一定程度上能够降低刀具颤振。
其次是改善切削条件。
切削条件的改善对于降低刀具颤振非常重要。
比如，选择合适的切削速度、进给量和切削深度，能够降低切削力，减少刀具颤振的发生。
此外，采用合适的切削液和冷却系统，也可以起到一定的刀具颤振补偿效果。
第三种方法是采用刀具颤振监测与控制系统。
通过安装刀具颤振监测设备，实时监测刀具颤振的情况，一旦发生颤振，立即通过控制系统对刀具进行补偿。
这种方法可以大大提高加工的稳定性和精度。
最后是采用刀具颤振主动补偿技术。
这种方法是通过添加补偿装置或调整刀具运动轨迹来抵消刀具颤振的影响。
常见的刀具颤振主动补偿技术有负反馈控制、主轴振动补偿和智能控制等。
这些技术能够及时识别和抑制刀具颤振，提高加工质量和效率。
切削加工以及切削颤振简述
作者：武俊卿
来源：《科技创新与应用》2013年第07期
摘要：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。
关键词：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。
相关数据统计显示，越来越多的机械生产加工厂商开始注意到切削加工设备质量的重要性，拥有切削能力强、切削精度高、耐用可靠的切削刀具是机械产品生产质量的保障，也是企业革新的大势所趋，长久发展的生存之道。
1.3 切削加工的方法
常见的切削加工方法有很多，其中主要包括车削、磨削、锉削、刮削、镗削、铣削、刨削等等。
虽然切削形式不尽相同，不过在很大程度上这些方法却遵循着相同的切削生产规律，演绎着相似的切削生产现象，而如此这些也是相关科研技术人员不断的探索研究切削加工方法的基本理论与依据。
面对着国际市场对机械加工产品品质水准的提高，加工使用的材料切割难度加大，除了要选用适合的切割刀具以外，还可以采用不同的新式的切削加工办法，比如说针对一些导体材料，我们可以采取通电加热切削；加工钛合金、耐磨铸铁等材料时可以使用降低切削区域温度的方法；绝缘切削、利用稀有气体做保护气切削、超高速切削等许多新式的切削办法。
虽然切削加工的方法多种多样，其实无外乎根据被切割材料特有物理以及化学性质以及切割刀具的性能采用经济适用、可实施性较强的切削加工方法。
2 切削颤振产生与危害
切削颤振也称自激振动，它是切削过程中工件和刀具之间自发产生的振动现象，它的出现将会带来表面质量的下降、刀具的损伤以及噪声的产生，限制生产率的提高，严重时甚至使加工过程无法进行。
为了消除或抑制切削颤振给工业生产带来的危害，多年来，国内外许多学者在颤振的形成机理、影响因素以及颤振的预报与控制等方面做了大量的研究工作，并且也取得了丰硕的研究成果。
伴随着切削颤振而来的是噪音污染，并且大大的超出了国家规定标准，长时间在这种环境中工作的技术人员会产生一定的听觉疲劳，心血管系统疾病，工作效率也会随之下降，严重影响身体健康以及正常的工作生活。
同时，切削颤振还会造成机械设备的耗损，缩短机械设备的使用寿命，不够精准的加工生产设备当然不能制造出高精度、高质量的机械产品。
众多的连环反应就造成了不可避免的加工生产误差，严重的还会影响正常的生产加工，造成不必要的经济损失。
在机床上面发生的自激振动类型较多，例如回转主轴系统的扭转或者弯曲自激振动；机床床身、立柱、横梁等支撑件的弯曲或扭摆自激振动；切屑形成的周期性引起的颤振和整台机床的摇晃。
此外还有机床工作台等移动部件在低速运行时所发生的张弛摩擦自激振动等等。
通常把金属切削过程中表现在刀具与工件间强烈的相对振动的这种自激振动称为“颤振”。
切削过程中形成不连续切削的周期与工件、刀架或者机床的传动机构中的任一部分振动的固有周期相同，是产生颤振的主要原因之一。
切削颤振由切削过程中所产生的动态周期性力激发而引起，并能维持其振动不衰减。
机械加工中的颤振是影响机械产品加工质量和机床切削效率的关键技术问题之一。
切削颤振叠加在剥离多余金属必须的工作运动如切削、进给及切入运动上，并影响刀具乃至机床的使用寿命。
为减小颤振所带来的不良影响，加工中被迫临时改变切削用量，如降低切削深度等。
而这却妨碍充分利用机床额定功率，导致加工工时，即制造成本上升，延误工期。
颤振问题在投资庞大的现代化数控机床上尤为值得关注，因为这类机床的经济性建立在其时间和功效方面的高度利用。
3 切削颤振理论与减小切削颤振的措施
3.1 切削颤振理论
3.1.1 再生颤振理论
目前，对切削颤振形成的物理原因，主要依据三种理论进行解释：再生颤振是由于上一次切削所形成的振纹与本次切削的振动位移之间的相位差异导致刀具切削厚度的不同而引起的颤振。
3.1.2 振型耦合理论
在某些完全不存在再生颤振条件的切削状态下，如在切削螺纹时，后一转的切削表面与前一转的切削表面完全没有重叠，但也经常发生颤振。
由于这时刀尖与工作面的相对轨迹是一个近似椭圆，颤振同时产生在两个方向。
人们由此得出结论：当振动系统在两个方向上的刚度相接近时，两个固有振型相耦合，因而引起颤振，进而提出在设计机床时应考虑如何配备机床各部件在不同方向的刚度。
3.2 减小切削颤振的措施
将主轴转速、进给量、切削宽度以及刀具角度等切削参数适当调整，即可抑制颤振的发生。
其中最为突出的是改变主轴转速的变速切削，对颤振的抑制效果显著。
因为机床整体结构的复杂性，控制颤振的理想手段应该可以从其局部部件着手，包括对机床床身、立柱等基础部件的改进，以提高机床的抗振性能；也可以对机床的刀具结构进行必要的改进。
新型切断刀的设计思想是建立在增大阻尼的基础之上，利用颤振理论结合刀具结构设计，解决切削加工中的颤振问题。
4 切削颤振科学研究的意义
理论上讲，通过一代又一代科研人员的辛勤努力，我们可以更加的明晰切削颤振的产生的原因，针对不同的原因可以构思不同的颤振控制理论，为生产实践提供理论依据；从实际的加工生产来说，合理的完整的科研理论指导，可以给切削加工工艺带来不断的革新，是不可避免的机械颤振可以变小甚至有一天可以实现无颤振的美梦，也能够为机械操作人员提供良好的工作环境，同时不至于造成切削工具的损坏，既节约了能源又提高了加工生产效率和经济利益。
5 结束语
社会主义市场经济的快步发展，人们竞争意识的增强，深入细致的了解切削加工过程中产生的刀具、切削颤振系列问题的本质特性，通过不断的科学探究实践，形成完整的科学理论体系，使机械制造行业拥有更加光明的发展前景。
