減少內孔切削時刀（dāo）具振動的解決途徑和方法

在零件內（nèi）孔車削特別精車過程中，加工刀具的振動最終會影響（xiǎng）到零件（jiàn）的尺寸精度和外表質量（liàng），同時也會影響（xiǎng）刃具及根底（dǐ）主軸的壽命，因而我們在加工中盡可能地防止振刀（dāo）現象的發作。

傳統的機械加工處理刀具振動的最終結果通常是降低製造（zào）效率。隨著現代金屬切削加工（gōng）技術（shù）的不時開展，特別是現代數控刀具構造的迭（dié）代更新，為有效處理內孔切削振動問題提供了新途徑和新辦（bàn）法。

本文從（cóng）工程（chéng）理論角度闡述了典型的減少內孔切削振動的處理辦法。

01

采用（yòng）重金屬（shǔ）/硬質合金刀體減輕振動

阻尼避振刀具技術呈現之前，機加工業內普遍（biàn）采用改動刀體的資料（liào）抵達減輕刀具振動的目的。

即把采用普通合（hé）金（jīn）鋼製造（zào）的刀體改為（wéi）采用（yòng）重（chóng）金屬製造，或者整體采用硬質合金（jīn）製造的刀體，如圖1所示。刀體裝夾懸伸長度與刀體直徑之間（jiān）產生避振效果的長徑（jìng）比可達4~6。

但許多工程理論經曆（lì）標（biāo）明，在相同長徑比的情形（xíng）下，采（cǎi）用重金屬刀體的內孔車削（xuē）消振效果不如整體硬質合金刀體。表1所示為各種材質的刀體裝夾懸伸長度與刀（dāo）體直徑長徑比。

用采用重金屬和整體硬質合金製造的刀體，重（chóng）量增加了許多（duō），價錢也貴，總體來看應用並不普遍。

02

應用阻尼技術避振刀體減（jiǎn）輕振動

通（tōng）常狀況內孔切削車刀受力是一個較為複雜過程，假如僅僅依托進步刀體的彈性模量難以從基本處理刀（dāo）具振動問（wèn）題，同時會降低（dī）製（zhì）造效率以及刀具刃（rèn）口的平安性。批量消費中，假使對深孔停止平安有效地加工（gōng），則必需采用阻尼避振刀體。

鋼刀體和硬質合金刀體都（dōu）能夠選用帶有減振器的構造，以增大刀體可用的長（zhǎng）徑（jìng）比。

SilentTools的設計包括：一塊浸（jìn）入特種油狀液體中由起彈簧作用的橡膠軸襯懸掛的重金屬塊。特種油狀液體將吸收切削過程產（chǎn）生的振動能量，且經過能量轉化將振動能量轉換為熱量。

借助於內孔車刀體上的螺釘來調整重（chóng）金屬塊的慣量，優化振動頻率，調理橡膠軸襯懸架的張力，使減振效（xiào）果到達最佳狀態。內孔車刀體還設有內冷卻通道，優化排屑效果。

圖3所示的（de）肯納金屬車刀體（tǐ）則在設計時組合了幾種比擬理想的特征：包（bāo）括高剛（gāng）性的硬（yìng）質合金刀體；質量為硬質合金（jīn）一半的鋼（gāng）襯（chèn）套位於內孔車（chē）刀體前（qián）端（duān），以產生更高的固有頻率（與硬質合金刀柄熱（rè）配合）；內孔車（chē）刀體前端的槽能夠減輕重量、進步固有頻率; 減振器組合體衰減振動等。

03

選擇適宜切削條件（jiàn）減（jiǎn）輕振（zhèn）動（dòng）

3.1

采用90°主偏角有利於減少徑向力，從而減輕振動

內孔車削刀具的主偏角影響徑向力、軸向力以及合成力的方向和大小。主偏（piān）角增大（dà）招致軸向切削力增大，而主偏角減小則招致徑（jìng）向切削力增大。

由於軸向切削力朝（cháo）著機床主軸方向（xiàng）普通狀況不會對加（jiā）工產生負麵（miàn）影響，因而，選擇較大的主偏角是有（yǒu）利的。

90°主偏（piān）角常常內孔車削（xuē）的（de）首（shǒu）選，經過鏜體軸直接傳回進給力，使變形和振刀（dāo）最小化。45°或者75°主偏角內孔車刀徑向力常（cháng）常會使刀體發作變形，從（cóng）而（ér）招致振刀，見圖（tú）4。

3.2

在徑向切削深（shēn）度一定狀況下，減少刀（dāo）尖圓弧

半徑可減（jiǎn）輕振動（dòng）

在內孔車削工序中，應首選小刀尖（jiān）半（bàn）徑。刀尖半徑增大，徑向和切向（xiàng）切削力也會隨之增大，並且，還會帶來增強振動趨向的隱患。另一方麵，刀具在徑向上的偏斜會遭到切削深度與刀尖半徑之間相對關係（xì）影響，見圖5。

當切削深度小於刀尖半徑（jìng）時，徑向切削力隨著切削深（shēn）度的加（jiā）深而不時增加。切削深度等於或大於刀尖半徑，徑向偏斜將由（yóu）主偏角決議。選擇刀尖半徑的經曆規律是刀尖半徑應稍小（xiǎo）於（yú）切削深度。

這樣，能夠使徑向切削力最小。同時，在確保徑向（xiàng）切削刀最小的（de）狀況下，運用最大刀尖半徑可取得更鞏固的切（qiē）削刃、更好的外表紋理（lǐ）以及切削刃上更平均的壓（yā）力散（sàn）布。

3.3

在堅持刀具一定耐用度（dù）狀況下，刀尖角越小越好

較小的刀尖角度會確保切屑的外形分歧，並增加容屑空間，確保更好的排屑性能。較小的刀（dāo）尖角，副主偏角較大，副切削（xuē）刃與被加（jiā）工麵的顫（chàn）抖很難轉化為振動。較大（dà）的刀尖角度招致切削刃齧合量過大，從（cóng）而招致振動，見圖6。

3.4

運用正前角刀片槽型

刀片槽型對切削過程有著決議性的影響，內（nèi）孔加工普（pǔ）通選用切削尖利，刃口（kǒu）強度高的正前角槽型刀片，以減小內孔車削時的切削力。

圖7上圖是用於內孔車削和鏜削的刀片。刀片的斷（duàn）屑槽是磨削構（gòu）成的貫穿槽， 常規的車刀片斷屑槽普（pǔ）通是（shì）經過壓（yā）製燒結的封（fēng）鎖槽。磨削的（de）槽比（bǐ）燒結的槽刃口尖利一些，也是降低切削力的一個辦法。

采用正前（qián）角，具有（yǒu）平穩切削性能槽型的刀片，從而降低切削力，見圖8。PVD刀片為首選，較薄的塗層能夠確保較小的刃口處置。

3.5

車刀刃口處置的選用

刀片的切削刃倒圓（ER）也會影響切削力。普（pǔ）通而言，非塗層刀片的切削刃倒圓（yuán）比塗（tú）層刀片（piàn）（GC）的倒（dǎo）圓要小，這一點應予以思索，特別是在長刀具懸伸和加工小孔時。刀片（piàn）的後刀麵磨損（VB）將改動刀（dāo）具相對孔壁的後角，並且，這（zhè）還可能會成為影響加工過程切削作（zuò）用的本源。

04

改善刀體（tǐ）的（de）夾持方式從而減輕振動

刀具的（de）夾持穩定（dìng）性和工件的穩定性，在內孔加（jiā）工中也十分（fèn）重要，它（tā）決議了加工時振動的量級，並決議這種振動能否會加大。刀體的夾緊單元滿足所引薦的長度、外表粗（cū）糙度和（hé）硬度是十（shí）分重要的。

刀體的夾緊是關鍵的穩定要素，在實踐加工中，刀領會呈（chéng）現偏斜，刀體的偏斜取決（jué）於刀體資（zī）料、直徑、懸伸（shēn）、徑向、切向切削力，以（yǐ）及刀體夾（jiá）緊（jǐn）方式。

關於普（pǔ）通刀體而言，夾緊係統（tǒng）將刀體在圓周上完整夾緊的方式可取得（dé）最高的穩定性（xìng）。整體支撐要好於螺釘（dìng）直接（jiē）夾緊的（de）刀體，用螺釘將刀體夾緊（jǐn）在V型塊上較為合適，但（dàn）不引薦（jiàn）用（yòng）螺釘直接夾緊圓柱柄刀體，由於螺釘（dìng）直接作用在刀體上會損壞刀體。

圖9是兩種（zhǒng）內孔車刀的裝夾方式。前者是用螺釘直接壓住壓力麵，後者是經過啟齒夾套夾緊刀體。螺釘壓緊的方式刀體（tǐ）和孔的接（jiē）觸麵積比擬小，刀體的穩定性較差（chà），比擬容易呈現振動；啟（qǐ）齒夾套的方式則（zé）是整個夾（jiá）套緊緊地箍住刀體，剛性大大增強（qiáng），抗振性能就好了許多。

關於進（jìn）步內孔車刀體（tǐ）抗振性能，筆者引薦如下經曆，可供讀者參（cān）考：

（1）為了（le）確保內孔車刀體充沛（pèi）地（dì）夾緊接觸麵積，請求刀（dāo）座（zuò）夾持孔外表粗（cū）糙度（dù）值約為 Ra1.0；

（2）引薦的夾緊長度（dù）為4d。倡議對直徑超越200mm的內（nèi）孔車刀體，由於質量很大，夾緊長度為6d;

（3）運用大直徑（jìng）內孔（kǒng）車刀體時，可采用兩段式刀座;

（4） 引（yǐn）薦運用啟齒襯套來夾持的（de）圓柄內（nèi）孔車（chē）刀體。襯（chèn）套（tào）夾持孔極限偏向為H7，資料最小硬度為45HRC （避免永世性變（biàn）形）。

05

采（cǎi）用內冷方（fāng）式減輕振動

內孔車削加（jiā）工中，排（pái）屑關於加工效果和平安（ān）性能的影響也十分重要，特別是在加工深孔和盲孔時尤為（wéi）如此。較短的螺旋屑是（shì）內孔車削較理想的切屑，該類型切屑比擬容易被排出（chū），並且在切屑折斷時不會對切削刃形成大（dà）的壓力。

加工時切（qiē）屑過短，斷屑作用過於激烈，會耗費更高的機床功（gōng）率，並且會有加大振動的趨向。

而切屑過長（zhǎng）會（huì）使排屑更艱難，向心力將切屑壓（yā）向孔壁，殘留的切屑被擠壓到已加工工件外表，就會呈現切屑梗塞的風險（xiǎn）進而（ér）損壞刀具。

因而，停止內孔車削時，引薦（jiàn）運用帶內冷的刀具。這樣，切削液將會有效地（dì）把切（qiē）屑排出孔（kǒng）外。

加工通孔時，也可用緊縮空氣（qì）替代切削液，經過（guò）主（zhǔ）軸吹出切屑。另外，選擇適宜的刀片槽型和切（qiē）削參數，也有助於（yú）切屑的控（kòng）製和排出（chū）。

06

完畢語

高效率深（shēn）孔車削加工是一個請求十分棘手的課題，現代金屬切削技術為處（chù）理內孔車削振動提供了多種途徑和辦法。

但（dàn）在很多場所下，要綜合（hé）思索眾多的切削條件，合理選擇最適合的刀具構造，並分離機床本身條件和工件的加工工藝（yì）作出正確斷定。