減少（shǎo）內孔切削時（shí）刀具（jù）振動的解決途徑和方法

在零件內孔車削特別精（jīng）車過程中，加工刀具（jù）的振動（dòng）最終會影響到零件的尺寸精度和外表質量，同時也會影響刃具及根底（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（shì）降低（dī）製造效率。隨著（zhe）現（xiàn）代金屬（shǔ）切削加工技術的不時（shí）開展，特別是現代（dài）數控（kòng）刀具構造的迭代更新，為有效（xiào）處理（lǐ）內孔切削振動問題提供了新途徑和新辦法。

本文從工程理論角度闡述了典型的減少（shǎo）內孔切削振動（dòng）的處理辦法。

01

采用重金屬/硬質合金刀（dāo）體減輕振動

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

即把采用普通合（hé）金鋼製造的刀體改為采用重（chóng）金屬製造，或者整體采用硬質合金製造的刀體，如圖（tú）1所示。刀體裝夾懸伸長度與刀體直徑之（zhī）間產生避振效果的長徑比可達4~6。

但許多工（gōng）程理論經曆標明（míng），在（zài）相同長徑（jìng）比的情形下，采用重金屬刀體的（de）內孔車削（xuē）消振效果不（bú）如整體硬質合（hé）金刀體。表1所示（shì）為各種材質的刀體裝夾（jiá）懸伸長度與刀體直徑長徑比。

用采（cǎi）用重金屬和（hé）整體（tǐ）硬質合金製造的刀（dāo）體，重量增加了許多，價錢也貴，總體（tǐ）來看應用並不普遍。

02

應用阻尼技術（shù）避振（zhèn）刀體（tǐ）減輕振動

通常（cháng）狀況（kuàng）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具振動問題，同時會降低製造效率以（yǐ）及（jí）刀具刃口的平安性。批量消費中，假使（shǐ）對深孔停止（zhǐ）平安有效地加工，則必需（xū）采用（yòng）阻尼避振刀體。

鋼刀體和硬質合金刀體都能夠選用帶有減振器的構造，以增大刀體可用的長徑比。

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

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

圖（tú）3所示的肯納金屬車刀體（tǐ）則（zé）在設計時組合（hé）了幾種比擬理想的特征（zhēng）：包（bāo）括（kuò）高剛性的硬質合金刀（dāo）體；質量為硬質合金（jīn）一半的鋼襯套位於內（nèi）孔車刀體前端，以產生更高（gāo）的（de）固有（yǒu）頻率（與硬質合金刀柄熱配合）；內孔車刀體前端的槽能夠減輕重量、進（jìn）步固有頻（pín）率; 減振器（qì）組合體（tǐ）衰減振動等。

03

選擇適宜切削條件減輕振動

3.1

采用90°主偏（piān）角有利於減少徑向（xiàng）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（chéng）力的方向和大小。主偏角增大招（zhāo）致軸向切削（xuē）力增大，而主（zhǔ）偏角減小則招致徑向切削（xuē）力增大（dà）。

由於軸向切削力朝著機床主軸方向普通（tōng）狀況不（bú）會對加工產生（shēng）負麵影響，因而，選擇較大的主偏（piān）角是（shì）有利的。

90°主偏角常常內孔車削的首選，經過鏜（táng）體軸直接（jiē）傳回進給（gěi）力，使變形和振刀最小（xiǎo）化。45°或者75°主偏角內孔（kǒng）車刀徑向力常常會使刀（dāo）體發作變形，從而招致振刀，見圖（tú）4。

3.2

在徑向（xiàng）切（qiē）削深度一定狀況下，減少刀尖圓弧

半徑可減（jiǎn）輕振動

在內孔車削工序中，應首（shǒu）選小刀尖半徑。刀尖半徑增（zēng）大，徑向和切向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（yī）方麵，刀具在徑向上的偏斜會遭到切削深度與刀尖半徑（jìng）之間相對關係影響，見圖5。

當切削深度小於刀尖半徑時，徑向切削力隨著切削深度的加深而不時增加。切（qiē）削深（shēn）度等於或大於刀尖半徑，徑向偏斜將由主偏角決議。選擇刀尖半（bàn）徑的經曆規律是刀尖半徑應稍小於切削深度。

這樣，能夠使徑向切削力最小（xiǎo）。同時，在確保徑向切削刀（dāo）最小的狀況下（xià），運用最大刀尖半徑可取得更鞏固的切削刃、更好的外表紋理以及切削刃上更平均的（de）壓力散布（bù）。

3.3

在堅（jiān）持刀具一定耐用（yòng）度狀況下，刀尖角越小越好

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

3.4

運用正前角刀片槽型

刀片（piàn）槽（cáo）型對切削過程有著（zhe）決議（yì）性的影響，內孔（kǒng）加工普通選（xuǎn）用切削尖利，刃（rèn）口強度高的正前角槽型刀片，以減小內孔車削時的切削（xuē）力。

圖7上圖是用於內孔車削和鏜削的刀片。刀片的斷（duàn）屑（xiè）槽是磨削構（gòu）成的貫穿槽， 常規的車刀（dāo）片（piàn）斷屑槽普通是經（jīng）過壓製燒結的封鎖槽。磨削的槽比燒結的槽刃口（kǒu）尖利一些，也是降低切削力的一個辦法。

采用正前角，具有平穩切削性能槽型的刀片，從而降低切削力（lì），見（jiàn）圖8。PVD刀片為首選，較薄的塗層能夠確保較小（xiǎo）的刃（rèn）口處（chù）置。

3.5

車刀刃口處置的選用

刀片的切削刃倒（dǎo）圓（ER）也會影響切削力。普通而言，非塗層刀片的切削刃倒圓比（bǐ）塗層刀片（GC）的倒圓要小（xiǎo），這一（yī）點應（yīng）予以思索，特別是在長刀具懸伸和（hé）加工小孔時。刀片的後刀麵磨損（VB）將改動刀具相對孔（kǒng）壁的後角，並且，這還可能會成為影響加工過程切削作用的本源。

04

改善刀體的夾持方式從而減輕振動

刀具的夾持穩定性和工件的穩定性，在內孔加工中也十（shí）分重要，它決（jué）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（jiá）緊單元滿足所引薦的長度（dù）、外表粗糙度和硬度是十分重要的。

刀體的（de）夾緊是關鍵的穩定要素，在實（shí）踐加工中，刀（dāo）領會呈現偏斜，刀體的偏斜取決於刀體資料、直徑、懸伸、徑向（xiàng）、切向（xiàng）切削力，以及刀體夾緊方式。

關於普通刀體而（ér）言，夾緊係統將刀體在圓周上完整（zhěng）夾緊（jǐn）的（de）方式可取得最高的（de）穩定性。整體支撐要（yào）好於螺釘直（zhí）接夾緊的刀體，用螺釘將（jiāng）刀體夾緊在（zài）V型塊上較為合適，但不引薦用螺釘直接（jiē）夾緊圓柱柄（bǐng）刀體，由於螺釘直（zhí）接作用在刀體上會（huì）損壞刀（dāo）體。

圖9是兩（liǎng）種內孔車刀的裝夾方式。前（qián）者是用螺釘直接壓住壓力麵，後者是經過啟齒夾套（tào）夾緊刀體。螺釘壓緊的方式刀體和孔（kǒng）的接觸麵積（jī）比擬小，刀體的穩定（dìng）性較差，比擬容易呈現振動；啟齒夾套的方式則（zé）是整個夾套緊緊（jǐn）地箍住刀體，剛性大大增強，抗振性能就（jiù）好了（le）許多。

關於進步（bù）內孔車刀（dāo）體抗振（zhèn）性能（néng），筆者引薦如下經曆（lì），可（kě）供讀者參考：

（1）為了確保內孔車刀體充沛地夾緊接觸麵積，請求刀座夾持孔外表粗糙度值約為 Ra1.0；

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

（3）運用大直徑內孔車刀體時，可采用兩段式（shì）刀座;

（4） 引薦運用啟齒襯套來夾（jiá）持的圓柄內孔車刀體。襯套夾持孔極限偏向（xiàng）為H7，資（zī）料最小硬度為45HRC （避免永世性變形）。

05

采用內冷方式減輕振動

內孔車削加工中，排屑關（guān）於加工效果和平安性能的影響也十（shí）分重要，特別是在加工深孔和盲孔時尤為如此。較短的螺旋屑是內（nèi）孔車削較理想的切屑，該類型切（qiē）屑比擬容易被排出，並且在切屑折斷時不（bú）會對切削刃形成大的壓力。

加工時（shí）切屑過短，斷屑作用過於（yú）激烈，會耗（hào）費更高的機床功率，並且會有加大振動的趨向。

而切屑過長會使排屑更艱（jiān）難，向心（xīn）力將切屑壓向孔壁，殘留的切（qiē）屑被擠壓到已加工工件外表，就會呈現切屑梗塞的風險進而（ér）損壞刀（dāo）具。

因而，停止內孔車削時，引薦運用帶內冷的刀具。這樣，切削（xuē）液將（jiāng）會有效地把切屑排（pái）出孔外。

加（jiā）工通孔時，也可用緊縮空氣替代切削液，經（jīng）過主軸吹出切屑。另外，選擇適宜的刀片槽型和切削參數，也有助於切屑的控製和排出。

06

完畢（bì）語

高效率深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理內孔車削振動提供了多（duō）種途徑和辦法。

但在很多場所下，要綜合思索眾多的切削條（tiáo）件，合理選擇最適合的刀具構造，並分離機（jī）床本身（shēn）條件和工件的加工工藝作出正（zhèng）確斷定（dìng）。