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2021-08-31

如何减少CNC加工过程中的振动？

在CNC铣削中，可能因切削刀具、刀柄、机床、工件或夹具的局限性而产生振动。要减少振动，需要考虑一些策略。

切削刀具

1. 对于面铣，必须考虑切削力的方向
   1. 使用90°铣刀时，切削力主要集中于径向。在长悬伸工况下，这会使铣刀发生偏摆；但是，在铣削薄壁/振动敏感零件时，低轴向力是有利的
   2. 45°铣刀能够产生均匀分布的轴向力和径向力
   3. 圆刀片铣刀将大部分力沿着主轴向上引导，特别是在切深较小时。此外，10°铣刀将主要的切削力传递到主轴中，从而减少因长刀具悬伸而产生的振动
2. 为工序选择尽可能小的直径
3. DC应比ae大20-50%
4. 选择疏齿和/或不等齿距铣刀
5. 重量轻的铣刀是有利的，例如采用铝合金刀体的铣刀

对于不稳定的薄壁工件，使用大主偏角=小轴向切削力；在长刀具悬伸工况下，使用小主偏角 = 高轴向切削力。

刀柄

使用Coromant Capto®模块化刀柄系统能够组装出所需长度的刀具，同时保持高稳定性和最小跳动量。

1. 使刀具总成保持尽可能高的刚性和尽可能短的长度
2. 选择尽可能大的接杆直径/尺寸
3. 使用适合过尺寸铣刀的Coromant Capto®接杆，避免使用缩径接杆
4. 对于小尺寸铣刀，如有可能，使用锥形接杆
5. 在最后一次走刀位于零件深处的工序中，在预定位置改用加长刀具。根据每种刀具长度调整切削参数
6. 如果主轴转速超过20000 rpm，则使用经过动平衡的切削刀具和刀柄

减振铣刀

如果悬伸大于4倍刀具直径，则铣削振动趋势可能变得更明显，Silent Tools™减振铣刀能够显著提高生产率。

切削刃

要降低切削力：

1. 选择具有锋利切削刃的轻载槽型-L和薄涂层材质
2. 使用具有小刀尖圆弧半径和小平行刃带的刀片

有时，可通过为系统增加更多阻尼来减少振动趋势。使用负前角更大的切削刃槽型和略微磨损的切削刃。

切削参数和刀具路径编程

1. 务必相对于铣削表面偏中心定位铣刀
2. 对于KAPR 90°长刃铣刀或立铣刀，使用小径向切深 (最大ae = 25%×DC) 和大轴向切深 (最大ap = 100%×De)
3. 面铣时，使用小切深ap和高进给fz以及圆刀片或具有小主偏角的高进给铣刀
4. 通过大圆弧走刀编程避免在拐角中出现振动，参见内拐角铣削
5. 如果切屑厚度变得过薄，则切削刃将剐蹭而不是切削，从而产生振动。在这种情况下，应增加每齿进给量

机床

机床状况可能对铣削振动趋势产生较大的影响。主轴轴承或进给机构过度磨损将导致较差的加工性能。谨慎选择加工策略和切削力方向，以充分利用机床稳定性。

每个机床主轴都有易于振动的不稳定区域。稳定切削区域由稳定性图描述，并随转速的增加而增大。即使低至50 rpm的转速增幅也能使切削过程从振动的不稳定状态变为稳定状态。

工件及其夹具

铣削薄壁/有底座的零件时以及/或者夹具刚性较差时，考虑以下几点：

1. 夹具应接近机床工作台
2. 朝向机床/夹具强度最高的位置优化刀具路径和进给方向，以获得最稳定的切削条件
3. 避免沿着工件未受到充分支撑的方向加工
4. 当夹具和/或工件在某个特定方向上的刚性较差时，逆铣能够减少振动趋势

当夹具刚性较差时，使用朝向机床工作台的进给方向 

请注意，应以第二次切削切深的1/2执行第一次切削，以第三次切削切深的1/2执行第二次切削，以此类推。

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