振動分析是檢測加工中心性能的非常重要的一個方面需忿，但也是目前缺失的一個方面个宾。

　　在進行銑削加工中尼缨，因走刀情況不好而發(fā)出刺耳的難聽的聲音時，富有經(jīng)驗的機械師和NC編程員都會有所反應蒿疲。這是由于其所選用的切削參數(shù)不夠理想造成的犯暮，面對這一情況，他們就會減少某些參數(shù)棉玻。也就是說泣储，他們將會調(diào)低某些工藝參數(shù)。

　　他們所降低的某些特定參數(shù)可能是切削深度坝亿，也可能是速度和進給率的組合參數(shù)屋廓，甚至是刀具的懸臂長度。不管是什么參數(shù)灰囤，“下調(diào)”是獲得較好加工性能的一個靈活策略属诀。經(jīng)驗較為豐富的加工人員鸥层，在調(diào)節(jié)這些參數(shù)方面是非常熟練的，他們能夠?qū)⑦@些參數(shù)降低到必要的程度稿辙，以使其達到可接受的切削水平昆码。在大多數(shù)加工車間中，采用這種降低加工參數(shù)的方法——這種折衷方案——被看作是操作人員的一種正確反應邻储。

　　然而，在高速加工中旧噪，采用這種降低加工參數(shù)的方法并不是正確的應對措施吨娜。事實上，人們甚至發(fā)現(xiàn)這一做法是與高速加工的本質(zhì)背道而馳的淘钟。

　　參數(shù)本身是十分重要的宦赠，如切削深度、主軸轉速和刀具長度都會影響到加工的性能米母。然而勾扭，當一臺高速加工的機床發(fā)出的振顫聲，并反映出機床的加工性能表現(xiàn)不佳時铁瞒，“下調(diào)”參數(shù)可能會適得其反妙色。有許多采用高速加工中心的車間，就因此而白白浪費了他們的實際生產(chǎn)能力慧耍，最終無法達到生產(chǎn)目標身辨。

　　在高速加工應用領域中，為了達到更加穩(wěn)定的切削加工了赖，很多廠家也許仍然需要采用參數(shù)“下調(diào)”的方式滩扩，但有一種更加有效的方法，即采用參數(shù)“上調(diào)”的方式笆滓。如果同時涉及到主軸轉速和刀具長度這兩個參數(shù)槽顶，那么應付振顫的更好答案將是提高其中的某一個參數(shù)。雖然這看起來有些奇怪初肥，但實際經(jīng)驗表明昭淋，較高的主軸轉速和較低剛性的刀具，或者只占其一学蟀，都可允許機床處理更具侵略性的切削深度射愧，因為這些變化使系統(tǒng)的振動傾向更為和諧。凡是認識到這一點的加工車間户虐，都能理解高速加工的真正實質(zhì)卓俱，就是在主軸轉速范圍內(nèi)工作，只憑直覺或經(jīng)驗是無法確定的紊荞，不同的情況下都有不同的理想切削條件庶艾。

　　軍工業(yè)中的銑削加工

　　這個能夠進行快速反應的車間是空軍第402維護大隊中第573產(chǎn)品維修中隊的一個分部。該加工車間的任務包括戰(zhàn)斗機和運輸機更換備件的加工，全世界凡是飛往這個基地的所有飛機的替換件咱揍，都由其負責加工颖榜。這里的維修非常頻繁，因為這些飛機需要快速地返回行動狀態(tài)煤裙，因此該車間往往需要根據(jù)有限的交貨時間要求掩完，小批量生產(chǎn)一些復雜和關鍵的零部件。

　　編程員DavidDevore先生和MikeEstes先生說硼砰，最初當這一加工車間開始使用高速加工中心時且蓬，他們對此一無所知，所以當時該機床的使用效率非常低下题翰。在使用這些機床進行加工時恶阴，刀具經(jīng)常被折斷，其中包括 3/4in(1in=25.4mm)的端面銑刀豹障。從這一車間的反應情況來看冯事，只能是放慢某些加工項目的切削速度。

　　采用這種分析方法的目的是為了找出特定機床上使用的每一把刀具或刀柄在調(diào)試后的穩(wěn)定切割速度称侣。在Robins公司嘹挨，一旦找到了這些穩(wěn)定的參數(shù)，他們就將其使用于新的機床上脾韧，從而提高了該車間零件的加工質(zhì)量腊的、生產(chǎn)率和刀具使用壽命，且全部指標都超過了其高速銑削加工時所達到的水平聂突。由于差距是如此之大敷裁，因此該車間決定在其現(xiàn)有的高速機床上也進行同樣的分析試驗。在這些機床上言刨，該車間發(fā)現(xiàn)泌景，當其以相當高的速度運行并超過該車間以前所一直運行的速度時，許多刀具的工作更加穩(wěn)定焦伸，更富有成效并更加安全坑匆。開機后，使其速度與這些最佳參數(shù)一致服筋，車間立即開始更安靜地工作運行跌褂，切削量增大，零件的加工質(zhì)量提高午磁，而且刀具沒有出現(xiàn)被折斷的現(xiàn)象尝抖。　

　　這其中的原因與共振頻率有關迅皇。機床昧辽、刀柄和刀具的每一種特殊組合衙熔，都有特定的穩(wěn)定速度值，從而允許機床能達到最大的切削深度和金屬切削量搅荞。緊接著還有更多的解釋红氯，但就現(xiàn)在而言，它足以說明問題咕痛，但無法推斷這些來自于經(jīng)驗的速度值痢甘。對于Robins公司來說，也沒有切實可行方法暇检，通過試切削來找到穩(wěn)定的參數(shù)产阱，因為該車間經(jīng)常使用很多刀具。因此块仆，該車間與一家外協(xié)合作單位簽訂了合同，它可以幫助該車間迅速地測量所有機床的振動甩幔，然后根據(jù)機床日常使用的每一把刀具或刀柄的組合情況饶机，確定其最佳的速度和切削深度。

　　刀具儀表板

　　現(xiàn)在的切削性能基本可以保持相同栽乘。尤其是車間的環(huán)境發(fā)生了很大變化芽贫，由于振顫減少，車間內(nèi)的加工環(huán)境非常安靜挚粱。而且吴爵，由于高速機床能夠以更高的速度進行深度強力切削，而且不發(fā)生刀具斷裂現(xiàn)象惊柱，因此機床具有更高的生產(chǎn)效率错猬。況且，現(xiàn)在又能夠提供有關最佳加工參數(shù)的信息樱凄，因此編程員本身的生產(chǎn)效率也進一步提高”晏浚現(xiàn)在提供給他們的其中一項資源就是“刀具儀表板”，它可以讓這些編程員精確地預測為某一特定銑削走刀所選定和設置的任何切削參數(shù)的特性和生產(chǎn)力戈弧。

　　現(xiàn)在斑卤，當其中一臺高速加工中心所使用的刀具和刀柄選定之后，就可以根據(jù)它們的情況選擇其最佳參數(shù)潭千。事實上谱姓，根據(jù)振動分析所獲得的參數(shù)，將被自動地輸入到 Catia中刨晴。當這些切削條件需要調(diào)整設置時屉来，如切削深度可能不符合切削要求，有關參數(shù)可通過刀具儀表板進行操控割捅，以找出另一組有效的切削條件奶躯，以排除產(chǎn)生顫振的源頭帚桩。即使是進給速度，也可以通過這種方式進行調(diào)節(jié)嘹黔，即根據(jù)主軸的彎曲力矩對其進行測試账嚎。

　　特定的速度

　　那么，加工中心為什么需要這么做呢儡蔓？為什么加工中心在某一特定的速度或采用特定長度的刀具能夠更好的工作呢郭蕉？這個答案與一個事實有關：每一個機械系統(tǒng)都帶有幾組固有的自然振動頻率，加工中心喂江、刀柄和刀具系統(tǒng)也不例外召锈。該系統(tǒng)具有這些自然頻率，在其切削加工時莱腾，在一定程度上诅枚，它會按照這些頻率發(fā)生振動。同時會在加工的表面上出現(xiàn)微波效應途陵。這些波動可能會對加工走刀產(chǎn)生輕微的影響妥坦。而且，這也可能會影響反饋機構脚们，對切削加工造成損害房贮。

　　機床在切削加工時碰到過這種表面波動的情況。這種波動會造成切削深度的變化鳖路，結果使刀具上的負荷也發(fā)生波動殊蜓。這種波動往往是微不足道的，所以機床的反應也很小盏萝。然而寂贱，在強力切削過程中，振動的程度會變得更加明顯塑验，實際上波動本身也會產(chǎn)生驅(qū)動力瞎暑。刀具的偏轉會造成更大的波紋，這將會加大切削深度中的振動程度与帆。這種自激式振動實際上就是所謂的“振顫”了赌。刀具的使用壽命和零件的加工質(zhì)量都會受到影響，所發(fā)出的聲音更令人難以忍受玄糟。

　　在主軸轉速超過約10000r/min的地方勿她，設置了一個不同的可能性。處于較高的速度時阵翎，有可能使刀刃與工件接觸時的某一切削速度與該系統(tǒng)的自然頻率協(xié)調(diào)一致逢并。

　　當這種情況發(fā)生時，機床仍然在振動著郭卫，但刀尖基本上隨著波紋而運動砍聊。此時背稼，切削負荷是一致均衡的，切削非常順暢玻蝌。對許多車間來說蟹肘，這種結果是一種令人十分奇怪的現(xiàn)象，某些比速很高的主軸速度摇致，可以允許其比較高速度或較低速度時達到更高的切削深度谅儡。

　　從這里看到的整個主軸轉速范圍內(nèi)，峰值表示這一特定的機床和刀具設置所能夠達到的更高生產(chǎn)切削效率肯仍。帶有交叉陰影線的區(qū)域表示發(fā)生顫振的地方妈扁。因此，當轉速為17792r/min時景捅，進行特大切削深度的穩(wěn)定切削加工是可能的粘胧，如果機床的運行速度略高于或略低于這一數(shù)值，那么即使沒有達到同樣水平的強力銑削也是可能的赚懊。實際上焙厂，凡是不了解這一神奇速度的加工車間，就不會知道其加工中心究竟能做些什么事情卫银。　

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