Schwingungsanalyse und Kontrollmaßnahmen bei der Bearbeitung

BearbeitungSchwingungsanalyse und Kontrollmaßnahmen in

Zusammenfassung: Bei der Bearbeitung von Werkstücken treten am häufigsten Vibrationsphänomene auf. Die Frage, wie man das Problem der Vibrationen bei der Bearbeitung lösen kann, ist immer eines der Themen, die von der Maschinenbauindustrie untersucht werden. Zusammen mit der kontinuierlichen Entwicklung von Wissenschaft und Technik, moderne CNC-Werkzeugmaschinen haben sich die wichtigsten Werkzeuge in den Prozess der Maschinenherstellung, obwohl es die Effizienz der Maschinenherstellung verbessert, sondern auch viele Probleme verursacht. Der Artikel analysiert hauptsächlich die negativen Auswirkungen von Vibrationen auf die Bearbeitung, dann die Arten und Ursachen von Vibrationen ausgearbeitet werden, und schließlich auf die Beseitigung von Vibrationen Methoden und Wege zu erkunden.

Stichworte: Bearbeitung; freie Schwingung; erzwungene Schwingung; selbsterregte Schwingung; Schwingungsaufhebung

I. Vorwort

Bei der Bearbeitung sind Vibrationen ein äußerst schädliches physikalisches Phänomen, das sich erheblich auf die Oberflächenqualität und die Produktivität auswirkt. Treten während der Bearbeitung Vibrationen auf, kommt es zu einer relativen Verschiebung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, was zu Vibrationsabdrücken auf der bearbeiteten Oberfläche führt, die sich gravierend auf die Oberflächenqualität und die Leistung des Werkstücks auswirken können. Durch die Vibration wird das Werkzeug zusätzlich dynamisch belastet, was zu einem schnelleren Werkzeugverschleiß und manchmal sogar zu Ausbrüchen führt. Gleichzeitig führen Vibrationen dazu, dass sich Werkzeugmaschinen, Vorrichtungen und andere Teile der Verbindung lockern, was den Spalt vergrößert, die Steifigkeit und Genauigkeit verringert, die Lebensdauer verkürzt und in schwerwiegenden Fällen sogar dazu führt, dass der Zerspanungsprozess nicht fortgesetzt werden kann. Lärm, die in der Vibration, sondern auch auf die Betreiber der eigenen Gesundheit Gefahren, um Vibrationen zu reduzieren, haben manchmal zu gehen, um die Höhe der Schneiden, die die Werkzeugmaschine für die Verarbeitung, wenn die Produktivität reduziert wird. Daher sind die Ursachen und Merkmale von Vibrationen in der Bearbeitung zur Durchführung von Forschung und Analyse, um einen wirksamen Weg zur Kontrolle der Vibrationen ist sehr notwendig, die Art der mechanischen Schwingungen ist in freie Schwingungen, erzwungene Vibrationen und selbst erregt Vibrationen, drei Kategorien. Freie Vibration ist unter der Wirkung der ersten Störung Kraft zerstört das Gleichgewicht des Systems, die sich nur auf die elastische Rückstellkraft, um die Vibration. Da es immer eine Dämpfung im System gibt, klingen freie Vibrationen schnell ab, so dass die Auswirkungen auf die Bearbeitung nicht sehr groß sind. Erzwungene Vibration gehört zu einer Art von Vibration, diese Art von Vibration ist nicht gedämpft, selbst erregte Vibration gehört auch zu der Kategorie der Vibration, die nicht gedämpft ist, diese beiden Arten von Auswirkungen auf die Bearbeitung, kann nicht ignoriert werden.

II. Arten und Ursachen von Vibrationen

Die Ursachen von Schwingungen sind vielschichtig und umfassen drei Hauptkategorien: freie Schwingungen, erzwungene Schwingungen und selbsterregte Schwingungen.

1 Analyse der freien Schwingungen

Wenn das System in Betrieb ist und die äußeren Kräfte verschwinden, erzeugt das Werkzeugmaschinensystem selbst eine abklingende Bewegung, die als freie Schwingung bezeichnet wird. Der Grund dafür ist, dass das Prozess-System auf einige der Kräfte, wie z. B. externe Auswirkungen auf das System, das Werkzeugmaschinen-Antriebssystem durch nicht-periodische Schock durch die Auswirkungen der Werkstückbearbeitung, usw., die auf das System selbst in einem Zustand des Ungleichgewichts führen wird, unter Berufung auf das System selbst hat die Elastizität der Wiederherstellung Kraft wiederherzustellen, basierend auf der Schwingung durch die wichtigsten erzeugt ist die freie Schwingung. Die Frequenz der freien Schwingung ist die gleiche wie die Frequenz des Systems selbst, aber das System wird eine dämpfende Kraft zu bilden, so dass die freie Schwingung wird allmählich abklingen.

2. erzwungene Schwingungen analysieren

Externe zyklische Interferenz Kraft zu produzieren erzwungene Vibration, aber der Hauptgrund für die Erzeugung ist, dass während des Schneidprozesses, aufgrund der Existenz von Maschinenbauteilen Teil der schlechten Genauigkeit der Situation, was zu ungleichmäßigen Maschinenbetrieb, die wiederum verursacht Vibrationen. Zur gleichen Zeit, die Rückseite des Werkzeugs kann auch dazu führen, dass Vibrationen, jede Art von Werkzeug hat eine einzigartige Kante Höhe, so dass Vibrationen während der Bearbeitung erzeugt werden. Vibrationen können auch während der Bearbeitung auftreten, wenn die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks nicht kontinuierlich ist und aus verschiedenen Gründen in ihrer Härte und Weichheit variiert. Auch außerhalb des Bearbeitungssystems gibt es Gründe, die beim Betrieb der Drehmaschine zu Vibrationen führen. Erzwungene Vibration hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften, vor allem, die Vibration durch die Entstehung des stationären Zustandes verursacht wird, ist eine harmonische Vibration, so dass in der störenden Kraft nicht beseitigt wird, wenn die Vibration nicht gedämpft werden, wenn die störende Kraft beseitigt wird, wird die Vibration sofort beendet werden; im Hinblick auf die Ursache der Vibration, ist die Frequenz der Vibration gleich der Frequenz der störenden Kraft; wenn die Dämpfungskraft des Systems klein wird, wird die Amplitude der erzwungenen Vibration erhöht werden, und harmonischen Einfluss Trajektorie Bereich ist auch die größere, so dass die Vibration reduziert werden. Eine Erhöhung der Dämpfung kann die Amplitude der erzwungenen Schwingung effektiv reduzieren; im Resonanzbereich führt eine kleine Frequenz zu einer großen Änderung der Amplitude, während sich der Phasenwinkel ebenfalls ändert.

3. die Analyse der selbsterregten Schwingungen

Werkzeugmaschinen in der Bearbeitung, selbsterregte Vibrationen ist der Fall, die Vibration selbst, so dass ein Teil der Schnittkraft Zyklus ändert, und die Schnittkraft erzeugt wiederum auf das System, ergänzt durch das System aufgrund der dämpfenden Wirkung der reduzierten Kapazität, so dass die Vibration des Systems beibehalten und gestärkt werden kann. Im Bearbeitungsprozess sind die selbsterregten Schwingungen hauptsächlich hochfrequente, starke Vibrationen, die zu einer Verringerung der Qualität der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks führen können, was die Produktivität der Werkzeugmaschine stark beeinträchtigt. Im Schleifprozess sind die zwischen den Schleifscheiben erzeugten Vibrationen ebenfalls selbsterregte Schwingungen. Das Hauptprinzip der Arbeitsweise ist in Abbildung 1 dargestellt:

Selbsterregte Schwingung hat die wichtigsten Merkmale, seine Schwingungsart gehört zu der Art der Nicht-Dämpfung, so dass das System die eigenen intrinsischen Parameter, die Frequenz der selbsterregten Schwingung spielt eine entscheidende Rolle, dieser Aspekt und die erzwungene Schwingung ist ganz anders; in jedem Zyklus der Schwingung, die Schwingungsenergie durch das System erhalten wird, um die Energie durch Dämpfung verbraucht verglichen, und dieser Wert bestimmt die Größe der Amplitude der selbsterregten Schwingung; Selbsterregte Schwingung wird durch den Vibrationsprozess erzeugt Selbsterregte Schwingungen werden durch die Erregung und die Rückkopplung des Schwingungsprozesses selbst verursacht; wenn der Prozess stoppt, verschwinden die selbsterregten Schwingungen.

III. Maßnahmen zur Beseitigung von Vibrationen

Machine Verarbeitung, gezwungen Vibrationen entfielen ein großer Teil der selbst erregten Vibrationen auch für einen großen Anteil der Anteil der freien Schwingungen ist sehr klein. Freie Schwingungen ist schnell durch die dämpfende Kraft entfernt, so dass die Beseitigung von Vibrationen ist oft auf der Grundlage der Ursache der beiden anderen Arten von Vibrationen zu beseitigen.

1 Maßnahmen zur Beseitigung selbsterregter Schwingungen

(1) Die Auswahl der Werkzeuggeometrie Parameter sollte angemessen sein, Experimente und theoretische Studien zeigen, dass das Werkzeug Geometrie-Parameter, die wichtigsten Auswirkungen auf die Vibrationen ist die wichtigste Beugewinkel und vorderen Winkel, denn je breiter der Chip ist eher zu vibrieren, und je kleiner die Kr, desto breiter die Breite des Schnittes, so dass die eher zu vibrieren, desto größer ist der vordere Winkel, desto kleiner die Schnittkraft, desto kleiner die Amplitude.

(2) in der Schneidzeit, die relevanten Parameter, um eine wissenschaftliche Wahl, vor allem für die Schnittgeschwindigkeit, im Zusammenhang mit dem Werkstück-Feed, dass der Betrag, sondern auch die zurück essen Menge von Fragen, wie Abbildung 2 Inhalt, wenn im Bereich von 20 bis 60m/min Bereich der Schnittgeschwindigkeit, die Amplitude der Amplitude erhöht sich besonders schnell, wenn die Geschwindigkeit höher ist als oder niedriger als dieser Bereich, die Vibration wird langsam geschwächt, die Amplitude abnimmt. Wie in Abbildung 3 gezeigt, bilden Vorschub und Amplitude im Grunde eine umgekehrte Beziehung zwischen, dass die Amplitude mit der Zunahme der Vorschub und allmählich zu verringern. Abbildung 4 zeigt, dass der Gegenzug und die Amplitude eine positive Beziehung aufweisen, die Amplitude steigt mit der Zunahme des Gegenzuges. In den Schneidprozess sollte auf der Grundlage der tatsächlichen Situation zu wählen, angemessene Parameter im Zusammenhang mit dem Schneidprozess.

(3) in der Verarbeitung Zeitraum zur Verbesserung der systemeigenen Vibrationsfestigkeit, in der Beseitigung von Vibrationen, die Werkzeugmaschine System eigene Vibrationsfestigkeit nimmt eine dominierende Stellung, dieser Aspekt sollte beachtet werden, kann mit Hilfe der folgenden Methoden verbessert werden, vor allem die Steifigkeit der Werkzeugmaschine verbessert werden, sondern auch für die verschiedenen Komponenten auf der Grundlage ihrer eigenen einzigartigen festen Frequenz analysiert werden, gefolgt von einem vernünftigen Layout, zur gleichen Zeit kann in das System gesetzt werden, um Widerstand erhöht werden. Erhöhen Sie, diese Initiativen können die Vibrationsfestigkeit der Maschine zu erhöhen, für das Werkzeug sollte auch seine Vibrationsfestigkeit zu verbessern, für das Werkstück, um seine Steifigkeit zu verbessern, vor allem die Biegesteifigkeit des Werkstücks verbessert werden.

(4) fügen Sie Vibrationsunterdrückungsvorrichtungen innerhalb des Verarbeitungssystems hinzu, die Vibrationsunterdrückungsvorrichtung ist hauptsächlich, um den Vibrationsabsorber in das System hinzuzufügen, es gibt zwei Arten von Vibrationsabsorbern, nämlich Leistungsvibrationsabsorber und Stoßdämpfer, Leistungsvibrationsabsorber werden dem System auf einigen größeren Massenblöcken hinzugefügt, durch die Zugabe der Masse des Blocks, um Energie zu erzeugen, und dann lassen Sie das elastische Element, das durch die Kraft und die Anregungskraft erzeugt wird, um sich gegenseitig aufzuheben, Stoßdämpfer sind hauptsächlich Stoßdämpfer werden hauptsächlich dem Schwingungssystem mit einer starr verbundenen Schale hinzugefügt, in der hinzugefügten Schale befindet sich ein frei beweglicher Massenblock, wenn das System schwingt, stößt der frei schwingende Massenblock auf die Schale und verbraucht Energie, um die Schwingung zu reduzieren.

(5) die Steifigkeit Verhältnis der Schwingungsmuster angepasst werden, unter Berufung auf die Schwingungsmuster Kopplung Prinzip, die Vibrationen, die durch das Prozess-System, wird auch durch die Steifigkeit Verhältnis der Schwingungsmuster, sowie die Kombination der Schwingungsmuster Steifigkeit Verhältnis der Auswirkungen der Beziehung zwischen ihnen zur Durchführung einer angemessenen Anpassung der Arbeit, wird in der Lage sein, effektiv zu verbessern das System der Vibrationsfestigkeit zu selbst erregten Vibrationen, um eine Rolle bei der Unterdrückung der Vibrationen spielen.

2 Maßnahmen zur Verringerung erzwungener Vibrationen.

Ausgehend von den Ursachen der erzwungenen Vibrationen müssen wir die Quelle der Vibrationen finden und dann Maßnahmen zur Beseitigung der Vibrationen ergreifen.

(1) Zunächst einmal, die Vibrationsquelle der Vibrationskraft zu beseitigen oder zu schwächen, wenn die Geschwindigkeit der Teile ist höher als 600r/min, ist es notwendig, um das Gleichgewicht, wenn die Teile in einem High-Speed-rotierenden Zustand, die Teile ihrer eigenen ungleichmäßigen Verteilung von Sandpartikeln, was darauf hindeutet, dass die Arbeit, die durch die Oberfläche Verschleiß ist nicht einheitlich, was zu Vibrationen der Spindel, so dass, wenn ein neuer Ersatz der Schleifscheibe, muss es nach zwei Mal. Wenn also eine neue Schleifscheibe ersetzt wird, muss sie zwei Auswuchttests unterzogen werden, d.h. den Test vor der Korrektur und den Test nach dem Abrichten. Durch die Verbesserung der Glätte der Zahnräder werden auch die durch periodische Stöße verursachten Vibrationen verringert.

(2) Versuchen Sie, die Frequenz der Erregerkraft ist nicht in der Nähe der systemeigenen Frequenz, um zu verhindern, Resonanz, kann die Motordrehzahl, kann auch die Spindeldrehzahl zu ändern. Zur gleichen Zeit kann auch die Kontaktfläche und Klebefläche Genauigkeit zu verbessern, reduzieren Sie die Lücke, so dass das System die Eigenfrequenz.

(3) können Schwingungsisolierung bedeutet, in der Werkzeugmaschine Motor und Bett Verbindung, die Verwendung von flexiblen Verbindung Methoden, so dass der Motor Vibrationen isoliert werden kann, zur gleichen Zeit kann von der hydraulischen Teil der Werkzeugmaschine getrennt werden, oder in das System zu hydraulischen Puffer Gerät hinzufügen, so dass die Auswirkungen, die durch die Komponente Umkehrung der Richtung, zwischen der Werkzeugmaschine und dem Fundament durch Hinzufügen einer dicken Gummi oder Holz, etc. zu isolieren, die Werkzeugmaschine und die Boden-Verbindung kann die Vibration von allen rund um die Quelle des Bodens durch die Übertragung der Werkzeugmaschine zu verhindern.

IV. effektiver Einsatz von Vibrationen im Bearbeitungsprozess

Unter den vielen Möglichkeiten, Vibrationen zu nutzen, ist das Vibrationsschneiden am einfachsten zu erreichen, und seine Anwendung ist sehr effektiv bei der Verbesserung der Oberflächenqualität der Teile. Vibrationsschneiden ist das Werkstück Raum und Zeit Bedingungen zu angemessenen Veränderungen, was in der Schneid-Prinzip der Veränderung, reduzieren die Schnittkraft und Schneiden Wärme, Verbesserung der Qualität des Schneidens, sondern auch die Aktualität der Verarbeitung. Vibrierende Schneiden Zeit ist kurz, kann der Prozess der Schneiden in und aus, im Hinblick auf die kurze Zeit, Schneiden des Werkstücks hat noch nicht Vibration, das Werkzeug hat bereits das Werkstück verlassen.

Der Einsatz von Vibrationen kann durch eine gleichmäßige Veränderung der Schnittgeschwindigkeit erreicht werden, wodurch die Oberflächenqualität des bearbeiteten Teils verbessert wird. Wenn beispielsweise Vibrationen erzeugt werden, verringern sich die Schnittkräfte und die Schnitttemperaturen, wodurch Verformungen und Risse in wärmebehandelten Teilen reduziert werden, was zu einer Präzisionsbearbeitung führt. Wenn die Vibrationsparameter richtig gewählt werden, kann auch die Werkzeugstandzeit erheblich verbessert werden. Vibrierende Schneiden Tests zeigen, dass in der vibrierenden Schneiden, wenn das Werkzeug in Übereinstimmung mit dem sinusförmigen Gesetz, kann auf der Bearbeitungsoberfläche der kleinen Cutter Marken gebildet werden, so dass, wenn die Teile für die Durchführung der Arbeit, in der Oberfläche des Ölfilms, kann erheblich verbessern die Teile der Aktivitäten der Reibung Verschleißfestigkeit. Die Restkraft der vibrierenden Schneiden ist sehr klein, so dass die Verarbeitung der metamorphen Schicht ist flach, die Auswirkungen auf die Oberfläche der Gold-Organisation ist klein, und dann die Oberfläche und die interne Gold-Organisation des Materials Struktur ist fast die gleiche, die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche des Werkstücks kann verbessert werden.

V. Schlussfolgerung

Vibrationen bei der Bearbeitung sind ein äußerst schädliches physikalisches Phänomen, das sich erheblich auf die Oberflächenqualität und die Produktivität auswirkt. Wenn während der Bearbeitung Vibrationen auftreten, kommt es zu einer relativen Verschiebung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, was zu Vibrationsabdrücken auf der bearbeiteten Oberfläche führt, was die Oberflächenqualität und die Leistung der Teile ernsthaft beeinträchtigt; durch die Vibrationen wird das Werkzeug zusätzlichen dynamischen Belastungen ausgesetzt, was den Verschleiß des Werkzeugs beschleunigt und manchmal sogar zu einer Lawine führt; gleichzeitig führen die Vibrationen dazu, dass sich die Werkzeugmaschine, die Vorrichtungen und andere Verbindungsteile lockern, wodurch sich der Spalt vergrößert, die Steifigkeit und die Genauigkeit verringert werden, die Lebensdauer verkürzt wird und in schwerwiegenden Fällen sogar der Schneidprozess nicht mehr durchgeführt werden kann. Zur gleichen Zeit, Vibration wird Werkzeugmaschinen, Vorrichtungen und andere Verbindungsteile locker werden, wodurch die Lücke, die Verringerung der Steifigkeit und Genauigkeit, die Verkürzung der Lebensdauer, und in schweren Fällen, auch machen die Schneidprozess kann nicht mehr durchgeführt werden; Vibration in den Prozess der Lärm wird auch schädlich für die Gesundheit des Betreibers. Um Vibrationen zu reduzieren, müssen manchmal gehen, um die Menge der Schneiden zu reduzieren, was zu einer geringeren Produktivität der Werkzeugmaschine Verarbeitung. Daher sind die Ursachen und Merkmale von Vibrationen in der Bearbeitung Forschung und Analyse, und dann versuchen, die Kontrolle der Vibrationen der wirksamen Art und Weise, die sehr notwendig ist.

Bei der maschinellen Bearbeitung können die Ursachen und Muster von Vibrationen analysiert werden, um das Vorhandensein von Vibrationen zu verringern, was die Qualität der Werkstücke und die Prozessfähigkeit von Maschinen und Werkzeugen verbessern kann. Wenn Sie jedoch beabsichtigen, Vibrationen vollständig zu beseitigen, müssen Sie weitere Untersuchungen durchführen, um fortschrittlichere Initiativen zur Vibrationsreduzierung zu ergreifen. Wenn die bei der Bearbeitung entstehenden Schwingungen angemessen genutzt werden, kann die Qualität der Dienstleistung verbessert und die Qualität des Werkstücks gesteigert werden.