在數(shù)控立車的加工過程中,主軸振動是影響加工精度和設(shè)備穩(wěn)定性的常見問題。一旦出現(xiàn)振動,工件表面粗糙度會顯著增加,尺寸精度難以保證,嚴重時還會加速主軸及相關(guān)部件的磨損。要有效解決這一問題,需從機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、加工工藝等多方面深入分析振動根源,并制定針對性的解決策略。
機械結(jié)構(gòu)因素是引發(fā)主軸振動的重要原因。主軸軸承磨損或裝配不當(dāng)是常見誘因,當(dāng)軸承滾珠表面出現(xiàn)凹坑、滾道劃傷時,旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生周期性沖擊振動;而軸承預(yù)緊力不合適,預(yù)緊力過大易導(dǎo)致發(fā)熱和異常磨損,預(yù)緊力過小則會使主軸剛性不足產(chǎn)生振動。此外,主軸自身的動平衡狀態(tài)不佳,殘余不平衡量過大,在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力,引發(fā)振動。例如,未經(jīng)過高精度動平衡校正的主軸,在轉(zhuǎn)速超過臨界值后,振動會急劇加劇。
驅(qū)動系統(tǒng)故障同樣會導(dǎo)致主軸振動。伺服電機與主軸的連接部件,如聯(lián)軸器磨損、松動,會造成動力傳遞不均勻,產(chǎn)生振動。伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置不合理也是關(guān)鍵因素,位置環(huán)增益和速度環(huán)增益過高,會使系統(tǒng)響應(yīng)過快,容易引發(fā)振蕩;而增益過低則導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)遲緩,無法及時補償加工過程中的干擾,進而產(chǎn)生振動。另外,電源電壓不穩(wěn)定、電磁干擾等問題,也會影響驅(qū)動系統(tǒng)的正常運行,導(dǎo)致主軸振動。
加工工藝方面的問題也不容忽視。不合理的切削參數(shù)會使切削力發(fā)生突變,引發(fā)振動。例如,切削深度過大、進給速度過快,會導(dǎo)致切削力瞬間增大,超過機床的承載能力;刀具磨損嚴重時,切削刃變得不鋒利,切削力波動加劇,也容易誘發(fā)振動。此外,工件裝夾不牢固,在加工過程中產(chǎn)生位移或振動,同樣會傳遞到主軸上,造成主軸振動。
針對上述問題,可采取相應(yīng)的解決策略。在機械結(jié)構(gòu)方面,定期檢查主軸軸承的磨損情況,及時更換損壞的軸承,并嚴格按照裝配工藝要求調(diào)整預(yù)緊力;對主軸進行高精度動平衡校正,將殘余不平衡量控制在最低水平。驅(qū)動系統(tǒng)方面,檢查并緊固聯(lián)軸器,確保連接可靠;根據(jù)機床負載和加工工況,合理調(diào)整伺服驅(qū)動器參數(shù),優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)性能;同時,加強電源管理,安裝濾波器抑制電磁干擾。加工工藝方面,根據(jù)工件材料和刀具性能,合理選擇切削參數(shù),避免切削力過大;定期檢查刀具磨損情況,及時更換刀具;確保工件裝夾牢固,必要時增加輔助支撐,提高工件的剛性。
通過對數(shù)控立車主軸振動根源的深入分析,并采取有效的解決策略,能夠顯著降低主軸振動,提升加工精度和設(shè)備穩(wěn)定性,保障數(shù)控立車的高效運行。