旋削加工時の旋盤振動対策

旋削加工における一般的な障害の 1 つは振動です。旋盤が振動すると、プロセスシステムの通常の切削プロセスが妨げられて破壊され、加工面の品質が大幅に低下するだけでなく、工作機械と切削工具の寿命が短くなります。したがって、工作機械によって生成される振動を低減または排除するために何らかの対策を講じる必要があります。

本日は主に、加工工程におけるワーク系と刃物台系の変形による低周波振動の原因と対策について紹介します。

01 低周波振動の主な特徴

工作機械の回転部品や伝達系の振動を排除した後、主なタイプの回転振動は、回転速度によって変化しない自励振動です。

低周波振動の主な特徴は次のとおりです。

• 低振動周波数 (50 ~ 300Hz)、振動時の低騒音
• ワークピースの切断面に残された痕跡は深くて広い
• 振動が激しいため、工作機械の部品 (芯押し台、刃物台など) が緩んだり、超硬ブレードが破損したりすることがよくあります。

02 低周波振動の原因

旋削加工における低周波振動では、通常、ワーク系と刃物台系が振動しています（ただし、ほとんどの場合、ワーク系の振動が大きく主役です）。それらは互いに離れることもあれば、互いに接近することもあり、同じ大きさで反対方向の力と反作用を生み出します。振動の過程で、ワークとツールが離れると、切削力 F はワークの変位と同じ方向に分離され、行われた仕事は正になります。工作物が工具に近づくと、接近する切削力 F によって行われる仕事は負になります。

旋回中:

• 切りくずと工具のすくい面との間の摩擦
• 工作物に切り込むときと切り出すときにツールが遭遇する金属の硬化度は異なります
• ツールの実際の幾何学的角度は、振動プロセス中に定期的に変化します
• 振動中、工具と工作物との相対運動経路は楕円であり、これにより切削セ​​クションが周期的に変化します
• 前回の回転時のワークの振動による跡が、切削部に周期的な変化を引き起こします。これらの 5 つの条件により、切削抵抗が周期的に変化し、f 位相距離>f が近づく可能性があります。このように、各振動サイクルでは、工作物 (または工具) に対する切削力の正の仕事は、工作物 (または工具) に対する切削力の負の仕事よりも常に大きくなり、工作物 (または工具) はエネルギーを取得します。自励振動を補って発生させます。

03 低周波振動の対策

(1) 低周波振動では主に Y 方向の振動による切削力の変化が振動の原因となり、f 位相距離>f に近づき、振動が発生します。

主に次の5つの対策が取られています。

① 工具主振れ角（μR角）が大きいほどFY力が小さくなり、びびりが発生しにくくなります。したがって、工具の主たわみ角度を適切に大きくして、びびりを除去または低減してください。

② 工具のすくい角を適切に大きくすることで、FY 力を減らし、びびりを減らすことができます。

③ 工具のバック角度が大きすぎたり、刃が鋭すぎると、工具がワークに食い込みやすくなり、びびりが発生しやすくなります。工具が適切に不動態化されている場合、後方のカッター面により、工具がワークピースに「食い込む」ことが防止され、びびりを低減または排除できます。

④ 旋削加工時、工具先端の位置が低すぎる（ワークの中心より低い）、または旋盤でボーリング加工するとき、工具先端の位置が高すぎて、実際の工具先端のすくい角が小さくなります。振動が発生しやすいリアアングルを大きくします。

⑤ 刃物台システムが負剛性の場合、工作物に「食い込み」やすく振動が発生しやすい。したがって、旋削時の刃物台システムの負の剛性によって引き起こされる振動は、可能な限り回避する必要があります。

(2) 旋削加工で幅の広い切りくずや薄い切りくずが発生すると、Y 方向の振動により切削抵抗が変化します。切断面が広くて薄い場合、Y 方向の振動により、切断断面と切断力が大幅に変化します。したがって、振動が発生しやすい。例えば、縦カッターで旋削する場合、切り込みが大きいほど送り速度が大きくなり、主たわみ角が小さいほど、切断面が広く薄くなり、振動が発生しやすくなります。したがって、旋削速度を選択するときは、速度に応じて切削抵抗が減少する中速域（炭素鋼を切削する場合、速度範囲は 30 ～ 50M/min）を避け、トロリーの切削抵抗を低速で下げる必要があります。同時に、送り速度を適切に上げ、切り込みを小さくすることもびびりの抑制に役立ちます。

(3) 低周波振動の主な原因は、ワーク系と刃物台系の剛性不足です。振動を排除または低減するために、次の対策を講じることができます:

① 3 本爪または 4 本爪でワークをクランプする場合、ワーク回転中心と主軸回転中心の同軸度誤差を最小限に抑え、間欠切削やワークによる切削ムラによる切削抵抗の周期的変化による振動を避けてください。

②変形、曲がり、振動しやすい細くて長いワークを加工する場合、弾性センターと補助サポートを使用し、クーラントを追加してワークを冷却し、ワークの熱膨張変形を減らします。

③ワークをクランプする際、ワークを長く出しすぎないでください。剛性が不十分なワークピースに対して、合理的なセンターフレーム、ツールヒールレスト、センターおよびその他の補助サポートを使用して、ワークピースの剛性を高めます。

④コマを使用する場合は、ジャッキ力が大きすぎてワークが曲がったり、ジャッキ力が小さすぎてワークが振れたりしないように、コマとコマのテーパ穴をよく合わせ、心押台の吊り下げに注意してください。袖が長すぎてはいけません.

⑤ 工作機械主軸の軸受すきまは、主軸の回転精度や剛性に直結します。クリアランスが大きすぎて、使用中のベアリングの摩耗により剛性が不十分な場合は、ベアリングのクリアランスを調整し、予圧を加えてワーク システムの剛性を高め、振動を除去する必要があります。

⑥ 中台車と大台車の接触、小刃台と中台台のアリ溝ガイドレールの接触を定期的に確認し、傾斜インレーを調整して適切なギャップを維持し、刃台が移動したときに這いずりを起こさないようにします。ナイフレストシステムの振動。

⑦ 角型ツールホルダーを回転させて工具を必要な位置に回転させるたびに、角型ツールホルダーを押して固定し、角型ツールホルダーが緩んでツールホルダーシステムの剛性が低下し、振動が発生するのを防ぎます。 /P>