旋削加工でよくある問題の 1 つは振動です。 旋盤が振動すると、加工システムの正常な切削プロセスが妨げられ破壊され、加工面の品質が著しく低下するだけでなく、機械や工具の寿命も短くなります。 したがって、工作機械の振動を低減または除去するための何らかの対策が必要です。
1. 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除いた回転振動の主な種類は、回転速度によって変化しない自励振動です。 本稿では、加工工程におけるワーク系や工具ホルダ系の変形によって発生する低周波振動の原因とその対策について紹介します。
低周波振動の主な特徴は次のとおりです。
①振動周波数が低く（50～300Hz）、振動時の騒音が小さい。
②ワークの切断面に残る痕が深くて広い。
③振動が比較的激しいため、工作機械の構成部品（心押し台、刃物台など）の緩みや超硬刃の折損が発生する場合があります。
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2. 低周波振動の原因
旋削加工中に低周波振動が発生する場合、通常はワーク系と工具ホルダー系の両方が振動しています（ただし、ほとんどの場合、ワーク系の振動の方が大きく、支配的な役割を果たします）。 時には離れ、時には接近し、結果として等しく対等な方向を向く。 反対の作用力と反作用の力。 振動プロセス中にワークと工具が互いに離れると、切削抵抗 F はワークの変位と同じ方向に分離し、行われる仕事は正になります。 ワークが工具に近づくと、切削抵抗 F によって行われる仕事は負になります。
旋回中:
① 切りくずと工具すくい面との摩擦。
②ワークに切り込むときと切り出すときの工具の金属硬化の度合いが異なります。
③工具の実際の幾何学的な角度は、振動プロセス中に周期的に変化します。
④ 振動時、ワークに対する工具の相対運動軌跡は楕円となり、切削断面に周期的な変化が生じます。
⑤前回転時のワークの振動痕により、切削断面が周期的に変化します。
これら 5 つの状況は、切削抵抗に周期的な変化を引き起こし、F 位相が離れる > F 位相が近づく可能性があります。 このようにして、各振動サイクルにおいて、切削力によってワークピース (または工具) に加えられる正の仕事は、ワークピース (または工具) に加えられる負の仕事よりも常に大きいため、ワークピース (または工具) は次の結果を得ることができます。エネルギーを補給し、エネルギーを生成します。 自励振動。
3. 低周波振動対策
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低周波振動の場合、F相距離＞Fに近づくと主にY方向の振動による切削抵抗の変化により振動が発生します。
主に以下の4つの対策が講じられています。
①工具の主振れ角（μr角）が大きいほどFy力が小さくなり、振動が発生しにくくなります。 したがって、振動を除去または低減するには、工具主振れ角を適切に増加させる必要があります。
② 工具すくい角を適切に大きくすると Fy 力が減少し、振動を弱めることができます。
③工具の逃げ角が大きすぎたり、刃先が鋭すぎると工具がワークに食い込みやすくなり、振動が発生します。 工具が適切に不動態化されている場合、その逃げ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、振動が低減または除去されます。
④ 旋削加工時の工具先端位置が低すぎる（ワーク中心より下）、または旋盤での穴あけ加工時に工具先端位置が高すぎると、実際の工具先端のすくい角が減少し、後角が低下します。が増加し、振動が発生しやすくなります。
⑤ ツールホルダー系の剛性が負の場合、ワークに食い込みやすく振動が発生します。 したがって、旋削中に工具ホルダ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。
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旋削加工中に幅が広くて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。 切削断面が広く薄い場合、Y方向の振動により切削断面積や切削抵抗が大きく変化します。 したがって、この場合には振動が発生しやすくなる。 例えば、縦型工具で旋削加工を行う場合、切込み量が大きくなり送りが大きくなり、主振れ角が小さくなると切削部が広く薄くなり、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際は、速度の増加とともに切削抵抗が低下する中速域（炭素鋼切削の場合、速度範囲は30～50m/min）を避け、切り返し力を低減しつつ、回転速度を適度に大きくする必要があります。送り量を減らし、切込みを浅くすることも振動の抑制に役立ちます。
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低周波振動の主な原因は、ワークシステムとツールホルダーシステムの剛性不足です。 振動を除去または軽減するには、次の措置を講じることができます。
① 3 つ爪または 4 つ爪でワークをクランプする場合、断続切削による切削力の周期的変化やワークの傾きによる片切りによる振動を避けるため、ワーク回転中心と主軸回転中心の同軸誤差を最小限に抑えてください。 。 。
② 薄くて長く、変形、曲がり、振動が起こりやすいワークを加工する場合は、弾性チップや補助サポートを使用し、クーラントを追加してワークの熱膨張や変形を軽減してください。
③ワークをクランプする際、ワークを長く出し過ぎないようにしてください。 ワークの剛性が不足している場合には、センターフレーム、刃物台、コマ等の補助サポートを適切に使用し、ワークの剛性を高めてください。
④ チップを使用する際は、押付け力が強すぎてワークが曲がったり、押付け力が小さすぎてワークが振れたりしないように、チップとチップのテーパ穴がよく一致している必要があります。 また、心押し台スリーブの張り出しが長すぎないように注意してください。
⑤ 工作機械の主軸軸受すきまは、主軸の回転精度や剛性に直接影響します。 使用中に、クリアランスが大きすぎてベアリングの摩耗により剛性が不足していることが判明した場合は、ベアリングのクリアランスを調整し、予圧力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 中キャリッジと大キャリッジの間、および小刃物台と中キャリッジの間のダブテールガイドレールの接触を定期的に確認し、刃物台の移動時に振動が発生し、刃物台が這わないように、斜めストリップを調整して適切な隙間を維持してください。ツールレストシステム。
⑦角型ツールホルダーを回転させて工具を希望の位置に移動させるたびに、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て振動が発生するのを防ぐために、角型ツールホルダーを押して固定する必要があります。
