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行业知识

激光专用卡盘在加工时抖动,是卡盘平衡度欠佳还是设备共振问题?

2025-02-18

激光专用卡盘在加工时抖动,卡盘平衡度欠佳与设备共振都可能是引发该问题的原因,此外还有其他因素也会导致卡盘抖动,以下为你详细分析:

卡盘平衡度欠佳

1.卡盘制造精度问题

原因:在卡盘制造过程中,如果加工精度不达标,会导致卡盘本身的质量分布不均匀。例如,卡盘的卡爪在铸造或机械加工时尺寸偏差较大,或者卡盘体的内部结构存在缺陷,使得卡盘在旋转时产生不平衡力,进而引发抖动。

表现:卡盘在空载旋转时就会出现明显抖动,且抖动频率相对固定。使用动平衡测试仪检测卡盘,可发现其不平衡量超出允许范围。

2.卡盘装夹不当

原因:在将卡盘安装到设备主轴上时,如果安装方法不正确,如安装面不清洁、安装螺栓拧紧力矩不均匀等,会导致卡盘与主轴的同轴度偏差较大,从而使卡盘在旋转时产生抖动。此外,卡盘在装夹工件时,如果工件的定位不准确或者夹紧力不均匀,也会破坏卡盘的平衡,引发抖动。

表现:安装卡盘后,通过百分表检测卡盘的径向跳动和端面跳动,若跳动值超出正常范围,说明卡盘装夹存在问题。在装夹工件后,若抖动明显加剧,且随着工件的旋转位置变化,抖动程度有所不同,进一步表明装夹不当导致了卡盘不平衡。

3.卡盘磨损

原因:长时间使用后,卡盘的卡爪、导轨等部件会出现磨损。卡爪磨损后,其与工件的接触面积和接触压力发生变化,导致夹紧力不均匀;导轨磨损则会影响卡盘的运动精度,使卡盘在旋转时出现摆动,破坏平衡,引发抖动。

表现:观察卡盘的卡爪和导轨,可发现明显的磨损痕迹,如卡爪表面的划痕、导轨的磨损凹槽等。卡盘在加工过程中抖动逐渐加剧,且随着使用时间的增加,抖动问题愈发严重。

设备共振问题

1.设备固有频率与激振频率接近

原因:激光加工设备在运行过程中,会产生各种频率的振动,如主轴旋转、激光发射等产生的振动。当这些激振频率与卡盘或整个设备的固有频率接近或相等时,就会引发共振现象。例如,主轴的旋转频率与卡盘的固有频率接近,在主轴旋转时,卡盘就会因共振而产生剧烈抖动。

表现:卡盘抖动的幅度会随着设备运行参数的变化而发生显著变化,尤其是当激振源的频率接近固有频率时,抖动幅度会急剧增大。通过振动测试仪检测设备的振动频率,分析是否存在与卡盘固有频率相近的激振频率。

2.设备结构设计不合理

原因:如果激光加工设备的结构设计不合理,如设备的刚度不足、支撑结构不稳定等,会降低设备的固有频率,增加共振的可能性。例如,设备的床身、立柱等主要结构件的壁厚过薄,或者连接部位的刚性不足,在受到外界激振力时,容易产生较大的变形和振动,进而引发卡盘抖动。

表现:不仅卡盘抖动,设备的其他部位也可能出现明显的振动。在设备运行时,能听到异常的振动噪声。对设备结构进行模态分析,可发现设备的固有频率较低,且存在容易引发共振的薄弱环节。

其他因素

1.切削参数选择不当

原因:在激光加工过程中,切削参数如切削速度、进给量、切削深度等选择不当,会产生较大的切削力,从而引起卡盘抖动。例如,切削速度过高,会使工件受到的离心力增大,增加卡盘的负荷;进给量过大,会导致切削力突然增大,使卡盘产生振动。

表现:当调整切削参数时,卡盘抖动情况会发生明显变化。如降低切削速度或减小进给量后,抖动减轻,说明切削参数选择不当是导致抖动的原因之一。

2.环境因素影响

原因:加工环境的振动、温度变化等因素也可能影响卡盘的稳定性。例如,加工车间附近有大型机械设备运行,其产生的振动会传递到激光加工设备上,引起卡盘抖动。此外,温度的剧烈变化会导致卡盘和设备部件的热胀冷缩,影响其精度和配合间隙,进而引发抖动。

表现:当外界环境振动源工作时,卡盘抖动加剧;在温度变化较大的时间段内,卡盘抖动情况也会有所不同。通过监测环境振动和温度变化,结合卡盘抖动情况进行分析,可判断环境因素对卡盘抖动的影响。

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