激光切割卡盘高速旋转时抖动剧烈,动平衡失调和轴承老化都可能是重要原因,此外,还有其他因素也会导致这种情况,以下为你详细分析:
动平衡失调
1.卡盘安装不当
原因:在安装卡盘时,如果没有正确地对中或紧固,会导致卡盘在旋转时产生不平衡力。例如,卡盘与主轴之间的连接螺栓拧紧力矩不均匀,使得卡盘在主轴上的安装位置出现偏差,高速旋转时就会产生较大的离心力,从而引发抖动。另外,卡盘安装过程中若有杂物进入连接部位,也会影响安装精度,破坏动平衡。
表现:卡盘在高速旋转时,抖动的幅度较大且无明显规律,同时可能伴有异常的噪音。通过观察卡盘与主轴的连接部位,可能会发现螺栓松动或有杂物的迹象。此外,使用动平衡检测设备可以检测到卡盘的动平衡数据超出正常范围。
2.卡盘表面磨损或变形
原因:长期使用过程中,卡盘的表面会因与工件的摩擦、碰撞等原因出现磨损或变形。例如,卡爪的磨损会导致卡爪与工件的接触不均匀,使得卡盘在夹紧工件时受力不平衡。卡盘本体的变形也会改变其质量分布,破坏动平衡状态。另外,切割过程中的热影响也可能导致卡盘局部变形。
表现:卡盘在旋转时,抖动会随着转速的升高而加剧,且可能会出现周期性的抖动现象。检查卡盘表面,可以发现卡爪有明显的磨损痕迹,卡盘本体可能存在变形的部位。对卡盘进行动平衡检测,可发现不平衡量较大。
3.工件装夹不平衡
原因:当工件装夹在卡盘上时,如果工件本身的质量分布不均匀,或者装夹位置不正确,会导致卡盘与工件整体的动平衡失调。例如,工件的重心不在卡盘的旋转中心上,高速旋转时就会产生离心力,引起抖动。另外,装夹工件时如果没有将工件夹紧或夹紧力不均匀,也会使工件在旋转过程中发生位移,破坏动平衡。
表现:卡盘带动工件高速旋转时,抖动较为明显,且可能会出现工件振动的情况。通过重新装夹工件或对工件进行动平衡处理后,如果抖动情况得到改善,则说明是工件装夹不平衡导致的问题。
轴承老化
1.轴承磨损
原因:卡盘的轴承在长期高速旋转过程中,会受到交变载荷的作用,导致轴承内部的滚珠、滚道等部件逐渐磨损。此外,润滑不足、杂质进入轴承等因素也会加速轴承的磨损。例如,轴承润滑脂老化或干涸,会使轴承内部的摩擦增大,加剧磨损;如果有灰尘、金属屑等杂质进入轴承,会划伤滚珠和滚道表面。
表现:卡盘在旋转时,会发出异常的噪音,如“嗡嗡”声或“咔咔”声,且抖动逐渐加剧。通过检测轴承的间隙,可以发现间隙增大,轴承的旋转阻力也会增加。拆开轴承检查,可看到滚珠和滚道表面有明显的磨损痕迹。
2.轴承疲劳损坏
原因:长时间的高速运转会使轴承承受反复的应力作用,导致轴承材料产生疲劳裂纹。随着裂纹的扩展,最终会导致轴承的失效。另外,过载运行、频繁的启动和停止等因素也会加速轴承的疲劳损坏。例如,当卡盘在切割过程中承受过大的切削力时,会增加轴承的负荷,加速疲劳损坏。
表现:卡盘在旋转时,抖动会突然加剧,且噪音异常响亮。轴承可能会出现卡死的现象,导致卡盘无法正常旋转。通过对轴承进行探伤检测,可以发现轴承内部存在疲劳裂纹。
3.轴承装配问题
原因:如果轴承在装配过程中存在问题,如装配过紧或过松、装配位置不正确等,会影响轴承的正常工作。装配过紧会使轴承内部的游隙减小,增加摩擦和发热,加速轴承的损坏;装配过松则会导致轴承在旋转时产生轴向或径向的窜动,引起抖动。
表现:卡盘在旋转时,可能会出现轴向或径向的跳动,抖动较为明显。通过检查轴承的装配情况,可以发现轴承的安装位置不正确或轴承与轴、轴承座之间的配合间隙不符合要求。
其他因素
1.主轴精度下降
原因:主轴是卡盘的支撑部件,其精度对卡盘的旋转稳定性有重要影响。如果主轴的轴承磨损、主轴变形或主轴的装配精度下降,会导致主轴的旋转精度降低,从而使卡盘在高速旋转时抖动剧烈。例如,主轴轴承的磨损会使主轴的径向和轴向跳动增大,影响卡盘的旋转稳定性。
表现:卡盘在旋转时,抖动较为严重,且可能会出现卡盘与主轴之间的相对运动。通过检测主轴的精度,可以发现主轴的径向跳动和轴向窜动超出正常范围。
2.切削参数不合理
原因:在激光切割过程中,如果切削参数设置不合理,如切割速度过快、切割功率过大等,会使卡盘和工件受到较大的切削力,从而引起抖动。此外,切割过程中的振动也可能会传递到卡盘上,加剧卡盘的抖动。
表现:卡盘在切割过程中抖动明显,且随着切割参数的变化,抖动的幅度和频率也会发生变化。通过调整切削参数,如降低切割速度、减小切割功率等,如果抖动情况得到改善,则说明是切削参数不合理导致的问题。