数控加工中刀具震颤是如何发生的机械

刀具震颤需要对受迫振动和自激振动作出区分，受迫振动是常态，不会导致大问题的出现，而自激振动，俗称颤振，是加工时几个最主要的破坏问题之一。

在预测与预防震颤发生上，虽然刀具材料不断改进、机床经济高效的设计并使用更多轻量化部件以及摩擦负面效应的持续减少，但是，颤振仍然是影响精度的因素之一。

震颤主要影响是会让表面质量变得更差，刀具磨损加剧以及机床某些部件寿命降低。从经济角度看，颤振导致能耗和物耗增加。而减少这些耗费往往又牺牲了生产时间、切削能力和生产率。

刀具震颤本质上源于再生效应。从静态观点看，铣削刀具产生不可预测的波动，由此带来微小振动，进而引起切削表面不规则变化，进而引发了这种物理现象。后一个刀齿的切深也同样因这种振动而发生变化，而且前一个刀齿切削后留下的波纹状表面也会对后一个刀齿的切深产生影响。取决于前后切程的间隙，切深随加工进程呈指数倍增大。这种情形下，切深的增大使得切削力增加，进而又加剧了振动，使切削失稳。

这一切削过程十分复杂，由多种原因造成，这些因素包括刀具本身、工件材料、切削参数以及整个系统的动态性，涉及到机床、刀具和工件结构。在某些情况下，机床驱动系统的控制参数也会影响切削过程的稳定性。

因此对于具体的某个机床、工件和刀具，颤振会因某些状况而增大，然后在达到平衡状态。这就是稳态图重要的原因，基于不同的切削状态来描述过程的稳定性。一方面，这些图表显示针对具体加工的最优切削速度，但是另一方面，根据图表对失稳加工过程作定性分析，则是选择最佳方式来抑制颤振的关键因素。