機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施探討

[摘 要] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)規(guī)模越來越大，如今我國已經(jīng)是世界第二大經(jīng)濟(jì)體。我國的工業(yè)為經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了不竭的動力。在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械生產(chǎn)加工是必要環(huán)節(jié)。機(jī)械加工質(zhì)量和效率直接影響到企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的好壞以及生產(chǎn)效率的高低，對工業(yè)企業(yè)的生存和發(fā)展具有重要的影響。因此，需要加強(qiáng)對機(jī)械運(yùn)作質(zhì)量和運(yùn)作效率的控制，防止機(jī)械出現(xiàn)故障，保障企業(yè)安全穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)。機(jī)械加工過程中，一般比較常見的問題是機(jī)械的振動，機(jī)械振動過大對生產(chǎn)產(chǎn)品的表面和內(nèi)質(zhì)都會造成重要影響。另外，由于機(jī)械的振動，可能會導(dǎo)致機(jī)械各部件之間產(chǎn)生偏移，繼而導(dǎo)致機(jī)械的損壞，嚴(yán)重情況下還可能造成安全隱患。因此，對于機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的相關(guān)研究十分有意義，必須尋找出產(chǎn)生振動的原因，尋求最佳解決措施。

[關(guān) 鍵 詞] 機(jī)械加工；機(jī)械振動；成因；解決措施

[中圖分類號] G718 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）17-0030-02

一般來看，機(jī)械振動在機(jī)械生產(chǎn)過程中似乎比較常見，但是實(shí)際上，機(jī)械振動也分為多種類別，有的機(jī)械振動是正常存在的，對機(jī)械生產(chǎn)過程的影響相對較小，而有的機(jī)械振動意味著存在故障因素，可能會對生產(chǎn)造成潛在的威脅和直接的影響。機(jī)械振動主要可以分為受迫振動、自激振動和自由振動三種類型。其中，自由振動是由于初始干擾力的作用而破壞系統(tǒng)平衡，靠彈性恢復(fù)力維持的振動。因?yàn)樽枘峥偸谴嬖谟谙到y(tǒng)中，會使得自由振動迅速衰減，因此，自由振動對機(jī)械加工產(chǎn)生的影響并不大。相對來說，自激振動與受迫振動都為不衰減振動，能對機(jī)械加工產(chǎn)生重大影響。由此，我們對機(jī)械振動進(jìn)行針對性解決措施探討之前，必定要先分析清楚，該機(jī)械振動是屬于哪一種振動類型，每一種振動類型又都是由于什么原因產(chǎn)生的，會造成什么樣的后果等等。

一、機(jī)械加工振動產(chǎn)生的原理分析

（一）受迫振動

受迫振動屬于不衰減振動，受外界周期性的干擾力影響。受迫振動出現(xiàn)的原因要進(jìn)行綜合的分析，包括刀具、機(jī)床以及工件三個方面分析。比如在機(jī)械的刀具上，進(jìn)行切削時，由于齒比較多，可能會存在一些誤差，繼而引發(fā)振動出現(xiàn)。再比如在工件上，如果表面存在斷斷續(xù)續(xù)或者軟硬程度不同的情況，那么在生產(chǎn)加工過程中也同樣會出現(xiàn)振動。

（二）自激振動

所謂機(jī)械的自激振動，其出現(xiàn)的原因是在加工過程中，機(jī)械切削會產(chǎn)生周期性的變化，并且周期性會越來越強(qiáng)，從而使被阻尼作用所消耗的能量從振動系統(tǒng)中得到了補(bǔ)充，這種振動即為自激振動。

（三）自由振動

所謂自由振動，一般是機(jī)械系統(tǒng)受外力干擾，消除外力后系統(tǒng)會形成衰減性的振動。因?yàn)橐恍┡既灰蛩貢に囅到y(tǒng)發(fā)生作用，破壞系統(tǒng)平衡，自由振動僅靠彈性恢復(fù)力維持振動。這類振動會在工藝系統(tǒng)的阻尼作用下很快衰減。

二、機(jī)械加工中振動的危害

機(jī)械在加工過程中發(fā)生振動當(dāng)然會產(chǎn)生不同程度的危害，產(chǎn)生危害的對象具有多樣化的特征。比如可能對工件的質(zhì)量、對機(jī)床及工裝夾具、對切削刀具、對生產(chǎn)效率、對操作環(huán)境等都會產(chǎn)生一定程度的危害。

（一）對工件質(zhì)量的危害

加工過程中的機(jī)械振動，最直接的危害就是使加工表面的質(zhì)量降低，可能會導(dǎo)致加工表面的粗糙程度加大，或者出現(xiàn)一些紋路瑕疵。由于機(jī)械的振動，還有可能進(jìn)一步使得刀具與工件之間發(fā)生位移。在這種情況下，如果是對一些精度要求很高的工件進(jìn)行加工，那么明顯會加大危害，達(dá)不到預(yù)期精度。

（二）對機(jī)床及工裝夾具的危害

振動使機(jī)床及夾具的運(yùn)動元件之間松動，間隙增大，加快了機(jī)床及夾具零件的磨損，造成機(jī)床及夾具精度下降，影響切削質(zhì)量，降低機(jī)床及夾具的使用壽命。嚴(yán)重時甚至造成重大安全事故。

（三）對切削刀具的危害

由于振動的產(chǎn)生，影響刀具的正常切削條件，使刀具承受交變切削力的作用，切削熱增加，進(jìn)而加快了刀具的磨損，甚至?xí)鹎邢魅械谋懒?，大大降低了刀具的使用壽命?/p>

（四）對生產(chǎn)效率的影響

為了避免工藝系統(tǒng)劇烈的振動，不得不降低切削用量，如采用較低的轉(zhuǎn)速和切深等。同時，由于降低了刀具的使用壽命，頻繁換刀、磨刀，使生產(chǎn)效率下降。

（五）對操作環(huán)境的危害

因振動會產(chǎn)生刺耳的噪聲，使操作者的身心健康受到損害，降低了工作效率。

三、機(jī)械加工振動的主要防治措施

通過以上研究得知，機(jī)械加工工程中產(chǎn)生的振動類型中，自由振動對加工程序的危害基本可以忽略，那么我們主要提出解決其他兩種振動的措施，即自激振動和強(qiáng)迫振動。

（一）有效控制自激振動的方法與途徑

進(jìn)行自激振動控制的途徑通常有三條：第一條：通過對振型剛度比的合理調(diào)整達(dá)到目的。根據(jù)振型原理可知，各振型剛度比及其組合也能影響到工藝系統(tǒng)的振動。因此，我們可以對這兩者之間的關(guān)系進(jìn)行一定的調(diào)整，以此降低振動。第二條：提升機(jī)械的工藝系統(tǒng)。機(jī)械振動相關(guān)的工藝系統(tǒng)主要是機(jī)床，因此，要不斷提升機(jī)床的抗振性能?？梢栽跈C(jī)床的裝配環(huán)節(jié)加強(qiáng)裝配質(zhì)量，還可以強(qiáng)化一些零部件的頻率，達(dá)到機(jī)床抗振性的提高。第三條是合理使用一些減振的裝置。隨著我國科學(xué)研究的進(jìn)步，減振裝置也越來越先進(jìn)，臂長常用的減振裝置有動力吸振器和擊式吸振器，都能夠減小振動，達(dá)到客觀的應(yīng)用效果。

（二）有效控制強(qiáng)迫振動的方法與途徑

進(jìn)行強(qiáng)迫振動控制的有效途徑通常也有三條：第一條，實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)剛度和阻尼的提升。提高工藝系統(tǒng)的剛度及增大阻尼是提高系統(tǒng)的抗振能力的有效措施。不斷增強(qiáng)連接處的部件接觸剛度，減小滾動軸承的間隙。另外，通過使用內(nèi)阻尼比較大的材料所制造的一些零件也可以效果減振。第二條，通過消除或最大限度地減少來自振源的激振力。較高速旋轉(zhuǎn)的一些零件，應(yīng)該在修整前與修整后經(jīng)過至少兩次平衡。還要對齒輪的裝配精度與制造精度嚴(yán)格要求，可以通過齒輪工作的平穩(wěn)性提升，來控制由于周期性沖擊導(dǎo)致的振動，減少噪聲。此外，提升滾動軸承的裝配及制造精度，減低由滾動軸承自身缺陷引起的振動或選用厚薄均勻、長短一致的傳動帶等都可有效減少振動。第三條，合理采用相關(guān)的隔振措施來減少震動。通過采用柔性連接機(jī)床的床身與電機(jī)以控制電機(jī)自身的振動，通過液壓緩沖裝置的應(yīng)用，可以有效控制部件在換向時的沖擊。另外，通過木材等使機(jī)床和地基相互隔離，將設(shè)備的基礎(chǔ)與地面的聯(lián)系通過防振溝進(jìn)行隔離，從而有效控制周圍的振源以地面及基礎(chǔ)為媒介傳給機(jī)床本身。

總而言之，機(jī)械振動在加工生產(chǎn)過程中是一種比較常見的現(xiàn)象，有的振動不會造成太大影響，而有的振動，本身是由于機(jī)械故障所產(chǎn)生的，需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢查和分析，明確問題來源，尋求最佳的解決措施。降低振動的方式多樣化，可以從多個方面入手，降低機(jī)械振動，保障工件質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。

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