機(jī)械加工振動的成因及改善措施分析

龍正東

（貴州理工學(xué)院 550000）

摘要：在機(jī)械加工中，振動現(xiàn)象會直接影響被加工工件的表面質(zhì)量，影響實(shí)際的生產(chǎn)效率，同時(shí)，還會損壞切削刀具，直接造成噪聲污染。所以，針對機(jī)械加工過程中出現(xiàn)機(jī)械振動的成因分析，并且通過相應(yīng)的措施，就能夠抑制機(jī)械振動的出現(xiàn)。所以，本文在分析機(jī)械加工振動成因之后，通過有效的措施，希望可以將振動出現(xiàn)的現(xiàn)象減少，為今后的機(jī)械加工提供一點(diǎn)淺薄的意見。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；加工；振動

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工之中數(shù)字化控制技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，其存在高速、高效以及智能化控制等諸多優(yōu)勢。但是在機(jī)械加工之中，因?yàn)楣ぜ偷毒咧g周期性的往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)致機(jī)械振動的出現(xiàn)是不可避免的，一旦出現(xiàn)振動，就會降低加工零部件的精準(zhǔn)度，直接影響生產(chǎn)率。隨著工業(yè)迅猛發(fā)展，對于機(jī)械加工工件的精準(zhǔn)度要求逐漸提升，而在控制機(jī)械加工工件精度的時(shí)候，機(jī)械加工振動降低就成為首要措施。

一、機(jī)械加工振動產(chǎn)生的原理分析

（一）受迫振動

受迫運(yùn)動本身屬于不衰減振動，會直接受到外界周期性干擾的影響。受迫振動出現(xiàn)的原因需要進(jìn)行綜合性的分析，其中要考慮工件、刀具以及機(jī)床等。如，在機(jī)械刀具中開展切削，由于齒多，難免會出現(xiàn)誤差，這樣就會引發(fā)振動。載入，如果工件的表面軟硬度不一樣或者是斷斷續(xù)續(xù)，這樣也會導(dǎo)致生產(chǎn)加工之中出現(xiàn)振動現(xiàn)象[1]。

（二）自激振動

機(jī)械自激振動出現(xiàn)的原因主要是因?yàn)闄C(jī)械加工之中，機(jī)械的切削會導(dǎo)致周期性變化的出現(xiàn)，并且周期性的變化會逐漸的增強(qiáng)，這樣就需要從振動系統(tǒng)之中補(bǔ)充阻尼作用所消耗的能量，這一種振動就稱之為自激振動。

（三）自由振動

自由振動主要是在機(jī)械系統(tǒng)受到外力干擾的時(shí)候，當(dāng)外力消除，就會形成衰減性的振動。因?yàn)橐恍┡既灰蛩?，會直接作用在工藝系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)的平衡，而自由振動只能夠依靠彈性本身的恢復(fù)力來維持振動，這樣就會導(dǎo)致在工藝系統(tǒng)的阻尼作用下，這一類型的振動出現(xiàn)大幅度的衰減。

二、機(jī)械加工中機(jī)械振動出現(xiàn)的原因

（一）強(qiáng)迫振動

強(qiáng)迫振動作為機(jī)械加工主要的振動形式，在機(jī)械加工之中也是最常見的一種振動方式。強(qiáng)迫振動形成的原因需要從內(nèi)外部兩個(gè)方面去分析，其內(nèi)部的成因主要包含：第一，機(jī)床本身的不平衡問題，整體的離心力就成為擁有周期特點(diǎn)的作用力，一般來說，主要是在皮帶、卡盤以及電機(jī)回轉(zhuǎn)不平衡的時(shí)候出現(xiàn)。第二，機(jī)床的傳動性零件本身會有缺陷存在，進(jìn)而出現(xiàn)周期性的船動力引發(fā)強(qiáng)迫振動。如，軸承零件松動，刀架安裝不穩(wěn)定，安裝境地低等都很容易引發(fā)這一類問題。第三，切削不均性，也是強(qiáng)迫振動出現(xiàn)的主要原因。從外部因素來看，地基的振動也會引發(fā)強(qiáng)迫振動。一般來說，在沖壓機(jī)械之中比較常見，其劇烈的地基振動會引發(fā)更進(jìn)一步的強(qiáng)迫振動。強(qiáng)迫振動對于加工工件以及機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的影響較大，需要河外的關(guān)注[2]。

（二）自激振動

在機(jī)械加工工程中，自激振動也是常見的形式，其出現(xiàn)的原因：第一，針對切削加工而言，刀具和切屑、刀具和工件之間會產(chǎn)生摩擦力，從而引發(fā)自激這弄懂。第二，工件的材料本身存在布局運(yùn)行，其軟硬度的差異，導(dǎo)致刀具有可能引發(fā)崩刀的問題，最終引發(fā)自激振動。第三，刀具本身在安裝過程中，其剛性交差，這樣很容易引發(fā)刀桿的振動，進(jìn)而出現(xiàn)自激振動。第四，由于細(xì)長軸本身的剛性較低，一旦需要進(jìn)行細(xì)長軸加工的時(shí)候，就可能在工件的表面形成波紋或者是錐度，進(jìn)而引發(fā)自激振動。第五，由于存在積屑瘤，其本身的存在極不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無，再加上刀具的前角和切削層的橫截面積之間并非恒定不變，所以就可能造成自激振動。另外，因?yàn)榍邢髁窟x擇不合適，進(jìn)刀量不合理，也可能引發(fā)自激振動。

三、機(jī)械加工振動的主要防治措施

（一）減少強(qiáng)迫振動的措施

出現(xiàn)強(qiáng)迫振動控制途徑包含：第一，工藝系統(tǒng)剛度和阻尼的提升。通過提升工藝系統(tǒng)剛度，增大阻尼，就可以將系統(tǒng)抗振能力提高。增強(qiáng)連接部位部件的接觸剛度，減小滾動軸承的間隙。另外，通過使用內(nèi)阻相對較大的材料，所制造出來的零件也可以起到一定效果的減振。第二，將來自振源的激振力消除或者是進(jìn)行最大限度的減少。對于較高轉(zhuǎn)速的零件，應(yīng)該在修整之前以及修整之后進(jìn)行兩次的平衡。同時(shí)嚴(yán)格的要求制造精度和齒輪的裝配精度，通過提升齒輪的平穩(wěn)性，就可以控制因?yàn)橹芷谛詻_擊而出現(xiàn)的振動，進(jìn)而控制噪聲。另外，通過軸承制造精度和裝配精度的提升，就可以減少自身缺陷所引發(fā)的振動。第三，利用有效的隔振措施來避免振動。利用柔性連接機(jī)床的電機(jī)和床身，就可以對電機(jī)的自身振動進(jìn)行控制，利用液壓緩沖裝置，就可以在換向時(shí)，減少部件的沖擊。此外，通過木材，就可以確保地基和床身相互隔離，這樣也可以利用防振溝來進(jìn)行隔離，從而有效打開通知周邊的振源，避免將基礎(chǔ)或者是地面作為媒介傳遞給機(jī)床本身。

（二）減少自激振動的措施

出現(xiàn)自激振動主要是因?yàn)榍邢鬟^程中工藝系統(tǒng)的內(nèi)部問題。所以，針對自己振動的控制，就需要從切削用量、刀具幾何參數(shù)等多個(gè)方面來進(jìn)行合理的控制。

第一，合理的選擇切削用量。切削用量指的是切削深度、切削速度以及進(jìn)給量的總稱。切削速度會直接影響刀具壽命。切削速度提高，就增高切削溫度，縮短刀具使用壽命，不同的工件，其切削速度需要針對性的調(diào)整。第二，合理選擇刀具的幾何角度。在幾何角度之中，基本角度包含了正交平面之中的前角與后角；在基面之中的主偏角以及副偏角；在切削平面之中的刃傾角。不同的測量面，對于前角以及后角都可以進(jìn)行定義。如，切深平面、正交平面、法平面，進(jìn)給平面之中都會有前角和后角的相互對應(yīng)。

對于阻尼器的應(yīng)用，需要認(rèn)識阻尼器本身是通過液體或者是固體的阻尼，從而將振動的能量消耗掉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減振處理。阻尼器本身的減振效果與行程大小以及運(yùn)動速度的快慢有著直接的關(guān)系。運(yùn)動越快，運(yùn)行的形成越長，其所具有的減振效果越佳。一般來說，在振動體運(yùn)動量最大的地方就可以安裝阻尼器。對于吸振器的應(yīng)用，需要認(rèn)識到吸振器包含了動力式和沖擊式兩個(gè)方面：動力式主要是利用彈性元件，這樣就可以在系統(tǒng)之上連接一個(gè)附加的質(zhì)量塊，通過附加質(zhì)量的動力作用，就可以將振動降低；沖擊式吸振器是在殼體之內(nèi)自動沖擊質(zhì)量塊同一個(gè)與振動系統(tǒng)剛性連接的殼體相互組成的。在機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生振動之后，通過物體的往復(fù)運(yùn)動，就可以將其振動能量消除，進(jìn)而達(dá)到減少振動的目的[3]。

四、結(jié)語

總而言之，在機(jī)械加工之中，出現(xiàn)機(jī)械振動的影響因素很多。在進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)時(shí)，機(jī)械加工是核心關(guān)鍵，同時(shí)也是機(jī)械生產(chǎn)的基礎(chǔ)所在。為了滿足機(jī)械加工的質(zhì)量要求，減少機(jī)械振動，避免對機(jī)械加工產(chǎn)生直接的影響，對于機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展有著重要的推動作用。在進(jìn)行機(jī)械加工的時(shí)候，需要從多個(gè)角度去分析，這樣才能確保解決措施更加的完善。另外，配合上新型的科學(xué)技術(shù)的優(yōu)化，以及機(jī)械加工系統(tǒng)的完善，就可以幫助機(jī)械加工提升其質(zhì)量和效果。當(dāng)然，從安裝方面入手，也有利于零件組件精密度的提升，這樣就可以避免缺陷的出現(xiàn)，同時(shí)還可以降低裝配的誤差，從而避免因?yàn)樯a(chǎn)零件和裝配零件對于機(jī)械加工帶來的振動干擾。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮旭.機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（31）：161.

[2]馬海彥.機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（16）：281.

[3]孫海峰.機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施[J].科技與企業(yè)，2016（08）：219.