機床的振動及防治

樓岳燦，黃小明

（浙江凱達機床有限公司，浙江諸暨 311800）

0 引言

實際操作中，機床的整體振在所難免，而機床的整體振動會使其整體加工體系受到一定程度的干擾。引起機床振動原因有很多，因此對機床振動進行綜合性的防護相當(dāng)重要。為了全面了解機床振動的原因，需要根據(jù)設(shè)備的材料加工體系進行綜合性的防治。

1 機床振動振源的類別及本質(zhì)特征

從機床振動的特征看，在進行機床的整體控制體系分析中，需要采用多種不同的方式讓自由振動體系結(jié)構(gòu)得到初步保護。通常來說，機床的振動具有3種類特點。

1.1 自由振動

自由振動在振動結(jié)構(gòu)中十分常見。其主要的工藝特點是對固有的頻率點進行相應(yīng)的固點控制。但從另外一方面來看，其很容易受到初始階段的平衡干擾。因此，為了能夠使得其整體的彈性力得到相應(yīng)的恢復(fù)。在進行初始的運動中，需要對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化進行全面的體系分析。同時，在進行系統(tǒng)性的振動中，還要對機床的工部件的變化進行控制性的分析。這樣，在加工的過程中，其自由振動的變化也會存在一定的變化控制。

1.2 受迫振動

從受迫振動的體系來分析，在進行周期性的控制中，其整體的干擾控制率也會得到初步改善。因此，在進行機外源的主體應(yīng)用中，能夠?qū)⒏鞣N振動全部都傳給機床的內(nèi)部。這樣，其內(nèi)源振動體系也能得到相應(yīng)優(yōu)化，從而使機床的整體抗干擾能力得到相應(yīng)的改善。最終使得回轉(zhuǎn)零部件的控制效果更好。

在進行機床的平衡體系的控制中，需要對其零件的誤差變化進行相應(yīng)的沖擊控制。譬如機床在磨削時，電動機或者皮帶輪出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，其機床運行的穩(wěn)定性也會受到顯著影響。同時，機床的穩(wěn)定性也會逐漸地發(fā)生變化。這樣，在綜合性的治理下，其機床的性質(zhì)也會逐漸地發(fā)生變化。在多層次的振動控制中，其設(shè)備的控制體系也能在振動中得到相應(yīng)的改善。最終使得各個機床的零件能夠得到相應(yīng)的協(xié)調(diào)，使得機床的振動能夠得到良好的控制。1.3 自激振動

從自激振動的體系上來看，其在周期性的外力作用下，整體的內(nèi)部體系還未能得到全面改善。因此，在進行內(nèi)部的控制中，其外界的控制因素也會發(fā)生相應(yīng)改變。在自激的振動中，其外界的壓力也會逐步降低。這樣，在進行機床的整體磨削中，其砂輪的控制效果也會更加顯著。從而使得自激振動在進行工件的摩擦中發(fā)生一定的性質(zhì)變化。在機床的性質(zhì)選擇上，也能根據(jù)不符合標(biāo)準的摩擦體系進行結(jié)構(gòu)性的控制，最終使刀具的剛性需求發(fā)生一定改變，使得幾何角度的偏置體系也發(fā)生相應(yīng)的改變。一般情況下，其自激振動主要表現(xiàn)在以下2個方面。

（1）在機床的持續(xù)性運動過程中，其整體的激發(fā)振動的效果會更加明顯。同時，由于機械本源的抗拒，會使得自激振動發(fā)生停止。這樣，在能量的整體補充中，其干擾的能力會發(fā)生一定的改變。同時，在進行機理有效性的控制中，其機床同樣會具備一定的再生功能。

（2）當(dāng)機床在整體的運動中，其整體的能量變化也會發(fā)生多層面的變化。因此，在進行自振體系的控制中，需要對其設(shè)備的變化情況進行控制。在自激振動的多重作用下，其部件的切削厚度就會產(chǎn)生變化，造成機床切削力周期性發(fā)生變化，最終使得機床的振動影響擴大。

2 機床發(fā)生振動防治措施

機床的整體振動危害較大，所以需要從多個方面對機床的體系進行相應(yīng)控制，以降低振動的影響。同時，對于機床的振動來源需要根據(jù)其整體的應(yīng)力變化進行綜合性的體系控制。在進行外力沖擊的情況下，其機床的整體加工也會逐漸降低。因此，在進行多層面的體系控制中，同時為了能夠使得其整體的控制效果更佳，在進行主體的控制中，需要根據(jù)機床的變化情況，讓受迫的振動情況進行整體的自激防控。這樣，在多個防控層面的持續(xù)作用下，其機床的振動及防治效果才能更加顯著。

2.1 受迫振動的防治措施

受迫振動產(chǎn)生的原因很簡單，就是外界周期性干擾力對其產(chǎn)生作用而引起的，所以，要根除或者減小機床在運行中所產(chǎn)生的受迫振動，應(yīng)該找出對機床產(chǎn)生作用的振源，然后對振源進行分析研究，從而制定相應(yīng)的措施加以防治。

（1）首先，在主體的防御中，需要對其電子轉(zhuǎn)盤的變化進行集中性的控制。其轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)控制在600 r/min以上。同時，在裝置的自平衡控制上，其新的砂輪也能在修正的過程中進行二次平衡的實驗。這樣，在提升齒輪工作的平穩(wěn)性的同時，需要對其周期性的變化進行振動的沖擊控制。這樣，機床的振動幅度會在一定程度上縮減。最后，采用精密加工的工藝技術(shù)手段使得主體加工的機床結(jié)構(gòu)層次更加清晰。在進行工作及加工中的效果也會更為明顯。

（2）調(diào)整振源頻率。一般在進行振動的過程中，都會有一個頻率源。因此，當(dāng)其產(chǎn)生一定的頻率組的變化時?？梢詫ζ湎到y(tǒng)的固有頻率進行趨近值的控制。這樣，在多組頻率體系的持續(xù)作用下，其共振體系也會更加明顯，在數(shù)值的調(diào)整上，會具有一定等層次的數(shù)據(jù)變化。這樣，通過電機數(shù)值的改變，使得其機床的振動效果更加明顯。

2.2 采取隔振措施

為了使整體隔震效果更加顯著，在控制過程中需要對電機的旋轉(zhuǎn)因素進行明顯控制。同時，還要降低機床的整體震動。尤其是在柔性鏈接過程中，需要將電機與本身的振動相互分離，使振動器的控制效果更加明顯。這樣，當(dāng)機床發(fā)生振動時，其沖擊槽的控制效果也會更加明顯。尤其是在安裝厚度及橡皮膠的體系維護上，需要對機床進行隔離。也可以通過防振溝隔開機床基礎(chǔ)與地面的聯(lián)系，這樣能有效預(yù)防機床周邊的振源通過地面和基礎(chǔ)影響到機床。在最后階段，還要對三角皮帶拉力進行適當(dāng)調(diào)整，合理的皮帶長度能避免皮帶的擾動影響。

2.3 加強機械手的運動協(xié)調(diào)性

整體上說，機械手也是加強機械體系全面運動的重要指標(biāo)。在性機械手的控制中，需要對其整體變化進行全面控制。但由于機床有一定的復(fù)雜性，因此在使用中需要全面協(xié)調(diào)其機械手的體系結(jié)構(gòu)。

選擇機械手時，分由于機械手能實現(xiàn)的主要功能有手臂的上下、左右移動，機械手的夾緊、放松，所以采用普通的機械手。

3 機床的振動及防治措施的案例分析

3.1 機床的主要型號及功能特點

CA6140型臥式機床中主參數(shù)的折算值為40（折算系數(shù)是1/10），其主參數(shù)表示在床身導(dǎo)軌面上能車削工件的最大回轉(zhuǎn)直徑為400 mm。

機械手有啟動、上下左右移動、抓緊和放松的功能：啟動和停止由工作人員手動控制，移動和抓放可預(yù)先編好程序，啟動后按程序工作。在工作過程中，機械手按照流程向下移動、夾緊、向上移動、向右移動、再向下移動，放松再返回原點。工作人員按下啟動按鈕，按照圖1的機械手運動。依據(jù)要求機械手有手動式、自動式、回原點式3種動作形式。在自動式中，又可分為單步、單周期和持續(xù)動作3種動作形式。行程開關(guān)限制機械手的上下左右移動。

從圖1可以看出，機械手在進行主體性應(yīng)用中，需要對其工件進行全面加工。同時，在主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用加工中，還要對其進行性質(zhì)分析。這樣，在運動過程中就能較好地達到振動平衡，從而降低機床的振動影響。

3.2 機床振動帶來的影響

在進行工件的加工中，機床出現(xiàn)振動現(xiàn)象的主要原因是再生顫振。由機床刀具工件組成的加工系統(tǒng)是耗散系統(tǒng)，從而使得自動化運行失靈，只能完成手動性的零件加工。在這種方式下，機械手的下移、上移、右移、左移、夾緊、放松有6個按鈕。當(dāng)按下上移按鈕時，機械手通過第一個電機的正轉(zhuǎn)向上移動碰到上限位開關(guān)后停止。按下下移按鈕時，機械手通過第一個電機的反轉(zhuǎn)向下移動碰到下限位開關(guān)停止。按下左移按鈕時，機械手通過第二個電機正轉(zhuǎn)向左移動碰到左限位開關(guān)后停止。按下右移按鈕時，機械手通過第二個電機反轉(zhuǎn)向右移動碰到右限位開關(guān)后停止。按夾緊按鈕，機械手做夾緊動作，按放松按鈕，機械手做放松動作。

圖1 CA6140型臥式機床

3.3 機床振動的控制

在上次切削中，由于振動的原因殘留在加工表面的波紋，下次切削波紋時切削力會發(fā)生變化。切削過程中，切削系統(tǒng)由刀具和工件的作用力，與系統(tǒng)自身的位移延時反饋產(chǎn)生自激顫振。機械手從起始位置，機械手開始工作。在單步工作方式下，機械手在原點位置開始以自動循環(huán)的工序，當(dāng)按一次啟動按鈕，機械手做一步動作自動停止。在連續(xù)工作時，按下啟動按鈕，機械手按照“下移→夾物件（延時3 s）→上移→右移→下移→松開物件（延時3 s）→上移→左移”的順序從左向右依次循環(huán)傳送物件。當(dāng)按下停止按鈕時，機械手保持當(dāng)前的狀態(tài)。重新按下啟動時，機械手繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前動作。

4 結(jié)語

機床的振動防治工作十分重要，能夠使機床的整體加工效率得到相應(yīng)提高。同時，對于機械手的整體變化情況，其需要根據(jù)機床振動的體系層進行剖析。但是，在防治機床的振動中，還需要從實際出發(fā)，對多種不同的振動方式進行全面控制，如采用多種隔振措施、調(diào)整機床的運動方式等，從而使機床的振動防治效果更加明著。

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