機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施

李永斌

摘 要：機(jī)械振動在機(jī)械加工過程中是常見的。如果機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的頻率比較高，不僅會產(chǎn)生令人感到厭煩的噪音，降低生產(chǎn)效率，而且會影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，與此同時(shí)，會損壞加工工具。機(jī)械加工過程中機(jī)械振動在所難免，但是我們可以把振動降到最低，所以必須采取的有效措施，使機(jī)械振動的頻率最小化，不僅延長加工工具的使用壽命，而且可以提高加工效率。本文對機(jī)械加工過程中振動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其特征進(jìn)行了分析，并提出了針對性的解決措施，希望能為從事機(jī)械加工的人員提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；機(jī)械振動；解決措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.004

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展如春筍破土一般迅速。在機(jī)械生產(chǎn)過程中得到了非常廣泛的應(yīng)用，大大提高了加工效率，使我國制造業(yè)的發(fā)展提供了便利的條件。然而機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的問題需要解決，因?yàn)闄C(jī)械振動頻率會造成加工產(chǎn)品的精度。因此針對機(jī)械加工中的振動現(xiàn)象必須引起足夠的重視，提高產(chǎn)品加工的精密度和準(zhǔn)確度，減少機(jī)械加工過程中機(jī)械的振動頻率是機(jī)械加工作業(yè)需要解決的問題之一。

1 機(jī)械加工過程中振動的分類

機(jī)械加工過程中振動主要就是有下面三點(diǎn)，首先就是強(qiáng)迫振動。強(qiáng)迫振動主要是在機(jī)械加工過程中受到有規(guī)律的外力的作用出現(xiàn)的一種振動，這是系統(tǒng)被迫產(chǎn)生的振動。強(qiáng)迫振動可以分為機(jī)內(nèi)振源和機(jī)外振源振動。其次就是自由振動。

當(dāng)系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為自由振動。最后就是自激振動。自激振動的產(chǎn)生主要是系統(tǒng)在工作是本身的振動產(chǎn)生的外力，這種外力的產(chǎn)生也會一想到其它工作部位的振動。

2 機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的原因

機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的振動主要可以分為強(qiáng)迫振動、自由振動和自激振動，具體的原因分析如下：

2.1 強(qiáng)迫振動的原因

在進(jìn)行削磨的過程中，皮帶和電動機(jī)產(chǎn)生的相互作用力，會產(chǎn)生機(jī)械振動。不同規(guī)格的皮帶和電動機(jī)，產(chǎn)生作用力引發(fā)的震動頻率的大小是不一樣的。強(qiáng)迫振動如果較大會影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，在加工產(chǎn)品的過程中精度會降低，這樣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品會達(dá)不到精細(xì)的程度。這種振動的影響因素很多，在解決這類振動問題時(shí)，要考慮的面面俱到，這樣才能使強(qiáng)迫振動降到最低。強(qiáng)迫振動主要包括系統(tǒng)內(nèi)部和外部兩個(gè)方面原因，內(nèi)部因素的影響有地基振動和液壓部分。外部因素的影響主要包括三個(gè)方面：首先。由于系統(tǒng)工作會產(chǎn)生離心力，會使工件會失衡從而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動現(xiàn)象。其次，如果系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)存在問題，在工作過程中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干擾力，在機(jī)械加工過程中也會導(dǎo)致強(qiáng)制振動。最后，機(jī)械加工過程如果存在間斷性。加工部件互出現(xiàn)晃動，相互作用力的出現(xiàn)，最終也會導(dǎo)致強(qiáng)迫振動。

2.2 自由振動的原因

自由運(yùn)動對機(jī)械加工的產(chǎn)品影響比較微小。例如：用機(jī)械對產(chǎn)品進(jìn)行切削的過程中，由于產(chǎn)品材料硬度不是特別均勻或工件表面比較粗糙，機(jī)械就會發(fā)生自由振動，由于阻尼作用產(chǎn)生，振動會迅速降低，所以在機(jī)械加工過程中對產(chǎn)品的影響很小。但是自由振動在一定條件下會轉(zhuǎn)化為自激振動，這樣就會使得機(jī)械在加工過程中振動的頻率迅速上升，為了避免轉(zhuǎn)化為自激振動，也不可完全忽視自由振動。

2.3 自激振動的原因

自激振動產(chǎn)生的原因很多，但主要有四個(gè)方面。第一，在機(jī)械加工過程中，加工的產(chǎn)品由于系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的操作，會掉落一些產(chǎn)品的碎屑。如果不及時(shí)清理出這些產(chǎn)品碎屑，時(shí)間越長，碎屑的數(shù)量會越積越多，會對后續(xù)加工的產(chǎn)品會產(chǎn)生阻礙，加大造成摩擦，從而引起自激振動；第二，如果加工的材料本身就存在問題，那么在加工過程中，會影響加工的效果。不僅會使產(chǎn)品加工增加難度，也會損害加工設(shè)備，造成加工零部件性能變差，那么在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生自激的振動；第三，機(jī)械加工設(shè)備在沒有加工產(chǎn)品前挑食的不是太好，使得個(gè)別加工零件之間連接不緊密，也會產(chǎn)生自激振動；第四，加工的產(chǎn)品與機(jī)床不匹配，如刀片過長，而機(jī)床是小型的，那么就不能負(fù)擔(dān)起長的刀片，在加工生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生自激的振動。自激振動的產(chǎn)生是對產(chǎn)品的加工影響最大的因素。因此，解決這種振動是提高機(jī)械在產(chǎn)品加工的精度和質(zhì)量的前提條件。

3 機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的解決措施

自由振動對機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的印象比較小，所以下文主要介紹強(qiáng)迫振動和自激振動的解決措施。

3.1 強(qiáng)迫振動的解決措施

在機(jī)械加工過程要想降低強(qiáng)迫振動出現(xiàn)的頻率，就要找到引發(fā)強(qiáng)迫振動的原因，對癥下藥才能解決根本問題。首先，降低激振力。在機(jī)械加工過程中存在不平衡問題，這就會導(dǎo)致激振力的產(chǎn)生。要想降低不平衡問題對系統(tǒng)的影響。首要要保證砂輪、刀盤以及電動轉(zhuǎn)子等高轉(zhuǎn)速的元件的平衡性，確保在加工過程中平衡性。其次，外來設(shè)備工作時(shí)的振動也會影響本設(shè)備的振動。在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，設(shè)備之間的間距要和理，并用防震的材料是設(shè)備之間進(jìn)行隔離，這樣就可以有效降低外來振動對設(shè)備的影響。最后，提高系統(tǒng)阻尼的系數(shù)。提高阻尼可以在機(jī)床的主軸上安裝阻尼器、在支承件上安裝混凝土等阻尼材料。

3.2 自激振動的解決措施

自激振動是由系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，因此要從系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建的優(yōu)化著手解決自己振動問題。在機(jī)械加工過程中，根據(jù)機(jī)械加工條件的不同，合理地選擇合切削量和速度，合理選擇刀具的型號，都能夠有效的減小甚至消除自激振動的發(fā)生頻率，也可以延長機(jī)械刀具的使用壽命。

4 結(jié)語

總而言之，機(jī)械加工過程中機(jī)械振動在加工生產(chǎn)過程中是一種比較常見的現(xiàn)象。引起機(jī)械振動的原因要有強(qiáng)迫振動、自由振動和自激振動。而自由振動對機(jī)械振動的影響比較微小，所以在解決機(jī)械振動的問題上，要從強(qiáng)迫振動和自激振動上入手。尋找合理的方式，是提高產(chǎn)品效率和質(zhì)量的保證，對機(jī)械加工有重要的意義。

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