機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因與解決對策

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)也隨之發(fā)展。在機(jī)械加工過程中，因?yàn)槟承┰驒C(jī)械會出現(xiàn)振動的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品加工的質(zhì)量和進(jìn)度大大降低。因此，為了提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和加快進(jìn)程，要采取相應(yīng)的解決對策。本文主要針對機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因進(jìn)行系統(tǒng)的分析，并提出有效的解決對策。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；振動原因；解決對策

中圖分類號：TH161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0284-01

在機(jī)械加工過程中，常常出現(xiàn)機(jī)械振動現(xiàn)象，對于機(jī)械振動的產(chǎn)生原因也是多方面的。機(jī)械加工產(chǎn)品與機(jī)械之間，經(jīng)過長期不停歇的運(yùn)作很容易產(chǎn)生振動的現(xiàn)象。在機(jī)械加工過程中，一旦出現(xiàn)振動現(xiàn)象，將會帶來較大的危害和影響。一方面大大降低了機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量，生產(chǎn)出殘次品的概率增大，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。另一方面會嚴(yán)重影響機(jī)械加工的效率與進(jìn)度，無法在限定時間內(nèi)完成工作量。因此，針對在機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的現(xiàn)象，需要對其進(jìn)行全面的分析，并采取合理且有效的對策。

1 機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的類型和成因

在機(jī)械加工過程之中，為了提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和加快進(jìn)程，對機(jī)械振動必須進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，了解和掌握其分類和成因。

1.1 自由振動

在機(jī)械對產(chǎn)品加工過程中，最常見且最為簡單的振動類型就是自由振動。機(jī)械出現(xiàn)自由振動的原因大多是機(jī)械在對產(chǎn)品進(jìn)行加工時，切削力產(chǎn)生的波動而引起的，或是機(jī)械對產(chǎn)品加工中，受到外部力的影響從而引起的。機(jī)械在自由振動過程中，通常會逐漸減弱，因此，自由振動對機(jī)械加工過程中產(chǎn)品加工的影響不大，但是要考慮到一個問題，就是自由振動會導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)生自激振動。

1.2 自激振動

自激振動是指機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)的高頻率劇烈振動。自激振動產(chǎn)生的原因通常有以下幾點(diǎn)：①機(jī)械在對產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)加工時，刀具與產(chǎn)品之間的摩擦力在較短時間內(nèi)發(fā)生巨大的變化，從而引起自激振動。②機(jī)械在加工零件時，因加工零件硬度變化較大，導(dǎo)致刀具產(chǎn)生崩刀的現(xiàn)象，從而引發(fā)機(jī)械自身的自激振動。③機(jī)械對零件進(jìn)行加工過程中，刀具的剛性過差，刀桿便會產(chǎn)生自激振動。④在機(jī)械加工的過程中，因選擇的切削量不合理，從而也會導(dǎo)致機(jī)械自激振動。⑤機(jī)械設(shè)備的組裝中存在某些問題，例如部分零件沒有緊密連接，也會出現(xiàn)機(jī)械自激振動。自激振動主要具有以下幾個特點(diǎn)：①自激振動是無周期性外力影響的。②自激振動會使機(jī)械自身出現(xiàn)不會衰減的周期性變化，系統(tǒng)振動會因外力影響而進(jìn)行補(bǔ)充，從而確保長期振動，當(dāng)機(jī)械振動停止之后，對這種外力周期性能量的補(bǔ)充將會停止。

1.3 強(qiáng)迫振動

在機(jī)械加工過程中，強(qiáng)迫振動是常見的振動類型。產(chǎn)生強(qiáng)迫振動的原因分別有內(nèi)部原因和外部原因。內(nèi)因通常有以下幾點(diǎn)：①機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生離心慣性，從而所導(dǎo)致的振動。離心慣性出現(xiàn)的原因是機(jī)械加工設(shè)備中皮帶輪、砂輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子和快速運(yùn)轉(zhuǎn)的加工零部件等都會產(chǎn)生的不平衡現(xiàn)象，由此產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。②機(jī)械自身存在的問題，例如尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)存在的問題，也會導(dǎo)致強(qiáng)迫振動。③機(jī)械加工過程中因時間規(guī)律性的間隔，會有一定的節(jié)奏變換，使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)周期性的反應(yīng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。外部原因通常是機(jī)械附近有能夠引起周期性振動的某些大型機(jī)械，例如沖床和空壓機(jī)等，這些都會引起機(jī)械產(chǎn)生強(qiáng)迫振動。強(qiáng)迫振動主要具有以下幾個特點(diǎn)：①機(jī)械自身無法改變干擾力，與加工過程中關(guān)聯(lián)性小，用與之相關(guān)的技術(shù)除去干擾力，即可以使強(qiáng)迫振動停止。②強(qiáng)迫振動易使機(jī)械引發(fā)共振現(xiàn)象，因此在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生干擾。③機(jī)械產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動的振幅與外界干擾力成正比。④強(qiáng)迫振動的頻率和外界的干擾力周期相似。

2 機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因與解決對策

對機(jī)械振動進(jìn)行系統(tǒng)性分析，并且了解和掌握其成因后，根據(jù)分析結(jié)果采取相對應(yīng)的有效措施和解決對策。

2.1 自激振動的解決措施

通過以上內(nèi)容分析，可得知自激振動是因切削過程中機(jī)械內(nèi)部系統(tǒng)導(dǎo)致的。對此有以下三種方法。

（1）選擇合理刀具。在機(jī)械加工過程中，刀具的選擇對自激振動的產(chǎn)生有密切聯(lián)系。因此在機(jī)械加工過程中，需要合理擴(kuò)大前角和主偏角，從而達(dá)到降低振動的目的。

（2）布置機(jī)械位置。從上文對自激振動原理的分析，可知零部件、刀具和機(jī)床的位置如進(jìn)行合理設(shè)置，能夠有效降低自激振動發(fā)生的頻率。因此在機(jī)械加工過程中，需根據(jù)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)原理，對相關(guān)機(jī)械進(jìn)行合理安排。

（3）降低重疊系數(shù)。系統(tǒng)重疊系數(shù)和再生效果有著密切聯(lián)系。重疊系數(shù)是根據(jù)使用刀具紋理樣式和加工形式以及切削作業(yè)過程中的用量，這三種數(shù)據(jù)來判定的。因此，可適度調(diào)節(jié)加工形式、刀具紋理樣式以及切削作業(yè)過程中的用量三種數(shù)據(jù)來降低重疊系數(shù)。

2.2 強(qiáng)迫振動的解決措施

通過上文對機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的類型和成因的分析，同樣可知強(qiáng)迫振動的引發(fā)是因?yàn)榇嬖谥芷谛缘耐饬Γ虼苏业街芷谛酝饬υ搭^是關(guān)鍵所在。

（1）調(diào)試振源頻率。機(jī)械對零件進(jìn)行加工的過程中，對加工系統(tǒng)原有頻率進(jìn)行合理的調(diào)試，能有效降低共振現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率。通常對機(jī)械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置時，將各個系統(tǒng)中的零件原有的頻率調(diào)試超過共振區(qū)的頻率。

（2）對外來振動源進(jìn)行隔離。在機(jī)械加工過程中，可根據(jù)實(shí)際條件對振動源進(jìn)行隔離，例如在機(jī)械和地面之間放置軟性墊板，從而減弱強(qiáng)迫振動。

（3）降低激振力。因機(jī)械在對零件進(jìn)行加工過程中，不均勻的轉(zhuǎn)動速度而引起不同程度的激振力。一方面，降低機(jī)械因轉(zhuǎn)動速度不均衡而引起的沖擊力和離心慣性力，可以減弱強(qiáng)迫振動。例如技術(shù)人員可以通過對砂輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子和高速運(yùn)轉(zhuǎn)元件等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，并且安裝相應(yīng)的平衡裝置。另一方面，對轉(zhuǎn)動裝置的穩(wěn)定性進(jìn)行加強(qiáng)，從而減弱強(qiáng)迫振動。通常將機(jī)械中傳動皮帶尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)一致，盡可能減少在機(jī)械自身方面的問題。

3 結(jié)束語

總之，在機(jī)械加工過程中，機(jī)械振動一方面大大影響機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量，另一方面，影響著機(jī)械的生產(chǎn)效率。因此，應(yīng)采取有效的對策來解決機(jī)械加工過程中所出現(xiàn)的機(jī)械振動現(xiàn)象，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和增大機(jī)械加工的進(jìn)度和效率。

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收稿日期：2018-8-1