探討機械加工中機械振動的成因及改進途徑

張春雨

摘 要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，機械加工企業(yè)面臨著激烈的市場競爭，隨著國家產(chǎn)業(yè)格局的調(diào)整和優(yōu)化，高科技電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械加工行業(yè)面臨著多方面的壓力，市場發(fā)展逐漸呈現(xiàn)飽和，市場份額不斷減少。因此，需要提高機械加工企業(yè)的競爭力，保證產(chǎn)品質(zhì)量。機械加工中振動問題是一種常見的問題，影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。文章中分析機械加工中機械振動的原因，提出相應的改進措施，以供參考。

關鍵詞：機械加工;機械振動;成因;改進措施

在技術和工藝發(fā)展的過程中，原料和設備開展高精度的加工是重要的基礎。在傳統(tǒng)的機械加工和數(shù)字化加工中，工件和工具之間需要進行往復運動，系統(tǒng)通常會出現(xiàn)振動問題。振動的類型和程度不同，對機械加工進度有著不同的影響。隨著工業(yè)生產(chǎn)對機械加工精度要求的提高，降低機械加工環(huán)節(jié)中的振動現(xiàn)象，能夠有效提高機械加工精度。通過分析機械加工振動的原因，采取科學合理的規(guī)避和消除措施，有效提高機械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

1 機械加工中機械振動的原因

（1）強迫振動的發(fā)生原因。在機械加工的過程中，由于外界相關因素的影響，導致強迫振動的出現(xiàn)。在強迫振動中存在穩(wěn)態(tài)振動和瞬態(tài)振動兩種方式。激振力的不同產(chǎn)生不同周期的振動，主要由于以下幾點：機械加工的過程中，內(nèi)部因素和外部因素造成強迫振動出現(xiàn)，其中內(nèi)部因素是主要因素。機床上回轉(zhuǎn)件不平衡導致機械整體離心力出現(xiàn)周期性的變化。此種方式主要是由于電機、卡盤以及皮帶輪回不平衡造成的。機床傳動零件自身缺陷也會導致振動發(fā)生。如由于拖板間的間隙過大、軸架等機床部件出現(xiàn)松動等。在切削的過程中，切削力的不均勻也會造成振動發(fā)生。機械振動發(fā)生的外部因素主要是地基振動因素造成的，在機械加工現(xiàn)場地基出現(xiàn)振動，導致強迫振動發(fā)生。

（2）自激振動出現(xiàn)的原因。機械加工中，自激振動也是常見的一種振動方式，造成自激振動主要是由以下原因：在零件切削的過程中，刀具和工件出現(xiàn)相應的摩擦，造成自激振動的發(fā)生。在實際的加工中，由于特殊情況影響，設備硬度不均勻，造成崩刀現(xiàn)象的發(fā)生，造成自激振動發(fā)生。在刀具安裝的過程中，剛性較差導致刀桿發(fā)生顫動，引發(fā)自激振動。

2 機械加工過程中機械振動的有效改進措施

（1）機械加工的過程中，外力作用是強迫振動產(chǎn)生的重要原因，在對強迫振動進行改進的過程中，需要結(jié)合振動的規(guī)律和振動源頭。強迫振動的源頭大多來自外界，可以采取現(xiàn)場測試、環(huán)境實驗等方式尋找振動源頭。在現(xiàn)場測試的過程中，借助相應的振動傳感收集裝置，開展頻譜分析工作，根據(jù)分析的結(jié)果判斷振動頻率。環(huán)境實驗的過程中，根據(jù)外界環(huán)境中的振源，對停機狀態(tài)下的振動信號進行采集以及分析，提出相應的頻率信息確定振動的源頭。在明確振動的源頭之后，采取下面的改進措施：第一，隔離外來振源。機械加工中，將加工設備和電動機、油泵等動力類型的設備分開，實現(xiàn)振源的隔離。也可以使用相應的隔振材料，如彈性木板等實現(xiàn)地基和機床等設備的隔離。也可以采取挖掘防振溝的方式，將地面和設備進行隔離。第二，有效控制激振力。在機械加工的過程中，由于不平衡問題的存在造成激振力的出現(xiàn)。在振動控制的過程中，需要做好激振力的控制措施，其關鍵點是有效減少系統(tǒng)中的不平衡現(xiàn)象。因此，在機械系統(tǒng)中安裝相應的自動平衡裝置，可以采取動態(tài)和靜態(tài)兩種平衡裝置。為了有效增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應當保證設備的質(zhì)量，提高安裝的精度。技術人員在機械加工開展之前和加工過程中，針對元件開展相應的平衡調(diào)節(jié)工作，有效控制和減少激振力的出現(xiàn)，改善機械振動的情況。第三，有效調(diào)節(jié)振源頻率。頻率調(diào)節(jié)的目的是有效控制激振力的頻率，使其能夠低于固有頻率，避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象。在機械結(jié)構設計的過程中，應當避免系統(tǒng)中各個部件固有頻率過于接近共振頻率。如果機械加工系統(tǒng)已經(jīng)明確，可以通過調(diào)節(jié)激振力頻率的方式，有效避開系統(tǒng)固有頻率。在機械加工的過程中，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速或者電動機的運轉(zhuǎn)速度等各項參數(shù)，避免其接近共振范圍。第四，有效增強系統(tǒng)阻尼。機械加工的過程中，通過增強機械系統(tǒng)設備的剛性以及穩(wěn)定性，改善強迫振動。適當安裝相應的阻尼器增強系統(tǒng)的阻尼。在支撐件的零部件臂處填充相應的阻尼材料。機械加工系統(tǒng)中，需要承受彎曲振動的表面，噴涂相應的內(nèi)阻和高彈性的黏性材料，提高阻尼裝置的效率，改善機械振動的現(xiàn)狀。

（2）自激振動的改進措施。自激振動的振源找是根據(jù)振動頻率、范圍以及性質(zhì)等進行綜合的判斷，使用逐步排查的方式尋找振源。自激振動和系統(tǒng)工藝有著直接的關系，診斷的難度比較低。自激振動中振源在內(nèi)部的情況下，通過單獨驅(qū)動機床的各個部分開展相應的空轉(zhuǎn)試驗尋找振源。針對有可能發(fā)生振動的元器件或者運動部件進行評估，根據(jù)相應的參數(shù)計算、外力頻率分析以及運轉(zhuǎn)試驗等進行分析，明確機械自激振動的振源。在改進自激振動中，可以采取下面方式：第一，刀具參數(shù)選擇應當合理。刀具和工件之間的作用力是自激振動的重要源頭，根據(jù)刀具參數(shù)的要求選擇合適的刀具。機械加工的過程中，刀具主偏角和前角的參數(shù)是自激振動的主要影響因素，主偏角不斷增加，前角就會越大，振幅就會減小。在實際的切削加工中，應當適當?shù)臄U大主偏角和前角，在滿足條件的情況下，盡量減小后角，有效減小機械振動。第二，選擇適當?shù)那邢髁俊Ｇ邢饔昧恐饕星邢魉俣?、進給量以及切削深度，任意一個參數(shù)的變化，都會對生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。在機械加工的過程中，根據(jù)加工的需求，需要對三個參數(shù)進行優(yōu)化。加工的過程中，進給量選擇相對較大的，切削深度應當較小，采用高速切削或者低俗切削的方式，實現(xiàn)減少自激振動的目的。第三，采取相應的減振措施。機械系統(tǒng)自身的抗振性能是自激振動的原因之一，應當注重機械系統(tǒng)剛性的提高，達到降低自激振動的目的。在實際的措施中，可以通過對接觸面采取預處理的方式，調(diào)整軸承之間的間隙，增加滾動軸承的預緊力等。同時也可以采取相應的減振裝置，消耗和吸收振動的能量。

3 結(jié)語

在機械制造的過程中，機械加工作為其重要的環(huán)節(jié)，具有非常高的精度要求。機械加工的過程中機械振動的類型比較多，造成機械振動的原因比較復雜。通過對機械振動進行分析，尋找機械振動的源頭，根據(jù)機械加工的實際情況，采取相應的改進措施，提高機械加工的效率和質(zhì)量。

參考文獻：

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