機(jī)械加工中的振動(dòng)問題及其控制

◎張學(xué)敏

機(jī)械加工行業(yè)在目前有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景，從日常的加工工作流程中來看，如何保障工作的安全性和穩(wěn)定性，是基層員工關(guān)心的主要問題。而機(jī)械加工環(huán)節(jié)中常見的振動(dòng)問題，就是目前加工制造企業(yè)在發(fā)展環(huán)節(jié)中，需要解決的根本問題之一。

一、機(jī)械加工中常見振動(dòng)問題的類型

基于不同的振動(dòng)類型有不同的解決方式，因此，機(jī)械加工企業(yè)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見的振動(dòng)問題進(jìn)行合理的分類。

1.常規(guī)振動(dòng)情況。

自由振動(dòng)是由于切削力突然變化，受到?jīng)_擊而引起的，其平衡狀態(tài)遭到破壞，系統(tǒng)緊靠彈性恢復(fù)力來維持。一般來說，自由振動(dòng)可以迅速衰減，對(duì)機(jī)械加工的危害較小。同時(shí)，這種振動(dòng)情況具有突發(fā)性，短暫性的特點(diǎn)，屬于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，常規(guī)振動(dòng)的一種情況。

2.受迫振動(dòng)。

受迫振動(dòng)是由于受到來自于系統(tǒng)內(nèi)部或外部干擾而產(chǎn)生的，受迫振動(dòng)會(huì)維持一定的振幅和頻率，對(duì)加工產(chǎn)生的危害比較大。不僅會(huì)影響機(jī)械加工質(zhì)量，而且容易引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。通常情況下，只要在外界中存在干擾，那么受迫振動(dòng)的危害就不會(huì)衰減。并且，實(shí)踐證明，即使干擾力頻率固定，隨著干擾力的幅度值增大，受迫振動(dòng)的幅度值也會(huì)不斷地增大。研究受迫振動(dòng)的特性，可以知道受迫振動(dòng)的頻率與干擾力的頻率相比，總是相等或者是它的整倍數(shù)。這是二者之間的關(guān)系性，因此，在以后的機(jī)械工作中，工作人員就可以依據(jù)這個(gè)規(guī)律來尋找控制機(jī)械受迫振動(dòng)的有效方法。

3.自激振動(dòng)。

自激振動(dòng)是一種不衰減的運(yùn)動(dòng)，是在沒有外界干擾的情況下，由系統(tǒng)內(nèi)部本身激發(fā)反饋所產(chǎn)生的周期性振動(dòng)。對(duì)于加工產(chǎn)生的危害很大，嚴(yán)重影響了機(jī)械加工的質(zhì)量及效率。另外，自激振動(dòng)的頻率與系統(tǒng)的固定規(guī)律相比較，總是相等或者相似。工作人員在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分意識(shí)到，在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)，獲得和消耗能量的比值是影響自激振動(dòng)是否產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

二、分析導(dǎo)致機(jī)械加工工作出現(xiàn)振動(dòng)問題的原因

機(jī)械加工企業(yè)需要不斷從出現(xiàn)振動(dòng)問題的具體情況當(dāng)中展開分析，找到問題的根源，以便于有效解決問題。

1.操作行為的因素。

工作人員自身在開展機(jī)械加工工作時(shí)，是否按照了企業(yè)規(guī)定的工作流程，有序完成各項(xiàng)任務(wù)，以及在工作環(huán)節(jié)中有沒有出現(xiàn)工作馬虎的情況等等，都是影響機(jī)械加工工作質(zhì)量及效率的關(guān)鍵因素。同時(shí)，機(jī)械設(shè)備的使用功能在不斷優(yōu)化和升級(jí)，相應(yīng)的設(shè)備操作難度也有所提高。在這種情況下，如果員工無法掌握相應(yīng)的操作技術(shù)，就容易在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于誤操作而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的問題，進(jìn)而出現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)的現(xiàn)象。另外，大部分基層工作人員自身缺乏安全意識(shí)，沒有意識(shí)到規(guī)范自身工作行為的重要性，這些都是引發(fā)機(jī)械加工工作出現(xiàn)安全隱患的主要因素。出現(xiàn)這個(gè)問題也與企業(yè)沒有定期對(duì)人才展開思想教育及專業(yè)能力培訓(xùn)有關(guān)，是制約企業(yè)各項(xiàng)工作可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，需要企業(yè)引起高度重視。

2.設(shè)備自身的因素。

有時(shí)候，在沒有外部環(huán)境干擾的情況下，機(jī)械加工環(huán)節(jié)也會(huì)出現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)的問題。這就需要企業(yè)從設(shè)備質(zhì)量方面找原因，比如，自激振動(dòng)的產(chǎn)生就是由系統(tǒng)內(nèi)部刺激帶來的一種周期性振動(dòng)。這與設(shè)備的安裝方式是否科學(xué)合理有關(guān)，同時(shí)，設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，會(huì)導(dǎo)致機(jī)身溫度過高，也容易引發(fā)設(shè)備的故障問題。另外，在某些情況下，機(jī)械加工刀具和工件會(huì)產(chǎn)生相對(duì)立的情況，會(huì)在產(chǎn)品的表面上留下明顯的振紋，這些都是目前需要解決的主要問題。

三、有效控制振動(dòng)問題的可行對(duì)策

機(jī)械加工中的振動(dòng)問題對(duì)于機(jī)械加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有著很大的影響，所以技術(shù)人員必須要尋找方法，控制機(jī)械振動(dòng)。

1.系統(tǒng)調(diào)控工作。

想要解決機(jī)械加工中的振動(dòng)問題，可以使用這幾種方式：第一，把激振力給減小。關(guān)于卡盤、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、砂輪等達(dá)到600r/min 以上轉(zhuǎn)速的零件，一定得消除或者減小激振力。將齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等傳動(dòng)裝置的穩(wěn)定性，采用完善的帶接頭等方式來進(jìn)行提高。第二，為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗振能力可以通過對(duì)工藝系統(tǒng)的阻力和剛度進(jìn)行提高來實(shí)現(xiàn)。第三，為了達(dá)到減少振源危害的目的，可以采取隔振措施，就是將振源和需要防振的部件或者機(jī)床之間分開，用彈性隔振裝置使得大部分振動(dòng)被吸收。第四，為避免引起共振問題，可以通過調(diào)整振源頻率，使得引起受迫振動(dòng)的振源頻率和系統(tǒng)固有頻率相互遠(yuǎn)離。最后，也是最終的辦法，就是當(dāng)其他措施對(duì)振動(dòng)起不了什么作用時(shí)，這時(shí)就只剩下消振減振裝置。它是通過吸收或者消耗振動(dòng)能量來實(shí)現(xiàn)減振的。而且對(duì)于提高工藝系統(tǒng)的抗振性也是重要途徑之一，需要企業(yè)加大資金投入，引進(jìn)相關(guān)設(shè)備。

2.設(shè)備運(yùn)維管理技術(shù)。

為了保證機(jī)械加工工作的安全與穩(wěn)定，企業(yè)必須要安排管理人員定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)檢查工作。在開始使用設(shè)備之前，對(duì)設(shè)備做好試運(yùn)行操作，檢查各個(gè)零部件的連接情況。重點(diǎn)觀察有無零部件松動(dòng)，或者缺少潤(rùn)滑油的情況，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免在機(jī)械加工過程中出現(xiàn)振動(dòng)情況。同時(shí)，在設(shè)備使用完成后，要安排維修人員及時(shí)展開對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)工作，側(cè)重于對(duì)設(shè)備的清灰處理，避免灰塵的大量堆積，而導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的堵塞情況，進(jìn)而引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。另外，在設(shè)備的整個(gè)運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。比如，安裝核心控制系統(tǒng)，利用信息系統(tǒng)設(shè)定機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，做好對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，運(yùn)行速度，運(yùn)行溫度等方面的科學(xué)管理，最終有效控制機(jī)械加工中的振動(dòng)問題。

結(jié)論：一般情況下，員工的個(gè)人工作態(tài)度及工作能力都是影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵因素。同時(shí)，設(shè)備自身的質(zhì)量問題也會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。因此，相關(guān)機(jī)械加工企業(yè)在工作環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)明確自身發(fā)展的目標(biāo)和方向，引進(jìn)智能化工作設(shè)備，從系統(tǒng)調(diào)控以及嚴(yán)格的設(shè)備運(yùn)維管理兩個(gè)方面，有效解決振動(dòng)問題，消除機(jī)械加工環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)，解決新時(shí)期企業(yè)的發(fā)展難題。