機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的原因及對策分析

郭新

摘 要：現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)的逐漸成熟。在實際的應(yīng)用過程中，機(jī)械加工工作存在一些問題，特別是機(jī)械振動對機(jī)械加工的影響及危險非常的明顯。本文主要針對機(jī)械加工過程中機(jī)械振動問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對其中的原因提出了重要的改善措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;機(jī)械振動;原因;對策

引言

現(xiàn)階段，隨著具有高水準(zhǔn)、高性能、高效率的工藝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為我國制造業(yè)行業(yè)領(lǐng)域革新發(fā)展注入了一股新的力量，也進(jìn)一步提升了機(jī)械加工的整體生產(chǎn)能力。同時伴隨市場經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械加工行業(yè)企業(yè)數(shù)量的不斷增多，人們對于產(chǎn)品質(zhì)量和效率的嚴(yán)格要求，使得企業(yè)為搶占市場先機(jī)和份額，進(jìn)一步加強(qiáng)了對產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)過程的重視程度。

1機(jī)械振動的分類

振動是一種特殊的運動形式，指的主要是物體在平衡的位置進(jìn)行的往復(fù)的運動。不管進(jìn)行何種的機(jī)械加工生產(chǎn)，再加工的過程中機(jī)械設(shè)備都會產(chǎn)生各種各樣的振動。因為振動的物體是機(jī)械結(jié)構(gòu)，這種運動又稱為機(jī)械振動。機(jī)械振動具有周期性的特點，在切割的過程中、機(jī)械設(shè)備加工的過程中，刀具切割工件時會產(chǎn)生相對運動。有很多的人認(rèn)為，切削用量降低了，就可以通過減少摩擦從而來減少機(jī)械振動。使機(jī)械加工的基本工作性能得不到根本的保證，還會削弱刀具和設(shè)備的耐用度，減少了使用壽命，還會形成噪聲污染。在長時間的分析和實踐中，按照機(jī)械振動產(chǎn)生的原因來分可以分為三類：自由振動、受迫振動、自激振動。

2機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的原因

2.1強(qiáng)迫振動及形成原因

機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的機(jī)械振動有很多種原因，其中一種為強(qiáng)迫式的振動，這種振動主要是在周期外力作用的影響下，逐漸形成的受迫振動，是一種驅(qū)動力。具體的強(qiáng)迫振動主要有以下幾方面的特征：第一，強(qiáng)迫振動的自身對于干擾力并不會產(chǎn)生影響作用，與機(jī)械設(shè)備的使用也沒有直接的關(guān)系;一般情況下在施工技術(shù)的作用下，強(qiáng)迫振動現(xiàn)象就會消失。第二，機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動頻率與外界干擾力周期的頻率是非常接近的;也有一些情況，振動的頻率是干擾力周期頻率的整倍數(shù)的關(guān)系。第三，強(qiáng)迫振動還可能使機(jī)械出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，從而影響到機(jī)械設(shè)備的正常工作。第四，強(qiáng)迫振動與外界的干擾力之間成正比的關(guān)系。如果外界的干擾力逐漸的增大，強(qiáng)迫振動的振動幅度就會隨著增加。機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動現(xiàn)象形成的原因主要有內(nèi)部原因與外部原因兩種。其中內(nèi)部原因主要是機(jī)械在運動的時候會產(chǎn)生離心力，并在慣性的作用下，產(chǎn)生振動的現(xiàn)象。機(jī)械加工設(shè)備中的砂輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子等零部件處于快速運轉(zhuǎn)的情況下，會出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象。由于失衡現(xiàn)象的發(fā)生，就會產(chǎn)生離心力，這是造成強(qiáng)迫振動現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)部原因。另外，內(nèi)部原因與機(jī)械加工的時間間隔也有必然的聯(lián)系。零部件在加工的過程中，具有一定的節(jié)奏性變化，機(jī)械加工周期性的增加也是內(nèi)部原因形成的因素之一。而外部因素主要是機(jī)械在加工的過程中受到環(huán)境的影響，如果機(jī)械加工的單位內(nèi)有不同的設(shè)備在運行，這樣就會引起強(qiáng)迫機(jī)械的振動現(xiàn)象發(fā)生。

2.2自由振動產(chǎn)生原因

此類振動的產(chǎn)生原因主要是整體機(jī)械系統(tǒng)在受到自身重力以及彈力等因素影響后，產(chǎn)生的一種振動，產(chǎn)生過程沒有外力干擾。例如簡諧振動等，其內(nèi)耗以及阻尼均屬振動系統(tǒng)自身的組成部分，所以自由振動主要是由慣性或者彈性元件所引起的。

2.3自激振動的原因

在機(jī)械加工過程中，由于自激振動而產(chǎn)生的危害也是不容忽視的，它指的是在加工設(shè)備中的運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動，具有周期性，發(fā)生在系統(tǒng)的內(nèi)部，這種危害是非常大的。這種振動只會增加而不會減少，若加工過程中出現(xiàn)自激振動，那么將會無法消除，將會一直存在于系統(tǒng)內(nèi)部。這種振動的能量將會一直累加，有可能這種能量會和系統(tǒng)內(nèi)部的能量消除，也有可能消除的能量大于新產(chǎn)生的能量，但是能量還是一直累加。目前，產(chǎn)生自激振動的原因還是相當(dāng)復(fù)雜的，對于如何控制自激振動，人類還在一直進(jìn)行探索和實踐。

3機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的解決措施

3.1降低強(qiáng)迫振動的解決方法

有效的降低強(qiáng)迫振動，是保證機(jī)械加工正常運行的措施。第一，降低激振力。所謂的激振力就是在機(jī)械加工零部件的過程中，由于轉(zhuǎn)動的速度問題產(chǎn)生不平衡的現(xiàn)象發(fā)生。若想降低機(jī)械加工的激振力，就需要采取有效的措施掌控機(jī)械的轉(zhuǎn)動速度，降低不平衡問題產(chǎn)生的沖擊力與離心慣性力。在具體的加工過程中，技術(shù)人員對相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子、高速運轉(zhuǎn)元件等進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控，與此同時，還可以安裝平衡裝置，增加設(shè)備的穩(wěn)定性能。第二，對振源的頻率進(jìn)行調(diào)試。機(jī)械在進(jìn)行加工的過程中，對振源的頻率進(jìn)行有效的調(diào)試，能夠減少發(fā)生共振現(xiàn)象。其中主要的調(diào)試對象就是設(shè)備內(nèi)部的零件調(diào)試工作。第三，對外來的振動進(jìn)行有效的隔離。在實際的機(jī)械加工過程中，條件允許的情況下，需要采用隔離外來振動的措施，防止振動的危害。也可以在機(jī)械的下面增加軟性的墊板，起到防振的作用。

3.2自由振動控制對策

在機(jī)械加工過程中，自由振動會永遠(yuǎn)出現(xiàn)，其引發(fā)過程不會受到外力影響，且其損傷較小，達(dá)到了可以忽視的程度。但是為了進(jìn)一步確保加工的精確度，加工人員應(yīng)當(dāng)及時優(yōu)化阻尼元件、彈性元件等的性能，使機(jī)械系統(tǒng)整體質(zhì)量得以有效強(qiáng)化，進(jìn)而最大限度地規(guī)避自由振動的出現(xiàn)。

3.3自激振動的解決措施

由于自激振動不會受到外界因素的干擾，它屬于系統(tǒng)本身產(chǎn)生的振動，這種振動具有非線性的特點，自激振動不會關(guān)系到初始條件，振動的頻率差不多等于系統(tǒng)本身的振動頻率。總體而言，以下幾種方案可以在整體上減少由于自激振動而帶來的危害：（1）應(yīng)該選擇合適的切削用量，切削用量包括切削速度、進(jìn)給量與切削深度。決定刀具壽命的因素是切削速度，隨著切削速度的提高，相應(yīng)的切削溫度也將會升高，從而使得刀具的壽命明顯縮短，因為加工不同的硬件，硬件的硬度不一樣;所以，切削的速度也將會不同。（2）選擇刀具幾何角度時要合理，正交平面內(nèi)的前角與后角是基本角度;切削平面內(nèi)的刃傾角;基面的主偏角與副偏角等各種刀具幾何角度。（3）提高機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)確度，定時為機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)，尤其是精確分析軸承。（4）吸振器的運用，利用彈性元件將質(zhì)量塊加到系統(tǒng)上，目的是讓彈性元件的力來抵消系統(tǒng)激振力，最終減少振動。

結(jié)語

綜上所述，機(jī)械振動因其自身屬性，嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量和整體作業(yè)效率，并對周圍環(huán)境造成一定的不良影響。因此，在具體加工過程中必須明確振動成因，并給予有針對性的解決措施，以此提升機(jī)械加工質(zhì)量。工作人員必須根據(jù)振動機(jī)理類型和加工實際情況予以合理分析，并在總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上采取有效措施，提升整個生產(chǎn)加工效率，進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率提升。

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