機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的原因解析與應(yīng)對(duì)

彭紅梅

摘 ? 要：在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械加工工業(yè)非常重要。然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械加工中，機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題的產(chǎn)生影響了機(jī)械加工正常運(yùn)行，也會(huì)對(duì)機(jī)械加工造成一定的損壞。本文筆者簡(jiǎn)要闡述了機(jī)械振動(dòng)以及機(jī)械振動(dòng)種類，并分析了產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的原因，根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生原因提出了解決機(jī)械振動(dòng)的有效措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 ?機(jī)械振動(dòng)原因 ?解決措施

中圖分類號(hào)：TM343 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0050-02

機(jī)械加工行業(yè)是我國(guó)當(dāng)前重要的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，對(duì)我國(guó)生產(chǎn)和發(fā)展起到了重要的作用。機(jī)械加工制造的機(jī)械、相關(guān)零部件在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、在建筑領(lǐng)域等重要生產(chǎn)領(lǐng)域中都有重要的應(yīng)用。但是，當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)力得到發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量的要求提高。所以，為了保證機(jī)械加工的生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)于機(jī)械加工中振動(dòng)問(wèn)題的產(chǎn)生和解決非常重要。

1 ?機(jī)械加工中的機(jī)械振動(dòng)

1.1 機(jī)械振動(dòng)簡(jiǎn)要概述

在機(jī)械加工過(guò)程當(dāng)中，機(jī)械振動(dòng)的產(chǎn)生是比較常見(jiàn)的問(wèn)題。指的是物體在保持自身平衡的前提下在所處位置周圍進(jìn)行規(guī)律性重復(fù)運(yùn)動(dòng)。在機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生中，決定機(jī)械振動(dòng)大小的關(guān)鍵指標(biāo)是機(jī)械振動(dòng)量，或者是機(jī)械振動(dòng)的速度以及移動(dòng)距離。在機(jī)械振動(dòng)中根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的原因不同可以將機(jī)械振動(dòng)大致分為三種類型。首先，自由振動(dòng)。在機(jī)械振動(dòng)中，自由振動(dòng)的產(chǎn)生是由機(jī)械激振力引起的，在機(jī)械加工中激振力產(chǎn)生會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的平衡性能造成一定的影響，從而引發(fā)自由振動(dòng)。自由振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中影響危害都比較下的振動(dòng)，因?yàn)樽杂烧駝?dòng)本身可以自我減弱。其次，強(qiáng)迫振動(dòng)。機(jī)械系統(tǒng)在進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，會(huì)受到來(lái)自外界因素干擾，從而出現(xiàn)強(qiáng)迫振動(dòng)，強(qiáng)迫振動(dòng)具有周期性、規(guī)律性以及強(qiáng)制性的特點(diǎn)。最后，自激振動(dòng)。自激振動(dòng)是三種機(jī)械振動(dòng)中對(duì)機(jī)械加工危害影響最大的振動(dòng)。自激振動(dòng)的產(chǎn)生頻率相對(duì)比較高。

1.2 機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的影響

首先，機(jī)械加工中，機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生會(huì)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的噪音，噪音聲音大并且對(duì)工人的耳膜以及心理都有影響，是工人處于不利的操作環(huán)境，降低工人工作效率。其次，機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生會(huì)對(duì)加工工件的質(zhì)量造成一定的影響。在機(jī)械加工中，加工構(gòu)件置于機(jī)械系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生時(shí)機(jī)械系統(tǒng)刀具等作用部位會(huì)對(duì)夾具上的工件造成不同程度的損壞。例如，劃痕、割裂等問(wèn)題。使工件質(zhì)量合格率下降。另外，機(jī)械加工中對(duì)于工件精度要求非常高，一般要求精度應(yīng)該控制在0.5mm之內(nèi)。機(jī)械振動(dòng)的產(chǎn)生造成機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)失常，從而影響工件加工精度。第三、機(jī)械振動(dòng)的產(chǎn)生也會(huì)影響到生產(chǎn)效率。一方面，機(jī)械振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工人員造成不良影響，一定程度上降低了員工的生產(chǎn)效率。另外一方面，為了避免機(jī)械振動(dòng)的發(fā)生，減少振動(dòng)產(chǎn)生通常會(huì)使用降低工具轉(zhuǎn)速、減少切削用量的方法。而這樣改變生產(chǎn)方式的辦法，雖然起到一定的效果，但是一定程度上也使機(jī)械生產(chǎn)效率發(fā)生了變化，降低了生產(chǎn)效率。

2 ?機(jī)械振動(dòng)的產(chǎn)生原因以及解決辦法

2.1 自由振動(dòng)產(chǎn)生原因以及解決辦法

2.1.1 自由振動(dòng)產(chǎn)生原因

自由振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)的一種，也是機(jī)械振動(dòng)中危害比較小的一種。機(jī)械振動(dòng)自由振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因是自身機(jī)械原因，機(jī)械系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)受到自身工作作用力、彈力因素以及本體重力的影響而出現(xiàn)自由振動(dòng)現(xiàn)象。換言之，機(jī)械自由振動(dòng)產(chǎn)生是由自身慣性以及原件彈性引起的。例如，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的產(chǎn)生就是一常見(jiàn)的自由振動(dòng)。

2.1.2 控制自由振動(dòng)的策略

在機(jī)械生產(chǎn)加工過(guò)程當(dāng)中，自由振動(dòng)產(chǎn)生外在影響因素比較小，并且自由振動(dòng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)以及工件影響比較小，但是對(duì)于機(jī)械加工精度也會(huì)造成影響。所以，出于加工精度角度考慮要對(duì)機(jī)械自由振動(dòng)進(jìn)行控制。而在控制機(jī)械自由振動(dòng)中，工作人員可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的阻尼元件以及彈性元件進(jìn)行優(yōu)化，提升機(jī)械系統(tǒng)整體工作的穩(wěn)定性。包括及時(shí)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)阻尼元件進(jìn)行檢查維修或者更換等方法，保證機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部各工作環(huán)節(jié)都良好實(shí)施。從而減少機(jī)械自由振動(dòng)的產(chǎn)生。

2.2 強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生原因以及控制辦法

2.2.1 強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生原因

在機(jī)械振動(dòng)中強(qiáng)迫振動(dòng)也可以稱作是受迫振動(dòng)。與自由振動(dòng)產(chǎn)生的原因有本質(zhì)上的區(qū)別，機(jī)械強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生更主要的原因是受到外力干擾因素，并且振動(dòng)的持續(xù)性更長(zhǎng)[1]。一般情況下可以將強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生分為兩種形態(tài)，分別是穩(wěn)態(tài)振動(dòng)以及瞬態(tài)振動(dòng)。其中，穩(wěn)態(tài)振動(dòng)產(chǎn)生過(guò)程要從外界獲得力量。另外，瞬態(tài)振動(dòng)與穩(wěn)態(tài)振動(dòng)產(chǎn)生有所不同，振動(dòng)產(chǎn)生只是在短時(shí)間內(nèi)，并且瞬態(tài)振動(dòng)產(chǎn)生因素也趨向于內(nèi)部因素?？偨Y(jié)而言，強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因是由于激振力在機(jī)械裝置內(nèi)產(chǎn)生。而激振力的產(chǎn)生運(yùn)用主要包括以下幾種：（1）機(jī)械加工中出現(xiàn)不均勻切削。機(jī)械系統(tǒng)在進(jìn)行切削過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)間歇性切削現(xiàn)象，間歇性切削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生機(jī)械切削力的周期性變化，從而引起激振力，造成強(qiáng)迫振動(dòng)。（2）機(jī)床傳動(dòng)誤差也會(huì)引發(fā)強(qiáng)迫振動(dòng)。機(jī)械系統(tǒng)機(jī)床傳動(dòng)過(guò)程中，液壓傳動(dòng)過(guò)程中，由于機(jī)床皮帶接縫、油液脈動(dòng)以及機(jī)床軸承等部件尺寸存在差異性會(huì)引發(fā)強(qiáng)迫振動(dòng)。另外，機(jī)床在工作中需要齒輪組運(yùn)行，如果齒輪組的尺寸出現(xiàn)問(wèn)題也會(huì)強(qiáng)迫振動(dòng)。

2.2.2 強(qiáng)迫振動(dòng)的控制辦法

對(duì)于強(qiáng)迫振動(dòng)的控制，可以采取以下方法進(jìn)行：首先，可以采取降低振源或者消除振源激振力的方法控制強(qiáng)迫振動(dòng)[2]。在進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程中，機(jī)械加工人員要做好轉(zhuǎn)速控制工作，保證機(jī)械技工中工件的轉(zhuǎn)速控制在600轉(zhuǎn)/min。控制機(jī)械加工轉(zhuǎn)速是防止工件在加工中受到工件本身存在的砂礫造成的磨損影響，從而出現(xiàn)強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象。另外，工作人員在進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程當(dāng)中也要及時(shí)更換機(jī)械砂輪。其次，采用接觸剛度、消除間隙以及提升接觸面精度等方法提升機(jī)械系統(tǒng)的頻率以及方法。

2.3 自激振動(dòng)產(chǎn)生原因以及解決辦法

2.3.1 自激振動(dòng)產(chǎn)生原因

自激振動(dòng)也是機(jī)械振動(dòng)中常見(jiàn)的一種，其產(chǎn)生的原因主要包括以下幾種：（1）在機(jī)械加工過(guò)程中，切削層橫截面發(fā)生面積同時(shí)刀具前角也出問(wèn)題，很容易引發(fā)自激振動(dòng)。（2）刀具的性能會(huì)引發(fā)自激振動(dòng)，機(jī)械系統(tǒng)刀具剛度性能剛性較小，在實(shí)際加工過(guò)程中刀桿會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，從而造成自激振動(dòng)。（3）在進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程中，由于切削量選擇不合理也會(huì)引發(fā)自激振動(dòng)。

2.3.2 自激振動(dòng)控制辦法

（1）在實(shí)際的機(jī)械加工過(guò)程中，系統(tǒng)阻尼元件有非常重要作用?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化系統(tǒng)阻尼元件的方式控制自激振動(dòng)[3]。改變阻尼元件材料，提升阻尼性能。選擇鑄鐵作為機(jī)床立柱或者對(duì)機(jī)床進(jìn)行支撐可以有效控制自激振動(dòng)。（2）對(duì)機(jī)械加工車床系統(tǒng)進(jìn)行檢查，對(duì)機(jī)床剛性比較弱的元件進(jìn)行加固。（3）也可通過(guò)控制切削量、切削深度以及切削速度的方法，規(guī)避機(jī)械加工自己振動(dòng)。

3 ?結(jié)語(yǔ)

本文筆者闡述了自激振動(dòng)、自由振動(dòng)以及強(qiáng)迫振動(dòng)三種振動(dòng)方式，并根據(jù)產(chǎn)生原因分析，提出了解決三種振動(dòng)的有效策略。希望能夠?qū)C(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的控制有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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