機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決方法

黃小琴

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

機(jī)械振動是在機(jī)械加工過程中常見的一類問題，對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的負(fù)面影響極為明顯，同時會產(chǎn)生較大的生產(chǎn)弊端，不僅產(chǎn)品質(zhì)量會嚴(yán)重下降，甚至?xí)绊懙綑C(jī)械設(shè)備的使用壽命，增大產(chǎn)品的加工成本。因此，技術(shù)人員應(yīng)提高對機(jī)械振動成因分析環(huán)節(jié)的重視，制定完善的問題解決策略，將由振動所造成的不良影響降到最低。由于產(chǎn)生機(jī)械振動的原因較多，因此需要結(jié)合振動實際情況才能選擇出靈活且具有實際應(yīng)用效果的問題解決方案。

1 調(diào)整切削力

自由振動這一問題在機(jī)械加工過程中出現(xiàn)的頻率極高，其主要表現(xiàn)在兩個方面：第一是由于刀具在切削過程中受到偶然沖擊而導(dǎo)致切削力變化形成自由振動；第二是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)受到外力沖擊而出現(xiàn)自由振動現(xiàn)象。在對產(chǎn)生這一振動的原因進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，想要達(dá)到降低自由振動所帶來影響的目的，首先應(yīng)從控制切削力的角度入手。若切削力發(fā)生變化，將會增大自由振動的發(fā)生風(fēng)險。需要注意的是，切削力的控制應(yīng)明確自由振動在加工過程中所表現(xiàn)出的具體情況，并嚴(yán)格根據(jù)工藝流程對切削力的變化狀態(tài)予以控制，繼而幫助減少在產(chǎn)生外力因素的情況下對機(jī)械加工工藝流程的影響[1]。工人們應(yīng)高度重視自由振動現(xiàn)象，并聯(lián)合自己的實踐操作經(jīng)驗對具體的加工流程進(jìn)行深入分析，以避免出現(xiàn)由于自由振動而影響操作效果的情況。

切削力調(diào)整的過程中，極有可能出現(xiàn)一次調(diào)節(jié)不到位的現(xiàn)象，這與其所加工工件的類型有著緊密聯(lián)系。工人們面對此種問題應(yīng)保持其足夠的耐心，直至達(dá)到預(yù)期的切削效果且不產(chǎn)生自由振動現(xiàn)象后才可停止調(diào)整操作[2]。由于加工設(shè)備類型不同，因此調(diào)整方法相互之間也存在著一定差異，應(yīng)結(jié)合具體的振動情況進(jìn)行具體分析。

2 外部振源的分離

機(jī)械振動出現(xiàn)后，應(yīng)在第一時間分析振動頻次并確定振源類型，從根源入手才能降低機(jī)械振動問題的發(fā)生風(fēng)險。內(nèi)部振源與外部振源是振源的兩種類型，由于外部振源而導(dǎo)致出現(xiàn)的機(jī)械振動問題較容易處理，將其分離開來即可。但由于所涉及的外部機(jī)械設(shè)備類型較多，因此在振源確定時需要耗費較多的查找時間。

外部振源包含的類型十分廣泛，因此在分離外部振源的過程中，應(yīng)對振源對機(jī)械加工所產(chǎn)生的具體作用進(jìn)行深入分析，若盲目執(zhí)行分離任務(wù)將會影響到后續(xù)的機(jī)械加工運行環(huán)節(jié)，增大加工問題的發(fā)生風(fēng)險。因此，需要選擇合適的材料與設(shè)備對外部振源進(jìn)行分離[3]。例如可以選擇采用厚橡皮墊加入隔離機(jī)床與地基之間的方式將振動降低，發(fā)揮其緩沖作用。該種方式從某一角度來說也可將其看作為隔離設(shè)備、分離外部振源的手段。若發(fā)現(xiàn)厚橡皮墊并不能起到減弱振動的效果，也可以選擇應(yīng)用開挖防震溝的方式，讓產(chǎn)生振動的設(shè)備遠(yuǎn)離外部振源從而達(dá)到減少振動的目的。外部振源分離的整個環(huán)節(jié)，從確定外部振源，到分離方法的選擇，再到具體方法的實施，都要求操作人員應(yīng)具備足夠經(jīng)驗與耐心。

3 振源頻率的協(xié)調(diào)

協(xié)調(diào)振源頻率同樣是振源確定后需要采取的能夠有效降低機(jī)械振動的主要方式。激振力的存在使得共振現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險極大，導(dǎo)致機(jī)械加工過程受到了極大的影響。不同的機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的振動類型也存在著差異，無論哪一種振動均會對機(jī)械加工產(chǎn)生不良影響。因此，應(yīng)提高對協(xié)調(diào)振源頻率這一環(huán)節(jié)的重視，以降低共振現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險。當(dāng)機(jī)械振動保持著各自振源頻率的情況下，只有在互相不影響的情況下才不會出現(xiàn)過于嚴(yán)重的振動問題。若振源頻率之間具有一定聯(lián)系，那么一旦出現(xiàn)共振就將會對整個機(jī)械加工環(huán)節(jié)造成不良影響，因此需要保證振源頻率調(diào)整的及時性[4]。工作人員需要實時了解機(jī)械設(shè)備的振動頻率情況，可以采取調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式以幫助錯開共振頻率區(qū)間。電動機(jī)運轉(zhuǎn)速度的調(diào)整相較其他大型設(shè)備的振源頻率調(diào)整過程操作環(huán)節(jié)更簡單，一旦完成調(diào)整任務(wù)將最大限度地降低強(qiáng)烈振動的發(fā)生風(fēng)險。

4 確保刀具幾何系數(shù)選擇的合理性

導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備自激振動的主要原因是加工材料硬度不均勻，導(dǎo)致切削力和切削厚度發(fā)生變化，繼而產(chǎn)生自激振動。產(chǎn)生自激振動后將對實際的機(jī)械加工過程產(chǎn)生不良影響，若不及時解決這一振動問題將會造成機(jī)械設(shè)備中部分構(gòu)件的嚴(yán)重磨損，產(chǎn)品加工質(zhì)量自然也會降低。而解決自激振動問題的關(guān)鍵在于保證選擇出合適的刀具幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)中前角和主偏角對自激振動的產(chǎn)生有較大影響。所以刀具幾何參數(shù)的調(diào)整也是將自激振動降低的最有效方式，具體應(yīng)根據(jù)加工要求將主偏角或前角調(diào)整到合適的范圍，不同工件的加工對工藝的要求也有著較大的差異，所需求的各類角度也是不同的[5]。想要達(dá)到靈活運用角度增大或減少的方式降低自激振動的目的，需要在不斷地實踐過程中積累經(jīng)驗，這樣才能夠掌握振動的發(fā)生規(guī)律，有效的采取相應(yīng)措施控制振動的發(fā)生。

選擇減少后角的方式同樣具有減小自激振動的作用，但相較主偏角與前角的調(diào)整方法，效果要差一些，因此該種方式可以作為降低振動的一種輔助方式，以幫助獲得最佳的振動調(diào)整效果。

5 切削用量的科學(xué)選擇

切削用量的科學(xué)選擇是有效降低機(jī)械振動的主要方式，其在實際的機(jī)械加工過程中包含了多個方面的內(nèi)容，例如每一階段的切削深度、切削速度等。部分指數(shù)在實際的加工操作流程中對生產(chǎn)效率有提升效果，但同時也將會增大其他的問題發(fā)生風(fēng)險，在加大某一指數(shù)后很容易就會出現(xiàn)振動現(xiàn)象影響到工件的加工效果[6]。為避免出現(xiàn)此種振動現(xiàn)象，應(yīng)保證各切削用量的合理性選擇。由于部分參數(shù)的增加是生產(chǎn)需要，具有提高生產(chǎn)效率的重要作用，不能夠因為振動現(xiàn)象的產(chǎn)生而調(diào)低生產(chǎn)效率。因此，應(yīng)在保證切削量選擇合理性的同時將某一個參數(shù)做提高處理，并應(yīng)確保其他參數(shù)的調(diào)整及時性，從而充分發(fā)揮其提高生產(chǎn)效率的作用，繼而幫助降低振動的發(fā)生風(fēng)險，為機(jī)械加工效率的提升提供基礎(chǔ)條件[7]。例如在對切削深度進(jìn)行調(diào)整后，為降低振動現(xiàn)象的發(fā)生風(fēng)險，就應(yīng)以深度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)調(diào)整切削的速度與進(jìn)給量，從而避免出現(xiàn)自激振動現(xiàn)象影響工件加工效果。

6 減振對策的合理選擇

由于導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械加工振動現(xiàn)象的原因是不同的，因此需要選擇應(yīng)用不同的振動消除策略才能充分發(fā)揮其減振效果。除了需要以振動產(chǎn)生的具體原因為基礎(chǔ)，還應(yīng)選擇具有普適性特點的減振對策，其也是提高減振效果的重要方式[8]。在機(jī)械加工中，也可以根據(jù)需要對容易產(chǎn)生振動的設(shè)備零部件采用合適的減振裝置，這也是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)降低振動不良影響的重要手段。減振對策的重要性還體現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備的調(diào)節(jié)上，以傳動系統(tǒng)軸承間隙為例，不僅需要對頂尖孔進(jìn)行細(xì)致打磨，還應(yīng)選擇合適的方式減弱振動現(xiàn)象，以充分發(fā)揮所選擇減震對策的應(yīng)用效果。導(dǎo)致機(jī)械加工過程中出現(xiàn)振動的原因是多方面的，因此需要保證方法調(diào)整的靈活性。

7 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械加工過程包含多個加工環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)均有可能出現(xiàn)不正常的振動現(xiàn)象。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)在對產(chǎn)生振動的原因進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上才可提出具體的問題解決策略，需要從自激振動、自由振動等角度對加工振動現(xiàn)象進(jìn)行分析，并對涉及的振動現(xiàn)象加以甄別，這樣才能選擇出具有較強(qiáng)應(yīng)用效果的振動解決手段，將由于振動現(xiàn)象所產(chǎn)生的影響降到最低。