機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)原因及解決措施

李 克

河北諾亞人力資源開(kāi)發(fā)有限公司

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視機(jī)械加工的質(zhì)量和精度，而機(jī)械加工中出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，是所有機(jī)械加工中不可避免的現(xiàn)象之一，對(duì)于機(jī)械振動(dòng)出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，并提出有效的解決方法，是當(dāng)前機(jī)械加工行業(yè)必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。

一、機(jī)械加工產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的原理

(一)受迫振動(dòng)

受迫振動(dòng)屬于不衰減振動(dòng)，其主要是受到外界的周期性干擾所影響。如果出現(xiàn)受迫振動(dòng)，就要綜合全面的分析其原因，可以從工件、機(jī)床和刀具三個(gè)方面具體分析。例如，用機(jī)械刀具進(jìn)行切削的時(shí)候，因?yàn)辇X的數(shù)量較多，就必然會(huì)產(chǎn)生一些誤差，致使出現(xiàn)了機(jī)械振動(dòng)。在工件上，假如表面存有斷續(xù)或者不同的軟硬度時(shí)，加工的過(guò)程中不可避免的也會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。

(二)自激振動(dòng)

出現(xiàn)機(jī)械的自激振動(dòng)的主要原因是由于在加工的過(guò)程中，機(jī)械切削自身會(huì)帶來(lái)周期性變化，而且這種周期性的變化會(huì)日益加強(qiáng)，使被阻尼作用所消耗的能量從振動(dòng)系統(tǒng)中得到了補(bǔ)充，這種情況下產(chǎn)生的振動(dòng)，我們稱之為自激振動(dòng)。

(三)自由振動(dòng)

機(jī)械系統(tǒng)在受到外力干擾時(shí)，外力消除以后，系統(tǒng)也會(huì)形成一種衰減性振動(dòng)，稱之為自由振動(dòng)。由于客觀存在的偶然因素，會(huì)對(duì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生作用，對(duì)系統(tǒng)的平衡進(jìn)行破壞，自由振動(dòng)只是依靠彈性恢復(fù)力維持振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)在工藝系統(tǒng)的阻尼作用下快速出現(xiàn)衰減。

二、機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)帶來(lái)的危害

在加工的過(guò)程中，機(jī)械振動(dòng)自然的會(huì)帶來(lái)一定的危害，產(chǎn)生危害的對(duì)象大多有著多樣化的特點(diǎn)。比如，有可能會(huì)對(duì)機(jī)床和工裝夾具、工件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、切削刀具、操作環(huán)境等方面都帶來(lái)一定危害。

(一)對(duì)機(jī)床和工裝夾具的危害

機(jī)械振動(dòng)會(huì)使機(jī)床和夾具的運(yùn)動(dòng)元件出現(xiàn)松動(dòng)，進(jìn)一步增大了間隙，使機(jī)床和夾具零件磨損速度加快，使機(jī)床和夾具的精度進(jìn)一步下降，繼而影響到了切削的質(zhì)量，也大大減少了機(jī)床及夾具的使用壽命，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)一些安全事故。

(二)對(duì)工件質(zhì)量的危害

在加工過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)械振動(dòng)，最為直接的傷害就是使加工表面的質(zhì)量進(jìn)一步降低，這樣會(huì)直接導(dǎo)致加工表面的粗糙度加大，甚至出現(xiàn)一些瑕疵或者紋路。機(jī)械出現(xiàn)振動(dòng)，還會(huì)使刀具和工件間的位置發(fā)生偏離，此時(shí)，一些對(duì)精神要求特點(diǎn)高的工件進(jìn)行加工時(shí)，就會(huì)直接影響到加工的效果，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

(三)對(duì)切削刀具和生產(chǎn)效率的危害與影響

機(jī)械振動(dòng)會(huì)影響到刀具進(jìn)行正常的切削，使得刀具承受交變切削力的作用，增加了切削熱，從而使刀具出現(xiàn)更快的磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)切削刃出現(xiàn)崩裂，使刀具的壽命進(jìn)一步縮短。在生產(chǎn)效率方面，為了防止出現(xiàn)機(jī)械的劇烈震動(dòng)，只有對(duì)切削的用量進(jìn)行降低，或者降低轉(zhuǎn)速，或者降低切深，加之刀具壽命縮短，就要不斷地進(jìn)行磨刀甚至換刀，自然會(huì)使生產(chǎn)效率得到大幅度下降。

三、減少機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的辦法

(一)減少自由振動(dòng)的辦法

由于出現(xiàn)自由振動(dòng)，本身帶來(lái)的危害性不是特別嚴(yán)重，但是還是會(huì)對(duì)機(jī)械加工的零部件精度帶來(lái)影響。因此，必須要探索減少自由振動(dòng)的辦法。結(jié)合自由振動(dòng)產(chǎn)生的原因，又在對(duì)零部件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，進(jìn)一步規(guī)范操作人員的操作流程，可開(kāi)展專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，提升操作人員的操作水平，從人員的角度上避免人為影響。與此同時(shí)，為了有針對(duì)性的解決外力帶來(lái)的影響，需要經(jīng)常對(duì)機(jī)械加工的外力進(jìn)行排除測(cè)試，通過(guò)嚴(yán)格的規(guī)章制度進(jìn)行約束，定期對(duì)外力進(jìn)行檢查，以實(shí)現(xiàn)減少自由振動(dòng)帶來(lái)的影響。

(二)減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)的辦法

減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)的主要方法有三種：對(duì)激振力進(jìn)行降低、調(diào)試振源頻率、隔離外來(lái)振動(dòng)。激振力主要是指機(jī)械在開(kāi)展零部件生產(chǎn)和加工時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的速度并沒(méi)有始終保持一致。所以，對(duì)激振力進(jìn)行降低的辦法是要確保機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的速度維持一致，避免出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)動(dòng)不均衡而產(chǎn)生離心慣性力。為了有效降低機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)速度出現(xiàn)不平衡，在零部件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，技術(shù)人員要通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子、砂輪和高速運(yùn)轉(zhuǎn)元件進(jìn)行平衡測(cè)試，可以通過(guò)一些輔助的平衡裝備進(jìn)行測(cè)量，以確保元件的平衡性。針對(duì)增強(qiáng)傳動(dòng)裝置自身的穩(wěn)定性，當(dāng)前最為主要的方法是把機(jī)械中的傳送皮帶規(guī)格的進(jìn)行具體要求，要保持皮帶的長(zhǎng)短是一致的，特別是傳動(dòng)帶中一定不能出現(xiàn)一個(gè)接頭的現(xiàn)象。調(diào)試振源頻率，只是要在零部件機(jī)械加工，對(duì)加工系統(tǒng)原有的頻率進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)一步避免共振出現(xiàn)。解決的辦法是調(diào)整激振力的頻率，同時(shí)科學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。規(guī)避外來(lái)震動(dòng)的方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只要及時(shí)的清理振動(dòng)源，使之遠(yuǎn)離機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)，或者通過(guò)將機(jī)械放置在軟墊板上等方法減少外來(lái)的振動(dòng)。

(三)減少自激振動(dòng)的辦法

減少自激振動(dòng)的辦法需要結(jié)合原因一起分析，以降低重疊系數(shù)辦法為例，需要對(duì)加工形式和加工量以及加工刀具質(zhì)量三個(gè)數(shù)據(jù)細(xì)致分析。在機(jī)械進(jìn)行加工零部件時(shí)，不但要更改刀具紋理樣式，而且要對(duì)刀具的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)選擇，刀具的使用對(duì)于機(jī)械加工的自激振動(dòng)有著非常大的影響，所以，要重視對(duì)于刀具參數(shù)的選擇。此外，在機(jī)械加工時(shí)，尤其是機(jī)械刀具的角度要盡量小，主要原因是由于精加工零部件時(shí)，要深度切割，會(huì)必然會(huì)增加摩擦力，因?yàn)槭芰Υ笮?huì)出現(xiàn)變化，使得出現(xiàn)自激振動(dòng)。所以，有必要對(duì)自激振動(dòng)原理加以分析，從而采取有效措施，優(yōu)化刀具、零部件以及機(jī)床的位置關(guān)系，自激振動(dòng)的發(fā)生將會(huì)得到有效的降低。為此，在刀具、零部件以及機(jī)床位置安排時(shí)，機(jī)械技術(shù)人員有必要分析機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)原理，促使自激振動(dòng)的降低得到有效的保障。

結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的機(jī)械加工運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，因?yàn)槎喾矫嬉蛩貢?huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，促使機(jī)械加工精確度得不到有效的保障，不利于機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展。因此，有必要加以機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題分析，從而采取有效解決措施，使機(jī)械振動(dòng)的降低得到有效的保障。

[1]劉建新，楊慶玲.機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的成因及解決措施[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，01：6-9.

[2]李笑林.機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的成因及解決措施[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2017，01：306.

[3]吳舒.機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)成因及改善措施研究[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015，24：81-82+88.