研究機械加工過程中機械振動的原因及處理措施

李文超

摘 要：機械振動是機械加工過程中比較常見的現象之一，由于機械振動的影響，對導致機械加工生產的效率的下降，同時也會造成加工產品表面質量不達標，加速機械工具的過度耗損以及噪音污染等一系列問題的發生。本文主要對機械加工過程中，機械振動的分類和特點進行了闡述，對機械振動的成因和影響展開了分析，同時對如何更好的解決機械振動產生的不利影響進行了深入的研究。

關鍵詞：機械加工；機械振動；原因；特點；處理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.048 在機械加工過程中，機械振動是一種非常普遍的問題，它是一種物理現象所導致的。由于機械振動會給機械加工生產產生一定的影響，在生產中如果振動規模較大，超出一定范圍，就會影響機械生產的質量和工具的使用壽命，機械振動一方面會造成機械加工不能達標，另一方面會導致機械工具的損壞，同時過度振動，會產生較為嚴重的噪音，對生產一線工人的身體健康產生較為嚴重的影響。但是如果振動幅度過小，也會造成低頻大波度的發生，影響機械加工的準確度。因此在機械加工生產過程中，如何更好的管理和控制機械振動，對機械加工正常開展起著至關重要的作用。

1 機械振動的分類概述

機械振動按照振動形式的不同分為三大類，分別為自激振動、強迫振動以及自由振動。

1.1 自激振動形式

自激振動是一種非線性運動，它是依靠自身產生的激勵作用來保持振動的不斷進行，也被簡稱為自振。它是產生于一種特定環境下的振動，是不受外界激勵而產生的振動形式，比如在磨削過程中，砂輪與工件通過相互摩擦發生作用，發生的振動形式就是自激振動。當工件的剛性越低劣，產生的作用力就越大，由此產生的振動也就越大了。

自激振動主要有以下特點，首先，自激振動的振動頻率與振動系統中的固有頻率基本一樣，分為高頻自激振動和低頻自激振動。其次，自激振動的大小是由系統獲得能量的大小所決定。此外，自激振動的干擾力伴隨這振動停止而隨之停止。

1.2 強迫振動形式

強迫振動是指在具有一定規律外力驅動的作用下產生的機械振動，例如在機械磨削時，皮帶與電動機之間發生作用，由于皮帶的長度和厚度存在差異，就會引發振動，這種振動作用會造成機械加工的準確度，造成產品質量的下降，出現加工的工件粗糙或者達不到要求的標準水平。強迫振動的特點主要由以下三點，振動無法改變外界作用力，隨外界作用力的停止而消失，振動的頻率與外界作用力頻率基本相同，或成倍數增長。如果外界作用力的頻率與振動頻率一樣，則會出現共振。

1.3 自由振動形式

自由振動主要是指當將所有激勵作用和強迫作用都取消后，機械系統產生的一種振動形式。自由振動是依靠彈性恢復力保持振動的延續，直到受到阻尼作用，振動才會逐漸停止。機械系統決定了自由振動運動頻率的大小，是系統一種自身固有的頻率。

2 機械振動的原因分析

2.1 自激振動形式產生的原因

發生自激振動形式主要是由以下三個方面原因產生的：第一個方面，磨削過程中，切削工具與工件之間產生的作用力發生了變化，產生的振動。第二個方面，由于金屬工件硬度不盡相同，造成產生機械振動，比方工件的表面與硬度過大時，會發生機床共振現象。第三個方面，在安裝切削工具時，當工具桿過小，或者伸出過長，均會造成切削刀具的自激振動。

2.2 強迫振動形式產生的原因

發生強迫振動形式主要是由以下三個方面原因產生的：第一個方面，高速回轉出現不平衡狀態，機械機床中高速回轉的零件非常多，其中包括主軸、電機、皮帶、磨床中的砂輪等等，就是由于出現不平衡狀態導致出現離心慣性作用。第二個方面，機床在轉動過程中出現一定的偏差。例如機床轉動過程中齒輪組因為自身存在偏差，導致發生額周期性的離心慣性作用。第三個方面，切削時出現不均勻現象，切削屬于間歇性進行一種操作，車削、拉削等操作就屬于切削的一種形式，這種周期性變化的切削形式會造成強迫性振動。

2.3 自由振動形式產生的原因

發生自動振動形式的主要原因是由于機械系統自身的彈力、重力作用下形成的，而沒有任何外力參與。因為組你和內耗都是振動系統中的一部分，比如簡諧振動等，因此產生自由振動的原因是由于彈性元件或者慣性元件引發的。

3 機械振動解決的處理措施

3.1 自激振動解決處理措施

首先，應當正確、合理的選擇機械刀具的參數設置，通過研究證實，機械刀具所選擇的參數設定與振動有著很密切的關系。因此在對機械刀具進行選擇時，應首先確定其幾何參數。例如機械刀具的前角與機械振動具有反比例關系，主偏角與振動具有正比例關系，因此，選擇機械刀具的參數能夠有效的控制振動的大小。其次，加強機械系統的防振能力。對于機械系統抗振能力對顫振的強弱起到關鍵性影響，所以，要降低顫振就需要提高抗振能力。第三，正確設定匹配加工的參數。機械加工過程中，應選擇合理的進刀范圍，走刀范圍以及機床的轉動速度，從而降低工件顫紋，加強表面的光潔度發揮了非常關鍵的作用。

3.2 強迫振動的解決處理措施

首先，對外部環境的振動源進行有效的控制，當機械工具轉速較高時，使用時需要對機械工具的平衡情況進行檢測。例如，砂輪，因為其本身沙粒呈現不均勻的分布，所以在轉動時會出現不均勻的磨損，導致平整度較差，砂輪轉動時出現振動問題，對主軸造成一定的破壞，因此要采取平衡檢測，確保砂輪轉動時的平穩，此外正確的選擇傳動帶也能鉤降低振動和噪音等。第二，對振動的原因進行研究，簡諧振動是造成強迫振動的主要原因，因此作用力就會導致振動的發生。

3.3 自由振動的解決處理措施

自由振動是機械加工過程中永遠存在的一種振動形式，自由振動屬于非外力作用下產生的振動，其造成的損壞可以忽略掉。加強機械系統的質量，改進彈性元件，阻尼元件的性能，更好的降低自由性振動的產生。

4 結語

本文介紹了機械振動過程中機械振動的類型、特點，并對這三種振動類型的產生原因進行了闡述，通過學習，使我們意識到振動的負面影響，通過分析和研究，制定相應如何降低振動的措施和方法，建議推廣應用

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