機械加工振動的成因及改善措施分析

龍正東

（貴州理工學院 550000）

摘要：在機械加工中，振動現象會直接影響被加工工件的表面質量，影響實際的生產效率，同時，還會損壞切削刀具，直接造成噪聲污染。所以，針對機械加工過程中出現機械振動的成因分析，并且通過相應的措施，就能夠抑制機械振動的出現。所以，本文在分析機械加工振動成因之后，通過有效的措施，希望可以將振動出現的現象減少，為今后的機械加工提供一點淺薄的意見。

關鍵詞：機械；加工；振動

科學技術的發展，使得機械加工之中數字化控制技術得到廣泛的應用，其存在高速、高效以及智能化控制等諸多優勢。但是在機械加工之中，因為工件和刀具之間周期性的往復運動，導致機械振動的出現是不可避免的，一旦出現振動，就會降低加工零部件的精準度，直接影響生產率。隨著工業迅猛發展，對于機械加工工件的精準度要求逐漸提升，而在控制機械加工工件精度的時候，機械加工振動降低就成為首要措施。

一、機械加工振動產生的原理分析

（一）受迫振動

受迫運動本身屬于不衰減振動，會直接受到外界周期性干擾的影響。受迫振動出現的原因需要進行綜合性的分析，其中要考慮工件、刀具以及機床等。如，在機械刀具中開展切削，由于齒多，難免會出現誤差，這樣就會引發振動。載入，如果工件的表面軟硬度不一樣或者是斷斷續續，這樣也會導致生產加工之中出現振動現象[1]。

（二）自激振動

機械自激振動出現的原因主要是因為機械加工之中，機械的切削會導致周期性變化的出現，并且周期性的變化會逐漸的增強，這樣就需要從振動系統之中補充阻尼作用所消耗的能量，這一種振動就稱之為自激振動。

（三）自由振動

自由振動主要是在機械系統受到外力干擾的時候，當外力消除，就會形成衰減性的振動。因為一些偶然因素，會直接作用在工藝系統中，影響系統的平衡，而自由振動只能夠依靠彈性本身的恢復力來維持振動，這樣就會導致在工藝系統的阻尼作用下，這一類型的振動出現大幅度的衰減。

二、機械加工中機械振動出現的原因

（一）強迫振動

強迫振動作為機械加工主要的振動形式，在機械加工之中也是最常見的一種振動方式。強迫振動形成的原因需要從內外部兩個方面去分析，其內部的成因主要包含：第一，機床本身的不平衡問題，整體的離心力就成為擁有周期特點的作用力，一般來說，主要是在皮帶、卡盤以及電機回轉不平衡的時候出現。第二，機床的傳動性零件本身會有缺陷存在，進而出現周期性的船動力引發強迫振動。如，軸承零件松動，刀架安裝不穩定，安裝境地低等都很容易引發這一類問題。第三，切削不均性，也是強迫振動出現的主要原因。從外部因素來看，地基的振動也會引發強迫振動。一般來說，在沖壓機械之中比較常見，其劇烈的地基振動會引發更進一步的強迫振動。強迫振動對于加工工件以及機械設備產生的影響較大，需要河外的關注[2]。

（二）自激振動

在機械加工工程中，自激振動也是常見的形式，其出現的原因：第一，針對切削加工而言，刀具和切屑、刀具和工件之間會產生摩擦力，從而引發自激這弄懂。第二，工件的材料本身存在布局運行，其軟硬度的差異，導致刀具有可能引發崩刀的問題，最終引發自激振動。第三，刀具本身在安裝過程中，其剛性交差，這樣很容易引發刀桿的振動，進而出現自激振動。第四，由于細長軸本身的剛性較低，一旦需要進行細長軸加工的時候，就可能在工件的表面形成波紋或者是錐度，進而引發自激振動。第五，由于存在積屑瘤，其本身的存在極不穩定，時有時無，再加上刀具的前角和切削層的橫截面積之間并非恒定不變，所以就可能造成自激振動。另外，因為切削量選擇不合適，進刀量不合理，也可能引發自激振動。

三、機械加工振動的主要防治措施

（一）減少強迫振動的措施

出現強迫振動控制途徑包含：第一，工藝系統剛度和阻尼的提升。通過提升工藝系統剛度，增大阻尼，就可以將系統抗振能力提高。增強連接部位部件的接觸剛度，減小滾動軸承的間隙。另外，通過使用內阻相對較大的材料，所制造出來的零件也可以起到一定效果的減振。第二，將來自振源的激振力消除或者是進行最大限度的減少。對于較高轉速的零件，應該在修整之前以及修整之后進行兩次的平衡。同時嚴格的要求制造精度和齒輪的裝配精度，通過提升齒輪的平穩性，就可以控制因為周期性沖擊而出現的振動，進而控制噪聲。另外，通過軸承制造精度和裝配精度的提升，就可以減少自身缺陷所引發的振動。第三，利用有效的隔振措施來避免振動。利用柔性連接機床的電機和床身，就可以對電機的自身振動進行控制，利用液壓緩沖裝置，就可以在換向時，減少部件的沖擊。此外，通過木材，就可以確保地基和床身相互隔離，這樣也可以利用防振溝來進行隔離，從而有效打開通知周邊的振源，避免將基礎或者是地面作為媒介傳遞給機床本身。

（二）減少自激振動的措施

出現自激振動主要是因為切削過程中工藝系統的內部問題。所以，針對自己振動的控制，就需要從切削用量、刀具幾何參數等多個方面來進行合理的控制。

第一，合理的選擇切削用量。切削用量指的是切削深度、切削速度以及進給量的總稱。切削速度會直接影響刀具壽命。切削速度提高，就增高切削溫度，縮短刀具使用壽命，不同的工件，其切削速度需要針對性的調整。第二，合理選擇刀具的幾何角度。在幾何角度之中，基本角度包含了正交平面之中的前角與后角；在基面之中的主偏角以及副偏角；在切削平面之中的刃傾角。不同的測量面，對于前角以及后角都可以進行定義。如，切深平面、正交平面、法平面，進給平面之中都會有前角和后角的相互對應。

對于阻尼器的應用，需要認識阻尼器本身是通過液體或者是固體的阻尼，從而將振動的能量消耗掉，進而實現減振處理。阻尼器本身的減振效果與行程大小以及運動速度的快慢有著直接的關系。運動越快，運行的形成越長，其所具有的減振效果越佳。一般來說，在振動體運動量最大的地方就可以安裝阻尼器。對于吸振器的應用，需要認識到吸振器包含了動力式和沖擊式兩個方面：動力式主要是利用彈性元件，這樣就可以在系統之上連接一個附加的質量塊，通過附加質量的動力作用，就可以將振動降低；沖擊式吸振器是在殼體之內自動沖擊質量塊同一個與振動系統剛性連接的殼體相互組成的。在機械系統發生振動之后，通過物體的往復運動，就可以將其振動能量消除，進而達到減少振動的目的[3]。

四、結語

總而言之，在機械加工之中，出現機械振動的影響因素很多。在進行機械生產時，機械加工是核心關鍵，同時也是機械生產的基礎所在。為了滿足機械加工的質量要求，減少機械振動，避免對機械加工產生直接的影響，對于機械生產領域發展有著重要的推動作用。在進行機械加工的時候，需要從多個角度去分析，這樣才能確保解決措施更加的完善。另外，配合上新型的科學技術的優化，以及機械加工系統的完善，就可以幫助機械加工提升其質量和效果。當然，從安裝方面入手，也有利于零件組件精密度的提升，這樣就可以避免缺陷的出現，同時還可以降低裝配的誤差，從而避免因為生產零件和裝配零件對于機械加工帶來的振動干擾。

參考文獻：

[1]馮旭.機械加工過程中機械振動的成因及解決措施[J].科技創新與應用，2016（31）：161.

[2]馬海彥.機械加工過程中機械振動的成因及解決措施[J].山東工業技術，2016（16）：281.

[3]孫海峰.機械加工過程中機械振動的成因及解決措施[J].科技與企業，2016（08）：219.