機械加工中的振動消除與利用方法探析

（黑龍江廣播電視大學富拉爾基分校 黑龍江齊齊哈爾 161042）

在機械加工中往往會受到振動的負面影響。如果有振動，工件將相對于刀具發生偏移，產品的表面將產生振動痕跡。如果振動劇烈，產品質量大幅度的下滑。振動將導致加工系統不斷受到工件的反作用力，導致刀具磨損或邊緣塌陷，損壞機器的加工系統，嚴重的將會導致機械本身以及機械加工系統不能正常工作。但是，在工件的加工過程中，振動帶來的并不全是負面影響，它也能帶來一定的積極作用。例如，振動和超聲波處理可以促進加工。因此，有必要對加工過程中產生振動的原因進行分析，對振動進行控制和利用。

一、振動的類型及原因

在機械加工過程中，通常以自由振動、自激振動、強迫振動等三種，下面將對這三種振動進行認識以及對其產生原因進行分析。

1.自由振動

自由振動的含義是如果系統中的外力消失，機器本身的衰減運動稱為自由振動。自由振動產生的原因是由于加工系統受到外部系統、機床驅動系統的非周期性影響、工件加工的沖擊等力的影響，使系統本身產生不平衡的振動，需要依靠機床的在一定時間內進行彈性恢復，像這樣的產生的振動就是自由振動。自由振動的頻率與系統本身的頻率一直，但是一旦產生只有振動過后，系統就會產生阻礙震動的力，這個阻礙力會使自由振動的現象慢慢消退，甚至完全消失。

2.自激振動

自激振動是在機床加工過程中由振動本身引起的。切削力的周期發生變化，由此產生的切削力對系統產生反應，這補充了系統因為阻尼效應下降而產生的能力，從而允許系統的振動得到維持和增強。在加工過程中，自激振動主要是高頻強振動，這會降低工件的表面質量，嚴重影響機床的生產效率。在磨削過程中，砂輪與磨鈍之間的振動就屬于自激振動。自激振動是不衰減的，自激振動的頻率由系統的固有參數決定性；將系統的振動能量與阻尼耗能相比，所得的比值決定了由振動過程本身和反饋引導產生的自激振動的大小，也就是說，一旦系統停止加工，自己振動也將會消失。

3.強迫振動

強迫振動主要是由外部周期性擾動引起的。其出現的原因是：在切削過程中，由于機床某些零件的施工精度不高，當機床工作時，會出現不均勻性，導致振動的出現，這中振動還會在刀具的背面出現，這是因為每個工具都有其獨特的邊緣高度，這會在加工過程中引起振動。如果存在工件表面不連續，硬度和軟度不一致的情況，也會在加工過程中也會引起振動。同時，機器在工作過程中優勢也會受到系統外部因素的影響而產生振動。

二、振動消除的方法

在本文中提到自由振動，它的存在是不可避免的，但同時它也很容易唄阻力所消除。所以在實際操作中更多的對自激動振動進行消除、對強迫振動進行減弱。

1.消除自激振動的方法

在進行自激振動消除時，主要有以下三個具體的方法，分別是合理的、科學的選擇切削過程中的參數；加強系統本身的抗振性；添加消振裝置。切削速度在20-60m/min之外，可以有效的減弱其振幅。另外進給量與振幅懲罰比，背刀量和振幅成正比，所以在實際操作中要根據實際情況來選擇合適的參數。加強系統本身的抗性可以使振動消除或減弱。所以可以對機床的剛性性能進行改進，同時還可以合理的安排系統部件之間的固有頻率。在系統中適當的加入吸振器這種消振裝置來有效的消除系統中的振動。

2.減少強迫振動的方法

強迫振動在機械加工中帶來的影響也是很嚴重的，它的減弱方法主要有三，分別是消除或減弱激振力；激振力頻率不要與系統固有頻率相同；采用隔振手段。這三個方面的使用能夠在很大程度上降低系統的強迫振動，而同時由于橡膠等材料的使用又可以很好的減少強迫振動的振幅和傳播，將其影響有效的降低。

三、機械加工中振動的利用

振動切削是利用振動的最簡單、效果最好的應用方法，可以提高零件的表面質量。振動切削是指合理地改變工件之間的時空條件，從而改變切削原理，使切削力和切削熱得到有效的降低，進而提高切削質量。振動可以在很短的時間里完成切削加工的切入和切出。由于時間短，刀具在工件未振動時就已經離開，有效的降低誤差。

通過改變切削速度也可實現振動的利用，這樣可以使切削速度更有規律，從而使工件的表面質量得到提升。振動切削試驗表明，如果刀具符合正弦定律，在待加工工件表面會形成細小的切削痕跡，因此在零件加工過程中在表面產生的油膜而大大提高零件的耐磨性。

四、結語

在機械加工中，振動是不可避免的，那么就應該對振動進行更加清晰地認識和理解，這樣才可以在機械加工中更好的避免因振動帶來的不利影響，同時更方便人們對震動的利用。本文對振動的影響和利用方法進行了淺談。