機(jī)械加工過程中機(jī)械振動的成因及解決措施探討

楊普庶 韓剛毅 李志勇

摘 要：機(jī)械加工是我國工業(yè)化發(fā)展中的重要組成部分。但是在機(jī)械加工過程中會產(chǎn)生不同程度的機(jī)械振動，它會帶來許多負(fù)面的影響。比如在一定程度上會嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量，制約著產(chǎn)品的使用壽命，也在很大程度上影響著生產(chǎn)效率，最終會嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)成本等等，這些問題都會嚴(yán)重制約企業(yè)的機(jī)械加工程度。本文主要對在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生機(jī)械振動的成因和有效的解決措施做具體分析，通過不斷改變工件的質(zhì)量，對提高加工效率具有非常重要的作用和意義.

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 ；機(jī)械振動 ；成因 ；解決措施

隨著科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化控制技術(shù)在機(jī)械加工中產(chǎn)生了重要的作用。但是在機(jī)械加工的過程中會產(chǎn)生不同程度的機(jī)械振動，機(jī)械振動的產(chǎn)生會嚴(yán)重影響工件表面的粗糙度，在一定的程度上影響著工件的加工質(zhì)量，最終會影響產(chǎn)品的使用壽命 ；操作者為了控制振動，更好的保證工件質(zhì)量，會不斷減少切削量，這樣可以更好提高產(chǎn)品的合格率，但是這樣會在一定程度上影響生產(chǎn)效率 ；在加上振動會產(chǎn)生不同程度的噪音，對附近操作者產(chǎn)生嚴(yán)重影響等等。因此這需要我們對機(jī)械振動產(chǎn)生的成因進(jìn)行分析，不斷找出有效的解決措施，提高機(jī)械加工的程度。

1 機(jī)械加工過程中產(chǎn)生機(jī)械振動的成因

在機(jī)械加工的過程中一般產(chǎn)生的機(jī)械振動分為三種，分別為自由振動、強(qiáng)迫振動和自激振動，這三種振動對機(jī)械加工都產(chǎn)生一定的影響，以下將對這三種振動的成因做具體分析。

1.1自由振動的成因

在機(jī)械加工的過程中，一般自由振動產(chǎn)生的原因可以分為兩種情況，一是機(jī)械在加工的過程中，對于切削力來說并沒有一個(gè)恒定的值，切削力會發(fā)生驟然的變化，這種驟然的變化就會產(chǎn)生自由振動；是受到外界的影響，外界的沖擊力會對設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性的運(yùn)轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生振動。所以對于自由振動來說產(chǎn)生的原因是由系統(tǒng)自身所決定的。

1.2強(qiáng)迫振動的成因

強(qiáng)迫振動作為機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的最主要的振動，對于強(qiáng)迫振動的成因來說一般分為兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是外部因素，另一個(gè)是內(nèi)部因素。而內(nèi)部因素作為最主要的影響因素，主要成因是（1）對于機(jī)床的加工在整體上會存在不平衡的因素，而整體的離心力就會成為一個(gè)具有周期性特點(diǎn)的作用力，在這種情況下就會發(fā)生皮帶、卡盤和電機(jī)回轉(zhuǎn)不平衡的產(chǎn)生。（2）機(jī)床傳動性的零件一般會存在一些缺陷，就會引起強(qiáng)迫振動的產(chǎn)生。（3）在切削過程中的不均勻性，這也會引起強(qiáng)迫振動的產(chǎn)生。

從外部因素來說，地基的振動會產(chǎn)生強(qiáng)迫振動的發(fā)生，這種情況下會出現(xiàn)在沖壓機(jī)械的過程中，劇烈的地基振動導(dǎo)致強(qiáng)迫振動，這種強(qiáng)迫振動的產(chǎn)生對于機(jī)械的設(shè)備和加工工件的影響是非常大的.

1.3自激振動的成因

在機(jī)械加工的過程中還會產(chǎn)生一種振動那就是自激振動。主要的產(chǎn)生原因是（1）在進(jìn)行切削加工的過程中，會由于工件與刀具、刀具與產(chǎn)生的切削之間存在的摩擦力，這種摩擦力很容易引起自激振動的產(chǎn)生。（2）對于工件的材料來說，往往會存在一些不均勻性的特質(zhì)，這種不均勻性就會對軟硬程度造成影響，就會使刀具出現(xiàn)崩刀的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種崩刀現(xiàn)象就會引發(fā)自激振動。（3）對于刀具來說，也有可能引發(fā)自激振動的產(chǎn)生，一般刀具在安裝過程中會出現(xiàn)剛性差的問題，這就會引發(fā)刀桿的振動，通過刀桿的振動就會產(chǎn)生自激振動。（4）細(xì)長軸也會引發(fā)自激振動的產(chǎn)生。一般細(xì)長軸的剛性比較差，機(jī)械在對細(xì)長軸加工的過程中，容易造成在工件的表面形成錐度或者波紋，這就能夠引發(fā)自激振動的產(chǎn)生。（5）對于機(jī)械中產(chǎn)生機(jī)械瘤來說，會引發(fā)不穩(wěn)定性，會造成時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象產(chǎn)生，再加上切削層的表面面積和刀具的前角不具有恒定性，這就很容易產(chǎn)生自激振動。通過以上五項(xiàng)分析出了自激振動產(chǎn)生的原因，要盡快對這種振動加以控制.

2機(jī)械加工過程中對機(jī)械振動控制的有效措施

以上分析了在機(jī)械加工過程中振動產(chǎn)生的三種原因，這三種振動中自由振動相對于其它兩種振動來說發(fā)生的比例比較低，在短時(shí)間內(nèi)也能夠消減和控制，所以對于機(jī)械加工的影響不是很大，以下將主要對強(qiáng)迫振動和自激振動這兩種振動的方式采取解決措施加以控制，以更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的穩(wěn)定性。

2.1強(qiáng)迫振動的控制措施

對于強(qiáng)迫振動的控制主要采取三種控制的方式。（1）強(qiáng)迫振動的主要成因是受到外部環(huán)境的影響。在對外部環(huán)境的控制中，首先對引發(fā)外部振動的源頭進(jìn)行控制，對于轉(zhuǎn)速要求比較高的加工工具，在使用之前就需要進(jìn)行平衡性的檢測。比如砂輪，就是一種高速旋轉(zhuǎn)的零部件，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中會嚴(yán)重加劇磨損力，砂輪的自身特點(diǎn)就會在使用過程中產(chǎn)生振動，所以這就需要在使用之前進(jìn)行檢測，通過有效的檢測避免振動，使其增加穩(wěn)定性。（2）要進(jìn)行嚴(yán)格預(yù)防共振的產(chǎn)生。共振現(xiàn)象是振動頻率相同或者相近的兩個(gè)振動系統(tǒng)，在振動的過程中是相互依存的，這會不斷造成振幅的疊加，通過這種疊加造成進(jìn)一步破壞的產(chǎn)生。為了更好的避免共振現(xiàn)象的產(chǎn)生，最有效的解決措施就是不斷避免相鄰兩個(gè)機(jī)器的振動頻率，對于振動頻率要做出相應(yīng)的調(diào)整，比如提高結(jié)合面的平整度、改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速等等，都可以規(guī)避或者降低機(jī)械振動的產(chǎn)生。（3）控制強(qiáng)迫振動最有效的方法是使用減振的裝置和采用一定的隔振措施。減振裝置能夠達(dá)到消耗和吸收振動的能量，從而達(dá)到減振的目的。隔振裝置也能夠達(dá)到控制振動的目的，其工作原理是將振源和需要防振的機(jī)床間進(jìn)行分隔，不斷吸收振動能量，從而達(dá)到控制振動的目的。

2.2自激振動的控制措施

對于自激振動來說，是機(jī)械加工過程中產(chǎn)生振動的主要原因，約占到三種振動的65% 左右，所以對于自激振動的控制非常必要。對于自激振動的控制措施，首先需要選取合適的刀具，振動的產(chǎn)生和刀具的幾何參數(shù)的選取是密不可分的。對于刀具來說，其刀具的前角和主偏角，與振動的強(qiáng)烈程度呈現(xiàn)著反比例和正比例的關(guān)系。在機(jī)床切削的過程中，要選取合適的切削量，這樣可以在最大程度上控制振動 ；其次是不斷加強(qiáng)對工藝系統(tǒng)抗振性的推敲，可以采取減少軸承的間隙和施加合適的預(yù)緊力等措施來進(jìn)行控制，從而達(dá)到有效控制振動的作用。

3結(jié)語：

在機(jī)械加工的過程中會經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)械振動，機(jī)械振動一般分為自由振動、強(qiáng)迫振動和自激振動三種，對這三種振動采取有效的措施加以解決，從而更好的提高機(jī)械工件的加工質(zhì)量和加工的效率。

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