機械加工過程中機械振動的原因及對策研究

黃官偉 高飛

摘 ? ?要：隨著我國經濟快速的發展，機械加工行業也隨之發展。機械加工是機械行業生產中一個重要環節，對機械產品的質量有直接的影響。在機械加工的過程中，機械振動的現象是會影響機械加工的進度與質量，造成嚴重的生產浪費。機械加工的過程中一旦產生振動，就需要采取有效的措施解決，以提高產品的質量和生產效率。本文主要針對機械加工過程中機械振動的成因進行系統的分析，并提出有效的解決對策。

關鍵詞：機械加工;振動原因;解決對策

1 ?引言

隨著經濟的發展，我國數控技術的發展如春筍破土一般迅速。在機械生產過程中得到了非常廣泛的應用，大大提高了加工效率，使我國制造業的發展提供了便利的條件。然而機械加工過程中機械振動的問題需要解決，因為機械振動頻率會造成加工產品的精度。因此針對機械加工中的振動現象必須引起足夠的重視，提高產品加工的精密度和準確度，減少機械加工過程中機械的振動頻率是機械加工作業需要解決的問題之一。

2 ?機械振動概述

2.1 ?機械振動概念

機械振動，即質點或者物體在自身平衡的位置周邊進行往復性有規律運動，振動量是衡量其強弱的關鍵指標，可以是物體振動的加速度、位移或者速度。

2.2 ?機械加工過程中機械振動分類

在機械加工過程中，最常見的機械振動分類包含自由振動、強迫振動以及自激振動。

（1）在機械對產品加工過程中，最常見且最為簡單的振動類型就是自由振動。機械出現自由振動的原因大多是機械在對產品進行加工時，切削力產生的波動而引起的，或是機械對產品加工中，受到外部力的影響從而引起的。機械在自由振動過程中，通常會逐漸減弱，因此，自由振動對機械加工過程中產品加工的影響不大，但是要考慮到一個問題，就是自由振動會導致機械產生自激振動。

（2）強迫振動：機械系統在長期受到外界固定周期性影響時，會出現周期性、強制性的振動。

（3）自激振動：相對其他振動，此類振動對機械加工危害更大。此類振動主要是由于周期性、交變力振動產生的振動，具有較高的頻率。

3 ?機械加工振動造成的危害

機械振動是機械加工中常見問題，對機械加工產品的質量有一定的影響。首先由于機械振動的原因導致械加工零件粗糙度提升，紋路的瑕疵等問題，對機械產品的精確度、外形美觀都有一定的影響。其次機械加工過程中的振動對機床與工裝夾具也會產生明顯的影響，使元件之間的連接出現松動，元件之間的間隙也會越來越大。元件間隙變大會降低元件的使用壽命，同時影響機械加工的生產效率，同時加了生產成本，進而少了企業的利潤。

4 ?常見的故障振動診斷方法

機械設備的振動伴隨著機械設備的運行而產生。機械設備振動診斷實際上是通過對采集的振動信號在三維圖上的時域、幅域、頻域進行信號處理與分析，以判斷出故障發生的原因，并找到故障發生的部位。目前，在國際上普遍使用的振動診斷方法主要包括：

4.1 ?波形分析法

通過對信號波譜曲線的形態進行分析，提取表征曲線形態的參量，并以這些參量的相似性作為波譜相似性的測度。將這些參量與機械振動故障的判斷標準進行比照，從而判別出振動信號中隱含的故障原因，并對故障發生部位進行定位。

4.2 ?頻譜分析法

頻譜分析法是將時域信號變換至頻域，在頻率域內對動態信號加以分析的方法。其通過將復雜的時間歷程波形，經過傅里葉變換分解為若干單一的諧波分量，以獲得信號的頻率結構以及各諧波和相位信息，其分析的結果是以頻率為坐標的各物理量的譜線與曲線。目的是為解決消振、幅振等問題提供條件，幫助判別出振動信號中隱含的故障原因，并對故障發生部位進行定位。

5 ?機械加工過程中產生振動的主要原因

5.1 ?機械加工過程中產生自由振動的主要原因

（1）機械加工中，機械設備上的刀具的反復運動，使得加工件增加了切削力效果，當切削力發生轉變，就會產生振動。（2）機械加工的過程中，受到外力的作用有沖擊力產生，就會產生自由振動。機械加工中自由振動是不可避免的，主要是由于力的作用下產生的。但是，如果自由振動中沒有增強外力，就說明有阻力存在，使得振動逐漸削弱。由于各種外在因素干擾導致的自由振動是不容易被消除的。因此，找到導致自由振動的主要因素，就需要采取措施解決，否則會對加工件品質造成影響。

5.2 ?機械加工過程中產生強迫振動的主要原因

（1）機械加工過程中產生強迫振動，主要是由于離心慣性力的作用下產生的。機械加工中，由于加工的速度大，包括皮帶輪、轉軸以及部分回轉工件都會不同程度的影響，出現不均衡的狀況，就會有離心力出現，由此造成強迫振動。

（2）如果機械自身有缺陷存在，產生強迫振動是必然的。通常而言，與往機械設備存在關聯性，當設備處于運轉狀態的時候，由于部件的規格上存在誤差，各個要件之間沒有密切貼合，在機械加工的過程中就會失去平衡。

5.3 ?機械加工過程中產生自激振動的主要原因

機械加工過程中如果產生非常激烈的振動，就需要認真分析，因為產生這種現象的因素是比較多的。比如，加工材質的硬度散布不夠均勻就會產生激烈的振動，甚至會造成刀具和加工件間遷移，就會有切削力形成，因此就會有自激振動產生。

6 ?機械加工過程中機械振動的解決措施

6.1 ?降低強迫振動的解決方法

強迫振動是由外力因素造成的，解決強迫振動問題必須解決外力問題。首先降低激振力。機械在生產的過程中，機械轉動速度與機械本身不平衡因素造成的，需要對設備進行調試，控制機械轉動速度，降低力的不平衡因素。其次對振源的頻率進行調試。振源頻率問題是產生共振問題的根源，對頻率的科學調試，減少共振問題產生的外力因素，減少強迫振動問題。最后對外來的振動進行有效的隔離，有能力單位需要采取隔離技術，隔離外界的振源對強迫振動產生，起到防振作用。

6.2 ?自激機械振動解決措施

機械加工生產過程中，自激機械振動是一種常見的振動方式，對機械產品的質量有一定的影響。自激振動需要對其振動的幅度、影響的范圍與振動產生的性質進行準確的判斷，這樣才可以有效的解決問題。首先需要根據具體情況具體分析，查清自激機械振動振源的位置，這是解決自激機械振動的關鍵因素，根據機械零件的具體情況，選擇科學的解決方法，提高機械工作的效率。其次在機械工作過程中，一般情況都需要切割，切割刀具的選擇是關鍵問題，根據切割零件的特點選擇合適的刀具，同時對刀具的參數需要科學選擇，這對降低自激機械振動的產生起到重要作用。最后切割的用量與切割要求要明確，根據切割的要求，進行切割刀具等參數的進行設置與選擇，對提升整體要求，提高工作質量，完善機械振動性能起到重要保障作用，對減少自激振動的發生起到重要作用。

7 ?結束語

總而言之，機械加工過程中機械振動在加工生產過程中是一種比較常見的現象。引起機械振動的原因要有強迫振動、自由振動和自激振動。而自由振動對機械振動的影響比較微小，所以在解決機械振動的問題上，要從強迫振動和自激振動上入手。尋找合理的方式，是提高產品效率和質量的保證，對機械加工有重要的意義。

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