機械加工過程中機械振動的原因及對策探討

白向龍

（大慶油田工程建設有限公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

隨著我國社會經濟的快速進步以及科學技術水平的不斷提升，整個機械行業取得了巨大的進步，而社會對于機械加工精度的要求也在不斷提升。在實際進行機械加工的過程中，機械加工精度會受到機械振動的直接影響。鑒于此，為了充分保障機械產品的加工精度，非常有必要針對機械振動產生原因及控制措施進行探討。

1 機械加工過程中機械振動的原因及對策

1.1 自由振動

1.1.1 自由振動產生原因

自由振動主要是由于機械系統自身重量以及彈力等各種因素影響下而產生的一種振動形式，自由振動并不是因為外力干擾而產生。例如，機械加工過程中所產生的簡諧振動，其內耗以及阻尼完全屬于機械系統本身的一個組成部分，由此可以知道，在機械加工過程中主要是慣性或者是彈性元件才能夠引起自由振動。

1.1.2 自由振動控制措施

機械加工過程中不可避免的都會出現自由振動，而且自由振動并不是用外力干擾而產生，自由振動本身的損傷相對比較小，在一些情況下完全可以將其忽略。但是為了能夠充分保障機械加工精度，機械加工人員必須要針對阻尼元件以及彈性元件的性能進行及時優化，以此來進一步強化機械系統本身質量，并最大程度實現對自由振動的規避。

1.2 強迫振動

1.2.1 產生強迫振動的研究分析

強迫振動通常情況下也被稱為是受迫振動，強迫振動是機械加工過程中非常常見的一種振動類型，其主要是在外界的干擾下產生，強迫振動具有持續性的特點。機械加工過程中所產生的強迫振動主要有穩定振動以及瞬態振動等兩種形式[1]：（1）穩定振動的產生需要外界能量不斷補充，在此情況下才能保持同等振幅的連續性振動過程；（2）瞬態振動主要指的是在整個機械加工過程中，機械系統在某一個時間節點產生變化的情況下而出現的一種持續性相對較短的這種形式。

機械系統本身在受到內部或者是外部周期性激振力的影響下就會產生強迫振動。而通常情況下有以下幾種原因會導致出現激振力。

（1）外部振源：機械加工過程中沖壓設施等裝置在工作過程中會通過地基持續性的傳出非常強烈的振動，在這種情況下就會產生頻率呈現出整倍數的強迫癥中；

（2）不均勻切削：機械加工切削屬于一種間歇性的加工過程，在針對不具備連續性的鍵槽表面進行銑削、車削或者拉削的過程中，由于切削過程切削力是一個周期性的變化過程，由此就會引發比較強烈的強迫振動；

（3）機床傳動誤差：機床的液壓系統在傳動的過程中，皮帶接縫、由業脈動、軸承滾動體尺寸差等相關因素都會進一步引發強迫振動，此外，在機床裝配過程中會應用到傳動齒輪，如果提安裝裝配存在誤差，也會導致出現嚴重的強迫癥狀；

（4）不平衡高速回轉：機床在加工過程中通常情況下會存在帶輪、卡盤、工件、磨床砂輪、主軸處在高速回轉狀態下的零件，而如果這些零件出現不平衡狀態，就會產生一個離心慣性力，在此作用下也會導致出現強迫振動[2]。

1.2.2 強迫振動控制措施

機械加工過程中要想實現對強迫振動的有效控制，首先就必須要快速找出振源，在此基礎上來采取有針對性的應對措施。

降低或者是消除振源激振力：在實際進行機械加工的過程中，針對轉速超過600轉/min的零部件，操作人員必須要及時做好轉速平衡，這主要是因為，一旦這部分零部件在機械加工過程中分布了處在不均勻狀態下的沙粒或者是產生了表面不均衡的某種現象，就會導致主軸發生振動。針對這種情況，操作人員必須要及時的更換砂輪，并做好兩次平衡，也就是要針對修整前以及修整后進行平衡。另外，企業必須還要大力引進新技術來有效提升齒輪的安裝精度以及制造精度，讓其能夠在機械加工過程中保持平穩狀態，這樣可能最大程度減少機械加工過程中所產生的振動，并將機械加工過程中產生的噪音降到最低程度。

最大程度避免共振現象發生：（1）針對共振現象可以通過有效提升機械系統本身固有頻率和剛度來進行解決，而在實際機械加工過程中可以通過進一步提升機械系統的接觸剛度，有效消除機械系統間隙，進一步提升接觸表面精度，并最大程度控制接觸表面粗糙度來實現；（2）為了能夠將共振區進行最大程度規避，在機械加工過程中可以通過及時更換電動機轉速以及進一步改變主軸轉速來實現；

（3）進行隔振。為了有效避免在機械加工過程中相鄰設備的振源通過地基傳遞到加工設備上，從而引發振動，可以充分利用構建防振溝來有效隔離地面以及設備；針對機械系統的液壓部分以及機床本身進行有效隔離；針對液壓部件在換向過程中所產生的巨大沖擊力，可以充分利用液壓緩沖設備進行有效解決。

1.3 自激振動

1.3.1 產生自激振動的原因

（1）自激振動在機械加成功過程中不會受到外力的干擾，其主要是機械系統在加工過程中本身所產生的，自激振動屬于一種非線性的振動，而且具有較穩定的周期性；

（2）在機械加工過程中如果切削層刀具前角、橫截面積在產生變化的情況下，或者是橫截面上產生積削瘤的情況下就會引發自激振動；

（3）切屑和刀具之間、工件和刀具在機械加工過程中不可避免的會產生一定的摩擦力，由此也會引發自激振動[3]。

如果刀具安裝過程中剛性相對較差，由此就會導致機械加工過程中刀桿出現明顯顫動，從而引發自激振動。

1.3.2 自激振動控制措施

（1）合理調整振型剛度比：不同加工材料阻尼會存在較大差異，因此針對機床立柱以及床身等一些支撐件通常情況下會利用鑄鐵進行制造，以此來有效抑制自激振動。另外還可以通過有效提升機械系統剛度來有效抑制自激振動；

（2）科學選擇切削用量：切削速度會對刀具使用壽命產生巨大影響，因此在加工過程中針對不同加工工件需要合理的控制切削速度。另外，還可以充分結合切削內容來合理選擇幾何角度，保證切削加工的穩定性。

2 結束語

綜上所述，機械振動是機械加工中不可避免的一個問題，因此應該針對振動原因進行深入分析，并采取有針對性措施進行控制，這樣才能最大程度降低其危害。