機械加工中機械振動的原因及解決措施

李英儒

（石家莊市動力機械廠，河北 石家莊 050000）

機械加工中機械振動的原因及解決措施

李英儒

（石家莊市動力機械廠，河北 石家莊 050000）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)加工主要依靠機械，但是在實際的機械加工過程中機械極易受到其他因素的影響而產(chǎn)生振動，其主要振動類型包括自由振動、強迫振動以及自激振動。機械加工過程中一旦出現(xiàn)振動，不利于保障加工產(chǎn)品質(zhì)量。本文對機械加工過程當(dāng)中，出現(xiàn)振動的原因以及各自的特點加以深入的分析，在此基礎(chǔ)上，對相對應(yīng)的減小機械振動的解決措施深入探究。

機械加工；機械振動；成因；解決措施

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷推廣和普及，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)加工過程中普遍采用機械加工。機械加工給大家?guī)砹烁咝?、精準和便捷，降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。但是在實際的機械加工的過程中，由于加工零件以及刀具一直處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，在長時間的轉(zhuǎn)動情況下，振動自然形成，使零部件加工的精確性難以保證，嚴重影響了機械加工質(zhì)量的提升。為此，對機械加工中的振動現(xiàn)象引起足夠的重視顯得十分重要，需要相關(guān)工作人員不斷深入分析機械加工過程中機械振動的原因，從而采取有效措施，促使機械振動得到有效的降低。

1 在機械加工時發(fā)生振動的原因以及相對應(yīng)的特點

1.1 自由振動

在進行零部件加工生產(chǎn)時，機械由于自身原因，總是出現(xiàn)振動，便是所謂的自由振動問題，此外，造成自由振動原因十分簡單。機械自由振動主要產(chǎn)生原因是在使用機械進行零部件生產(chǎn)加工過程中，由于存在一定的切削力，由于受到外力的作用，將會出現(xiàn)振動，此外，有可能是進行零部件加工生產(chǎn)過程中，受到人為外力的影響，從而產(chǎn)生自由振動。值得注意的是由于機械在自由振動的過程中，受到了外力，不會出現(xiàn)補充，在一段時間之后，振動產(chǎn)生之后會逐漸減弱，因此，機械自由振動對機械正常運轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生較大的影響。不過機械自由振動存在另外一個最大的問題，就是自由振動會誘發(fā)機械進行自激振動，從而對機械正常運轉(zhuǎn)造成更為嚴重的影響。

1.2 強迫振動

對于機械出現(xiàn)的強迫振動，主要在于加工時機械自身的問題以及受到外界影響。對于內(nèi)部原因其主要是機械在運轉(zhuǎn)過程中，由于存在離心速度，離心慣性導(dǎo)致的強迫振動。對于離心慣性產(chǎn)生原因按照物理知識解釋，就是皮帶運轉(zhuǎn)時，一旦皮帶出現(xiàn)轉(zhuǎn)動的不規(guī)律，將會產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象，對于離心慣性的產(chǎn)生主要是機械出現(xiàn)振動，導(dǎo)致不平衡的轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生機械強迫振動。此外，內(nèi)部原因還有機械自身存在有設(shè)計缺陷問題，諸如轉(zhuǎn)動軸出現(xiàn)部分位置突出情況，從而出現(xiàn)轉(zhuǎn)動的不平衡，同樣會導(dǎo)致機械產(chǎn)生強迫振動。此外，在進行零部件加工時，機械不是一直進行轉(zhuǎn)動，而是加工期間會有一段時間停止加工，機械對零部件加工時，就需要變換節(jié)奏，促使機械運轉(zhuǎn)時間存在周期性，從而導(dǎo)致機械強迫振動。對于強迫振動產(chǎn)生的外部原因，其原因十分簡單，只要在機械加工零部件過程中，機械設(shè)備周邊具有其他運行中的大型機械，一旦兩種機械設(shè)備的振動頻率相同，將會導(dǎo)致加工機械設(shè)備產(chǎn)生振動，如此一來，就需要對加工機械周邊的機械設(shè)備加以重視，尤其應(yīng)注意的是大型設(shè)備，諸如空壓機、沖床等。對于機械強迫振動具有諸多特點，其中主要包括以下幾個方面，（1）機械本身不會改變外來干擾力，在機械加工過程中，其干擾力之間并沒有多大的聯(lián)系，因此，技術(shù)人員只需要運用一定的技術(shù)手段就可以將干擾力排除，就能夠降低或者停止強迫振動；（2）對于強迫振動頻率具有一個固定值，對于干擾力的存在主要是其振動頻率同機械振動頻率相似，或者二者之間的周期具有整數(shù)倍關(guān)系；（3）強迫振動本身造成的影響并不是十分巨大，但是卻容易導(dǎo)致機械產(chǎn)生共振問題，在上述分析中，已經(jīng)說明共振危害較大，一旦在機械加工時，出現(xiàn)的干擾力超出一定的范圍，將會導(dǎo)致強迫振動的幅度變得更大。

1.3 自激振動

自激振動主要是機械在運轉(zhuǎn)過程中，由于產(chǎn)生高頻率劇烈振動，從而出現(xiàn)了自激振動。對于自激振動產(chǎn)生的主要原因有以下方面。（1）在機械進行零部件生產(chǎn)加工時，由于刀具與零部件的摩擦力的出現(xiàn)，機械將會在短時間內(nèi)出現(xiàn)劇烈的變化，從而自激振動；（2）機械在進行零部件加工過程中，一旦遇到所加工零部件的硬度過大時，將會出現(xiàn)刀具崩斷問題，從而導(dǎo)致機械產(chǎn)生自激振動；（3）機械在進行零部件生產(chǎn)加工時，由于機械設(shè)備上的刀具剛性達不到要求，從而出現(xiàn)機械運轉(zhuǎn)時，刀桿產(chǎn)生了自激振動；（4）機械加工零部件過程中，由于零部件的加工量過多或者過少，從而引發(fā)了自激振動。根據(jù)振動類型的特點，對自激振動加以分析，其主要具有以下特點，其一是自激振動的出現(xiàn)并不是由于外力的影響導(dǎo)致；其二是發(fā)生振動的頻率與機械加工零部件中的一個固定頻率具有較多的相同點；其三是在出現(xiàn)自激振動時，機械的振動并不會出現(xiàn)振動幅度變小的情況，其原因在于自激振動不斷會利用外力進行補充能量，使得自激振動一直延續(xù)下去。只有機械運轉(zhuǎn)停止之后，才會出現(xiàn)振動的停止。

2 降低機械振動的解決措施

2.1 降低自由振動解決措施

在上述分析中，自由振動危害性并不是十分嚴重，但是為了保障機械加工零部件的精確度，還是需要采取一些措施進行降低自由振動危害。針對自由振動的產(chǎn)生，其主要原因在于受到了外力的影響。因此需要在進行機械加工零部件時，規(guī)范加工人員的操作，同時通過一定的專業(yè)技術(shù)操作培訓(xùn)，使得機械操作人員的操作能力得到有效的提升，從而有效避免人為的影響。此外，針對外力對機械加工精確度的影響，需要定期對機械加工進行外力排除，同時需要加工企業(yè)進行相關(guān)規(guī)章制度的建設(shè)，使得外力定期檢查工作能夠得到有效的落實。如此一來，自由振動就能夠得到有效的降低。

2.2 降低強迫振動的解決措施

在上述分析中，可以了解到強迫振動產(chǎn)生的原因，因此，有必要采取針對性的解決措施，才能有效降低強迫振動。解決措施的探究主要從降低激振力、調(diào)試振源頻率以及對外來振動隔離三方面考慮。激振力主要是機械在進行零部件生產(chǎn)加工時，主要是機械的轉(zhuǎn)動速度沒有保持一致。為此，針對以上情況，降低激振力采取的有效方法主要是保證機械轉(zhuǎn)動速度的一致性，從而不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不均衡產(chǎn)生的離心慣性力。為了降低機械轉(zhuǎn)動速度的不均衡，在機械加工零部件時，機械技術(shù)人員有必要對砂輪、電機轉(zhuǎn)子以及高速運轉(zhuǎn)元件等進行平衡調(diào)試，可以適當(dāng)安裝一些平衡設(shè)備。對于增強傳動裝置自身的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段常用的方法是將機械當(dāng)中的傳動皮帶的規(guī)格加以要求，主要是皮帶長短規(guī)格一致，尤其應(yīng)注意的是傳動帶避免接頭。對于調(diào)試振源的頻率，主要是在機械進行加工零部件時，首先調(diào)試加工系統(tǒng)的原有頻率，促使共振問題得到有效的避免，主要解決方法是對激振力頻率加以調(diào)整，同時對機械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計引起足夠的重視。對于外來振動進行隔離，其方法顯得比較簡單，其主要是在機械加工零部件時，直接將振動源進行分離，或者將機械以及地面相隔離，簡單來說就是在地面上增加軟墊板，促使地面的振動不會傳至機械，從而有效降低強迫振動頻率具有明顯的作用。

2.3 降低自激振動的解決措施

在上述分析中可以了解到自激振動產(chǎn)生的一些原因。促使加工精確度得不到有效的保障，為此，有必要對其原因進行分析的基礎(chǔ)上，采取有針對性的解決措施，有效降低自激振動。以其中的降低重疊系數(shù)措施為例。解決過程中，需要對加工形式、加工量以及加工刀具質(zhì)量這三種數(shù)據(jù)進行分析。一方面，需要在機械進行加工零部件時，更改刀具紋理樣式。另一方面，對刀具的數(shù)據(jù)進行合理選擇，刀具的使用對機械加工的自激振動具有重大影響，因此有必要對刀具的參數(shù)選擇引起足夠的重視。此外，在機械加工時，尤其是機械刀具的角度需要盡量小，其原因在于精加工時，對零部件加工時，需要深度切割時，摩檫力會迅速增加，由于受力的大小發(fā)生變化，促使自激振動發(fā)生的可能性增加。因此，有必要對自激振動原理加以分析，從而采取有效措施，優(yōu)化刀具、零部件以及機床的位置關(guān)系，自激振動的發(fā)生將會得到有效的降低。為此，在刀具、零部件以及機床位置安排時，機械技術(shù)人員有必要分析機械的運轉(zhuǎn)原理，促使自激振動的降低得到有效的保障。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段機械設(shè)備在生產(chǎn)加工中得到有效的推廣使用，但是在實際的機械加工運轉(zhuǎn)過程中，由于諸多的因素產(chǎn)生機械振動，促使機械加工精確度得不到有效的保障，不利于機械加工業(yè)的發(fā)展。因此，有必要加以機械振動問題分析，從而采取有效解決措施，使機械振動的降低得到有效的保障。

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TH16

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1671-0711（2017）07（上）-0191-02