機械制造過程中機械振動的解決措施探討

劉鑫

摘 要：機械加工過程中，工藝系統(tǒng)振動是一種常見的現(xiàn)象，會影響加工質(zhì)量和降低生產(chǎn)率，甚至?xí)骨邢鞑荒芾^續(xù)進行，對切削加工非常不利。若加工中產(chǎn)生了振動，刀具與工件問將產(chǎn)生相對位移，會使加工表面產(chǎn)生振痕，嚴重影響零件的表面品質(zhì)和性能;振動使刀具受到附加動載荷，加速刀具磨損，有時甚至崩刃;同時振動使機床、夾具等的連接部分松動，從而增大間隙，降低剛度和精度，縮短使用壽命，嚴重時甚至使切削加工無法繼續(xù)進行;振動中產(chǎn)生的噪聲還將危害操作者的身體健康。為減小振動，有時不得不降低切削量，使機床加工的生產(chǎn)效率降低。因此，研究分析機械加工中的振動原因和特性，尋求控制振動的有效途徑是很有必要的。

關(guān)鍵詞：機械加工;機械振動;解決措施

0.前言

機械加工中的振動是一種十分有害的物理現(xiàn)象，在分析機械加工中各種振動產(chǎn)生的原因和特性時，提出了相應(yīng)的減振措施。在實際生產(chǎn)中，合理采用這些措施對保證零件表面品質(zhì)、提高生產(chǎn)率有著積極的意義。

1.機械加工過程中機械振動的原因

機械加工過程中產(chǎn)生的振動主要可以分為強迫振動、自由振動和自激振動，具體的原因分析如下：

1.1強迫振動的原因

在進行削磨的過程中，皮帶和電動機產(chǎn)生的相互作用力，會產(chǎn)生機械振動。不同規(guī)格的皮帶和電動機，產(chǎn)生作用力引發(fā)的震動頻率的大小是不一樣的。強迫振動如果較大會影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，在加工產(chǎn)品的過程中精度會降低，這樣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品會達不到精細的程度。這種振動的影響因素很多，在解決這類振動問題時，要考慮的面面俱到，這樣才能使強迫振動降到最低。強迫振動主要包括系統(tǒng)內(nèi)部和外部兩個方面原因，內(nèi)部因素的影響有地基振動和液壓部分。外部因素的影響主要包括三個方面：首先。由于系統(tǒng)工作會產(chǎn)生離心力，會使工件會失衡從而產(chǎn)生強迫振動現(xiàn)象。其次，如果系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)存在問題，在工作過程中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干擾力，在機械加工過程中也會導(dǎo)致強制振動。最后，機械加工過程如果存在間斷性。加工部件互出現(xiàn)晃動，相互作用力的出現(xiàn)，最終也會導(dǎo)致強迫振動。

1.2自由振動的原因

自由運動對機械加工的產(chǎn)品影響比較微小。例如：用機械對產(chǎn)品進行切削的過程中，由于產(chǎn)品材料硬度不是特別均勻或工件表面比較粗糙，機械就會發(fā)生自由振動，由于阻尼作用產(chǎn)生，振動會迅速降低，所以在機械加工過程中對產(chǎn)品的影響很小。但是自由振動在一定條件下會轉(zhuǎn)化為自激振動，這樣就會使得機械在加工過程中振動的頻率迅速上升，為了避免轉(zhuǎn)化為自激振動，也不可完全忽視自由振動。

1.3自激振動的原因

自激振動產(chǎn)生的原因很多，但主要有四個方面。第一，在機械加工過程中，加工的產(chǎn)品由于系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的操作，會掉落一些產(chǎn)品的碎屑。如果不及時清理出這些產(chǎn)品碎屑，時間越長，碎屑的數(shù)量會越積越多，會對后續(xù)加工的產(chǎn)品會產(chǎn)生阻礙，加大造成摩擦，從而引起自激振動;第二，如果加工的材料本身就存在問題，那么在加工過程中，會影響加工的效果。不僅會使產(chǎn)品加工增加難度，也會損害加工設(shè)備，造成加工零部件性能變差，那么在機械加工過程中產(chǎn)生自激的振動;第三，機械加工設(shè)備在沒有加工產(chǎn)品前挑食的不是太好，使得個別加工零件之間連接不緊密，也會產(chǎn)生自激振動;第四，加工的產(chǎn)品與機床不匹配，如刀片過長，而機床是小型的，那么就不能負擔(dān)起長的刀片，在加工生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生自激的振動。自激振動的產(chǎn)生是對產(chǎn)品的加工影響最大的因素。因此，解決這種振動是提高機械在產(chǎn)品加工的精度和質(zhì)量的前提條件。

2.機械加工過程中機械振動的解決措施

自由振動對機械加工過程中機械振動的印象比較小，所以下文主要介紹強迫振動和自激振動的解決措施。

2.1強迫振動的解決措施

在機械加工過程要想降低強迫振動出現(xiàn)的頻率，就要找到引發(fā)強迫振動的原因，對癥下藥才能解決根本問題。首先，降低激振力。在機械加工過程中存在不平衡問題，這就會導(dǎo)致激振力的產(chǎn)生。要想降低不平衡問題對系統(tǒng)的影響。首要要保證砂輪、刀盤以及電動轉(zhuǎn)子等高轉(zhuǎn)速的元件的平衡性，確保在加工過程中平衡性。其次，外來設(shè)備工作時的振動也會影響本設(shè)備的振動。在進行機械加工時，設(shè)備之間的間距要和理，并用防震的材料是設(shè)備之間進行隔離，這樣就可以有效降低外來振動對設(shè)備的影響。最后，提高系統(tǒng)阻尼的系數(shù)。提高阻尼可以在機床的主軸上安裝阻尼器、在支承件上安裝混凝土等阻尼材料。

2.2自激振動的解決措施

自激振動是由系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，因此要從系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建的優(yōu)化著手解決自己振動問題。在機械加工過程中，根據(jù)機械加工條件的不同，合理地選擇合切削量和速度，合理選擇刀具的型號，都能夠有效的減小甚至消除自激振動的發(fā)生頻率，也可以延長機械刀具的使用壽命。

3.結(jié)語

總而言之，機械加工過程中機械振動在加工生產(chǎn)過程中是一種比較常見的現(xiàn)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(chǎn)品效率和質(zhì)量的保證，對機械加工有重要的意義。

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