機械加工過程中機械振動的成因及解決措施

摘 要：近年來，隨著工業建設的不斷創新與發展，很大程度上推動了我國國民經濟的發展進步，尤其是機械加工技術在此大背景下也獲得了較好的發展。傳統的機械加工技術為了適應時代社會發展的需要，也在不斷加強技術創新和智能化技術的改造。但是在實際機械加工過程中仍存在著許多問題亟待去解決，文章主要針對現階段機械加工中比較突出的機械振動的問題進行詳細地闡述，并希望通過文章的簡要訴述可以為相關人員提供一定的參考意見，進而使得機械加工在制造過程中變得更加高效，精準。下面就機械加工過程中機械振動的產生的常見因素進行分析。

關鍵詞：機械加工；振動成因；解決措施

引言

機械加工中的振動現象是比較常見的一種故障現象，主要是因工具設備反復且有規律的運動所導致的，從某種意義上來講屬于一種物理現象，所以振動的產生也是一種必然現象。但振動頻率的大小及所產生的影響作用并不是一致的，輕微振動所產生的后果則會降低機械加工的精準度，而振動頻率較大將對整個機械設備產生極其嚴重的影響，甚至將破壞機械設備的整體運行狀態，對其產品質量產生的影響是不容被忽視的，所以針對機械加工中存在的振動現象必須引起足夠的重視，來提高產品加工的精確度和準確度，減少振動頻率的發生次數，從未保障其產品質量是目前機械加工中亟待面臨的重要問題之一。

1 機械加工中機械振動的分類

1.1 強迫振動

強迫振動的產生是指機械加工過程中在一定條件下受到了外界的干擾，致使機械設備不得不產生的一種振動現象，這種強迫振動的發生對整個機械加工的產品質量及生產周期都有著極其嚴重的影響。所以，在實際機械加工過程中必須對機械加工的周圍環境及生產狀態進行及時的審查，防止外力的強大干擾，影響機械加工的正常運作。此外，強迫振動還具有以下等幾個特點：一是干擾力一旦產生并不會隨著機械加工的深入而停止干擾，相反會大大增加其干擾因素，致使機械加工難以正常維系下去；二是強迫振動與外界干擾能力的頻率有著極其密切的關系，頻率相同的情況下對其機械影響的倍數將隨著外力的強大周期而逐漸增加；三是機械振動在相同的外力情況下，所產生的機械振動值將逐漸增大，最終影響整個機械系統的正常運作。

1.2 自激振動

自激振動現象的發生主要是指在一定力的相互作用下，所產生的定期交替的一種周期振動現象，它與強迫振動有著明顯的區別，它是交替產生。其主要特點主要體現在以下等幾個方面：一是自激振動的周期與固有的頻率有著直接的關系，通常情況下都是比較接近或是等于一個數值狀態，正常狀態下不會輕易發生改變；二是自激振動所產生的振動影響與機械設備所消耗的能力是成正比例關系；三是自激振動是自身所產生的一種振動現象與強迫振動不同，它并沒有收到外力的影響，而且在特殊情況下，還會停止其振動。

2 振動產生的原因分析

2.1 強迫振動產生的原因

強迫振動所產生的原因主要體現在高速回轉，機床傳動和切削不均等三個方面。在機械加工過程中由于機床作業是在高速回轉的過程中對其進行的加工作業，如主軸、磨床的砂輪等零件設備都是經過高速回轉產生運用力對其進行的一種作業現象，但是各零部件在運行過程中必然會因自身存在的差異而使運轉出現各種慣性誤差影響其振動。此外，在機床作業安裝過程中，也會存在著零部件安裝誤差，某些零部件工具極其細小，由于人為因素必然會存在一定的誤差安裝，這樣也會對其離心慣力產生影響，最終使得振動頻率不斷增加。此外，在機械零部件切削的過程中由于受到間隙性的影響會使得強迫振動現象的頻率及節奏交替不均，加之外力因素的強大影響就會使得振動與機械設備之間產生一定的慣力，最終破壞液壓的穩定性，如此反復的運動就會使機械設備受到嚴重的損害，最后影響機械加工的質量。

2.2 自激振動產生的原因

自激振動所產生的因素相對比較單一，而且也具有一定的穩定性。從這個角度來講自激振動所產生的強大振動力并不是由外界因素所控制的，而是受其自身系統的運行方式所決定。如果系統運動中產生振動的因素消失，那么機械振動現象也會隨之降低或是消失。

3 機械振動問題的防范及解決建議

3.1 消減強迫振動的措施

一是降低激振力。為了減小振動過程中的不平衡問題，可以減少沖擊力和系統離心力。設置自動平衡裝置，合理安裝切刀裝置或采取靜態和動態平衡措施。同時為了提高傳動裝置的穩定性，保證傳動帶的質量，最好使用斜齒輪，將飛輪安裝在主軸上，保證軸的加工精度，改進軸輪的安裝質量。二是要降低外來因素所產生的振動對機械設備造成的影響。在機械加工中通過合理劃分機床功率可以使用隔振材料，有效減少外部振動對設備的影響。在加工設備和地面間加隔振材料、彈性木或硬橡膠墊，有效地防止強迫振動。三是提高系統阻尼。為了減少機械加工過程中所產生的振動，需要進一步提高機械設備的剛性和穩定性，同時提高阻尼系數也是解決該問題的有效措施。比如適當安裝阻尼器可以增加系統的阻尼，在機床的主軸支撐處安裝混凝土阻尼材料，可以更有效地提高阻尼裝置的效率，促進設備穩定性的提高。

3.2 減少自激振動的措施

由于自激振動的產生原因來源于系統內部，因此防范自激振動應從系統內部構建的優化著手。在機械加工過程中，合理選擇切削用量，合理選擇刀具的幾何參數，以及切削過程中對阻尼的合理控制，都能夠有效的減小甚至消除自激振動的發生頻率。針對不同類型的機械加工條件，按照不同加工工件的硬度，進一步合理改變切削速度。通過合理提高切削速度可以有效控制切削溫度的上升，進而保證機械刀具壽命。同時進給量和切削深度對工件的影響也很大，可以使用高速或低速切削模式，如果必須保證加工表面粗糙度要求不高，可適當選擇大的進給量，以滿足加工的需要，提高加工效率。工件表面在粗糙度要求較高時，就必須降低進給量。科學的調控進給量和切削深度，在符合質量標準的前提下，適當加大或減少進給量，既保證加工效率，同時減少自激振動的發生。在刀具的選擇過程中應該按照刀具幾何參數要求進行合理選擇。刀具主偏角和前角等幾何參數與振動之間的關系最為密切，在實際切削情況下，可以適當增大前角與主偏角，后角在滿足要求的前提下，可以盡量取小，以便達到減小機械振動的目的。因此，確定合理的刀具幾何參數能夠有效減少自激振動的發生。減振裝置的合理運用，以及引進先進的機械加工工藝，提高機械加工設備減振吸振能力，綜合運用多種減振方法，可以有效地減少自激振動的發生。阻尼裝置的使用對減小機械設備的振動也具有良好的效果。

4 結束語

從以上情況分析得知，通常情況下，機械加工過程中所產生的機械振動主要就是強迫振動和自激振動，這兩種振動方式也是加工中比較常見的。從某種意義上來講，機械振動對其整個機械加工的產品質量有著不可忽視的重要影響。產生的原因也是多方面的，所以在實際機械加工過程中必須依據具體的實際情況對其進行相應的控制與完善，可以不斷引進國外先進的生產技術或是管理經驗，應用于我國的機械加工中，大大降低振動的次數，確保其機械加工的順利進行，這也是提高產品質量的主要因素之一，對整個機械加工都有著極其重要的意義。

參考文獻

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