機械加工中機械振動原因及解決措施

李 克

河北諾亞人力資源開發有限公司

隨著我國社會經濟的不斷發展，機械加工行業也得到了快速的發展，人們越來越重視機械加工的質量和精度，而機械加工中出現機械振動，是所有機械加工中不可避免的現象之一，對于機械振動出現的原因進行分析，并提出有效的解決方法，是當前機械加工行業必須面對和解決的問題。

一、機械加工產生機械振動的原理

(一)受迫振動

受迫振動屬于不衰減振動，其主要是受到外界的周期性干擾所影響。如果出現受迫振動，就要綜合全面的分析其原因，可以從工件、機床和刀具三個方面具體分析。例如，用機械刀具進行切削的時候，因為齒的數量較多，就必然會產生一些誤差，致使出現了機械振動。在工件上，假如表面存有斷續或者不同的軟硬度時，加工的過程中不可避免的也會產生震動。

(二)自激振動

出現機械的自激振動的主要原因是由于在加工的過程中，機械切削自身會帶來周期性變化，而且這種周期性的變化會日益加強，使被阻尼作用所消耗的能量從振動系統中得到了補充，這種情況下產生的振動，我們稱之為自激振動。

(三)自由振動

機械系統在受到外力干擾時，外力消除以后，系統也會形成一種衰減性振動，稱之為自由振動。由于客觀存在的偶然因素，會對工藝系統產生作用，對系統的平衡進行破壞，自由振動只是依靠彈性恢復力維持振動。這種振動會在工藝系統的阻尼作用下快速出現衰減。

二、機械加工中機械振動帶來的危害

在加工的過程中，機械振動自然的會帶來一定的危害，產生危害的對象大多有著多樣化的特點。比如，有可能會對機床和工裝夾具、工件質量、生產效率、切削刀具、操作環境等方面都帶來一定危害。

(一)對機床和工裝夾具的危害

機械振動會使機床和夾具的運動元件出現松動，進一步增大了間隙，使機床和夾具零件磨損速度加快，使機床和夾具的精度進一步下降，繼而影響到了切削的質量，也大大減少了機床及夾具的使用壽命，情況嚴重時甚至會出現一些安全事故。

(二)對工件質量的危害

在加工過程中出現的機械振動，最為直接的傷害就是使加工表面的質量進一步降低，這樣會直接導致加工表面的粗糙度加大，甚至出現一些瑕疵或者紋路。機械出現振動，還會使刀具和工件間的位置發生偏離，此時，一些對精神要求特點高的工件進行加工時，就會直接影響到加工的效果，無法達到預期的目標。

(三)對切削刀具和生產效率的危害與影響

機械振動會影響到刀具進行正常的切削，使得刀具承受交變切削力的作用，增加了切削熱，從而使刀具出現更快的磨損，嚴重時甚至會引發切削刃出現崩裂，使刀具的壽命進一步縮短。在生產效率方面，為了防止出現機械的劇烈震動，只有對切削的用量進行降低，或者降低轉速，或者降低切深，加之刀具壽命縮短，就要不斷地進行磨刀甚至換刀，自然會使生產效率得到大幅度下降。

三、減少機械加工中機械振動的辦法

(一)減少自由振動的辦法

由于出現自由振動，本身帶來的危害性不是特別嚴重，但是還是會對機械加工的零部件精度帶來影響。因此，必須要探索減少自由振動的辦法。結合自由振動產生的原因，又在對零部件進行機械加工時，進一步規范操作人員的操作流程，可開展專業的技術培訓，提升操作人員的操作水平，從人員的角度上避免人為影響。與此同時，為了有針對性的解決外力帶來的影響，需要經常對機械加工的外力進行排除測試，通過嚴格的規章制度進行約束，定期對外力進行檢查，以實現減少自由振動帶來的影響。

(二)減少強迫振動的辦法

減少強迫振動的主要方法有三種：對激振力進行降低、調試振源頻率、隔離外來振動。激振力主要是指機械在開展零部件生產和加工時，機械轉動的速度并沒有始終保持一致。所以，對激振力進行降低的辦法是要確保機械轉動的速度維持一致，避免出現由于轉動不均衡而產生離心慣性力。為了有效降低機械轉動速度出現不平衡，在零部件進行機械加工時，技術人員要通過對電機轉子、砂輪和高速運轉元件進行平衡測試，可以通過一些輔助的平衡裝備進行測量，以確保元件的平衡性。針對增強傳動裝置自身的穩定性，當前最為主要的方法是把機械中的傳送皮帶規格的進行具體要求，要保持皮帶的長短是一致的，特別是傳動帶中一定不能出現一個接頭的現象。調試振源頻率，只是要在零部件機械加工，對加工系統原有的頻率進行調試，進一步避免共振出現。解決的辦法是調整激振力的頻率，同時科學設計機械設備的內部結構。規避外來震動的方法相對比較簡單，只要及時的清理振動源，使之遠離機械加工現場，或者通過將機械放置在軟墊板上等方法減少外來的振動。

(三)減少自激振動的辦法

減少自激振動的辦法需要結合原因一起分析，以降低重疊系數辦法為例，需要對加工形式和加工量以及加工刀具質量三個數據細致分析。在機械進行加工零部件時，不但要更改刀具紋理樣式，而且要對刀具的數據進行科學選擇，刀具的使用對于機械加工的自激振動有著非常大的影響，所以，要重視對于刀具參數的選擇。此外，在機械加工時，尤其是機械刀具的角度要盡量小，主要原因是由于精加工零部件時，要深度切割，會必然會增加摩擦力，因為受力大小會出現變化，使得出現自激振動。所以，有必要對自激振動原理加以分析，從而采取有效措施，優化刀具、零部件以及機床的位置關系，自激振動的發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，機械技術人員有必要分析機械的運轉原理，促使自激振動的降低得到有效的保障。

結語

在實際的機械加工運轉過程中，因為多方面因素會產生機械振動，促使機械加工精確度得不到有效的保障，不利于機械加工業的發展。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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