探討機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的成因及改進(jìn)途徑

張春雨

摘 要：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械加工企業(yè)面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)格局的調(diào)整和優(yōu)化，高科技電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)面臨著多方面的壓力，市場(chǎng)發(fā)展逐漸呈現(xiàn)飽和，市場(chǎng)份額不斷減少。因此，需要提高機(jī)械加工企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，保證產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械加工中振動(dòng)問(wèn)題是一種常見的問(wèn)題，影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。文章中分析機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的原因，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;機(jī)械振動(dòng);成因;改進(jìn)措施

在技術(shù)和工藝發(fā)展的過(guò)程中，原料和設(shè)備開展高精度的加工是重要的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工和數(shù)字化加工中，工件和工具之間需要進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)通常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題。振動(dòng)的類型和程度不同，對(duì)機(jī)械加工進(jìn)度有著不同的影響。隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械加工精度要求的提高，降低機(jī)械加工環(huán)節(jié)中的振動(dòng)現(xiàn)象，能夠有效提高機(jī)械加工精度。通過(guò)分析機(jī)械加工振動(dòng)的原因，采取科學(xué)合理的規(guī)避和消除措施，有效提高機(jī)械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

1 機(jī)械加工中機(jī)械振動(dòng)的原因

（1）強(qiáng)迫振動(dòng)的發(fā)生原因。在機(jī)械加工的過(guò)程中，由于外界相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)的出現(xiàn)。在強(qiáng)迫振動(dòng)中存在穩(wěn)態(tài)振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)兩種方式。激振力的不同產(chǎn)生不同周期的振動(dòng)，主要由于以下幾點(diǎn)：機(jī)械加工的過(guò)程中，內(nèi)部因素和外部因素造成強(qiáng)迫振動(dòng)出現(xiàn)，其中內(nèi)部因素是主要因素。機(jī)床上回轉(zhuǎn)件不平衡導(dǎo)致機(jī)械整體離心力出現(xiàn)周期性的變化。此種方式主要是由于電機(jī)、卡盤以及皮帶輪回不平衡造成的。機(jī)床傳動(dòng)零件自身缺陷也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)發(fā)生。如由于拖板間的間隙過(guò)大、軸架等機(jī)床部件出現(xiàn)松動(dòng)等。在切削的過(guò)程中，切削力的不均勻也會(huì)造成振動(dòng)發(fā)生。機(jī)械振動(dòng)發(fā)生的外部因素主要是地基振動(dòng)因素造成的，在機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)地基出現(xiàn)振動(dòng)，導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)發(fā)生。

（2）自激振動(dòng)出現(xiàn)的原因。機(jī)械加工中，自激振動(dòng)也是常見的一種振動(dòng)方式，造成自激振動(dòng)主要是由以下原因：在零件切削的過(guò)程中，刀具和工件出現(xiàn)相應(yīng)的摩擦，造成自激振動(dòng)的發(fā)生。在實(shí)際的加工中，由于特殊情況影響，設(shè)備硬度不均勻，造成崩刀現(xiàn)象的發(fā)生，造成自激振動(dòng)發(fā)生。在刀具安裝的過(guò)程中，剛性較差導(dǎo)致刀桿發(fā)生顫動(dòng)，引發(fā)自激振動(dòng)。

2 機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的有效改進(jìn)措施

（1）機(jī)械加工的過(guò)程中，外力作用是強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的重要原因，在對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，需要結(jié)合振動(dòng)的規(guī)律和振動(dòng)源頭。強(qiáng)迫振動(dòng)的源頭大多來(lái)自外界，可以采取現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、環(huán)境實(shí)驗(yàn)等方式尋找振動(dòng)源頭。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的過(guò)程中，借助相應(yīng)的振動(dòng)傳感收集裝置，開展頻譜分析工作，根據(jù)分析的結(jié)果判斷振動(dòng)頻率。環(huán)境實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，根據(jù)外界環(huán)境中的振源，對(duì)停機(jī)狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集以及分析，提出相應(yīng)的頻率信息確定振動(dòng)的源頭。在明確振動(dòng)的源頭之后，采取下面的改進(jìn)措施：第一，隔離外來(lái)振源。機(jī)械加工中，將加工設(shè)備和電動(dòng)機(jī)、油泵等動(dòng)力類型的設(shè)備分開，實(shí)現(xiàn)振源的隔離。也可以使用相應(yīng)的隔振材料，如彈性木板等實(shí)現(xiàn)地基和機(jī)床等設(shè)備的隔離。也可以采取挖掘防振溝的方式，將地面和設(shè)備進(jìn)行隔離。第二，有效控制激振力。在機(jī)械加工的過(guò)程中，由于不平衡問(wèn)題的存在造成激振力的出現(xiàn)。在振動(dòng)控制的過(guò)程中，需要做好激振力的控制措施，其關(guān)鍵點(diǎn)是有效減少系統(tǒng)中的不平衡現(xiàn)象。因此，在機(jī)械系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的自動(dòng)平衡裝置，可以采取動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種平衡裝置。為了有效增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)保證設(shè)備的質(zhì)量，提高安裝的精度。技術(shù)人員在機(jī)械加工開展之前和加工過(guò)程中，針對(duì)元件開展相應(yīng)的平衡調(diào)節(jié)工作，有效控制和減少激振力的出現(xiàn)，改善機(jī)械振動(dòng)的情況。第三，有效調(diào)節(jié)振源頻率。頻率調(diào)節(jié)的目的是有效控制激振力的頻率，使其能夠低于固有頻率，避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避免系統(tǒng)中各個(gè)部件固有頻率過(guò)于接近共振頻率。如果機(jī)械加工系統(tǒng)已經(jīng)明確，可以通過(guò)調(diào)節(jié)激振力頻率的方式，有效避開系統(tǒng)固有頻率。在機(jī)械加工的過(guò)程中，可以改變主軸的轉(zhuǎn)速或者電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度等各項(xiàng)參數(shù)，避免其接近共振范圍。第四，有效增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼。機(jī)械加工的過(guò)程中，通過(guò)增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的剛性以及穩(wěn)定性，改善強(qiáng)迫振動(dòng)。適當(dāng)安裝相應(yīng)的阻尼器增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼。在支撐件的零部件臂處填充相應(yīng)的阻尼材料。機(jī)械加工系統(tǒng)中，需要承受彎曲振動(dòng)的表面，噴涂相應(yīng)的內(nèi)阻和高彈性的黏性材料，提高阻尼裝置的效率，改善機(jī)械振動(dòng)的現(xiàn)狀。

（2）自激振動(dòng)的改進(jìn)措施。自激振動(dòng)的振源找是根據(jù)振動(dòng)頻率、范圍以及性質(zhì)等進(jìn)行綜合的判斷，使用逐步排查的方式尋找振源。自激振動(dòng)和系統(tǒng)工藝有著直接的關(guān)系，診斷的難度比較低。自激振動(dòng)中振源在內(nèi)部的情況下，通過(guò)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各個(gè)部分開展相應(yīng)的空轉(zhuǎn)試驗(yàn)尋找振源。針對(duì)有可能發(fā)生振動(dòng)的元器件或者運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算、外力頻率分析以及運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)等進(jìn)行分析，明確機(jī)械自激振動(dòng)的振源。在改進(jìn)自激振動(dòng)中，可以采取下面方式：第一，刀具參數(shù)選擇應(yīng)當(dāng)合理。刀具和工件之間的作用力是自激振動(dòng)的重要源頭，根據(jù)刀具參數(shù)的要求選擇合適的刀具。機(jī)械加工的過(guò)程中，刀具主偏角和前角的參數(shù)是自激振動(dòng)的主要影響因素，主偏角不斷增加，前角就會(huì)越大，振幅就會(huì)減小。在實(shí)際的切削加工中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大主偏角和前角，在滿足條件的情況下，盡量減小后角，有效減小機(jī)械振動(dòng)。第二，選擇適當(dāng)?shù)那邢髁俊Ｇ邢饔昧恐饕星邢魉俣取⑦M(jìn)給量以及切削深度，任意一個(gè)參數(shù)的變化，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。在機(jī)械加工的過(guò)程中，根據(jù)加工的需求，需要對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。加工的過(guò)程中，進(jìn)給量選擇相對(duì)較大的，切削深度應(yīng)當(dāng)較小，采用高速切削或者低俗切削的方式，實(shí)現(xiàn)減少自激振動(dòng)的目的。第三，采取相應(yīng)的減振措施。機(jī)械系統(tǒng)自身的抗振性能是自激振動(dòng)的原因之一，應(yīng)當(dāng)注重機(jī)械系統(tǒng)剛性的提高，達(dá)到降低自激振動(dòng)的目的。在實(shí)際的措施中，可以通過(guò)對(duì)接觸面采取預(yù)處理的方式，調(diào)整軸承之間的間隙，增加滾動(dòng)軸承的預(yù)緊力等。同時(shí)也可以采取相應(yīng)的減振裝置，消耗和吸收振動(dòng)的能量。

3 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械制造的過(guò)程中，機(jī)械加工作為其重要的環(huán)節(jié)，具有非常高的精度要求。機(jī)械加工的過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的類型比較多，造成機(jī)械振動(dòng)的原因比較復(fù)雜。通過(guò)對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行分析，尋找機(jī)械振動(dòng)的源頭，根據(jù)機(jī)械加工的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高機(jī)械加工的效率和質(zhì)量。

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