試析機械加工中的振動消除與利用

何元鈞 趙旭

摘 要：經濟在快速發展，社會在不斷進步，振動現象在機械加工過程中出現最頻繁，如何在加工過程中解決振動的問題，一直是機械制造業研究的課題之一。隨著科技的不斷發展，現代化的數控機床成為了機械制造過程中的主要工具，雖然提高了機械制造的效率，但是也會帶來諸多的問題。文章主要分析了振動對機械加工的不良影響，然后對振動的種類和原因進行了闡述，最后對消除振動的方法和途徑進行了探討。

關鍵詞：機械加工;振動種類;消除振動

0 引言

隨著世界各國的工業不斷發展，數控機床這種快捷、精確的機械加工技術已經完全替代了傳統的工藝加工技術，然而，這種高效、高速的加工技術在給人們帶來諸多方便的同時，也帶了一些不便，比如過就機械加工來說，由于強力切削和磨削的大量應用，所以在整個加工過程中產生很強的振動，發生這種震動現象，會對加工生產都帶來一定的影響和不利，所以我們必須要在最大范圍內想辦法消除這中振動所帶來的不利因素。這種振動還會給加工零部件的精準都產生一定的影響，有些產品往往就是因為機械加工過程中的振動才產生了巨大的誤差，隨著現代工業的不斷發展，對機械加工越來越要求精準，要達到這種精準要求，就必須要首先解決機械加工過程中的這一振動問題。筆者結合自己的工作，下面就機械加工中的振動現象，主要通過研究強迫振動的頻相和頻幅的特征，來探討消除強迫振動的具體技術方法和有效的途徑。

1 振動的類型和產生原因

1.1 對自由振動進行分析

如果系統工作中外力消失，機床系統自身會產生衰減運動，稱為自由振動。產生的原因是工藝系統受到部分作用力，例如外界對系統的沖擊力、機床傳動系統非周期性引起的沖擊力和加工工件時產生的沖擊力等，會使系統的本身不平衡，需要靠系統本身的彈性恢復力進行恢復，由此產生的振動主要是自由振動。自由振動的頻率同系統自身的頻率相同，但是系統會產生阻尼作用力，因此自由振動會慢慢消退。

1.2 機械受迫振動

機械加工中產生的受迫振動是屬于不衰減振動的，是受外界周期性的干擾力影響的。這樣的振動產生需要進行綜合性考慮，結合一系列影響因素來進行實際情況分析。一般來說這樣的振動產生都是由三個方面產生，在刀具、機床和生產零件方面都有著較為明顯的影響。例如在機械的道具上進行切割，因為齒較多可能會產生一些不可避免的誤差，這樣的誤差就會造成振動。同時在生產零件方面，如果表面存在凹凸不平導致刀具切割不能順暢的進行，或者整個生產零件的硬度不一致，從而在進行實際生產的過程中也會出現同樣的振動問題。

1.3 自激振動方面

（1）科學選擇切削過程的相關參數。一般指的是切削速度、工件進給量、背吃力量等。例如：切削速度在每分鐘20m和60m這個范圍時，振幅會快速增大。切削速度低于或高于上述范圍，可以有效減弱振動和振幅。進給量、振幅之間是反比關系，背吃力量、振幅之間是正比關系。因此，需要合理進行切削過程中各種參數的設置，才能更好地保證機械加工穩定性。（2）注重系統本身抗振性的適當提高。在合理消除振動的過程中，系統自身具有的抗振性是最主要的原因。因此，需要采取有效措施改善這個問題。①改善機床的剛性;②合理分析各個部件具有的固定頻率;③加大系統的阻力，合理安排各種參數，可以使系統本身的抗振性有效提高。同時，采取上述措施，刀具的抗振性也能得到提高，并進一步提高工件的彎曲剛性。（3）將消振裝置安裝在加工系統中。目前，在系統中合理添加吸震器，是最主要的消振工具。根據機械加工的具體情況來看，吸震器主要有如下兩種：①沖擊式吸震器;②動力式吸震器。其中，沖擊式吸震器是將與剛性連接的殼體添加在振動系統中，一般殼體中有一個質量塊，可以自由運動。在系統出現振動的情況下，質量塊自由振動會給殼體帶來沖擊，從而消耗一定能量，最終使振動減少。動力式吸震器指的是將幾個質量塊添加在系統上，可以產生一定動力，從而抵消彈性元件產生的力同激振力，最終達到減少振動的目的。

2 如何消除和利用機械振動

2.1 利用機械振動

機械振動反映了機械的總體情況，及時發現機械的振動，辨別振動的類別，及時消除影響因素，可以進一步為生產質量和生產效率帶來保障。在這一過程中，對于操作人員的要求相對較高，操作人員需要及時發現機械振動，辨別震動情況，進一步確定影響振動的實際因素，采取相應的檢修措施。振動對于機械生產加工的過程中影響非常重大，在機械產生震動時進行檢修，也可以為生產安全和生產質量帶來保障。例如出現了振動時，一般都是采用較低的轉速和切深來避免劇烈振動，而最正確的辦法則是在振動出現之后及時查找原因，進而解決相關的問題。

2.2 機械振動的消除措施

機械振動的消除必須要對癥下藥，有的放矢，一般可以通過調整振型剛度比來達到一個振動消除的目的。同時，要整體提升機械的相關工藝系統，尤其是機床方面，要不斷增強機床的穩定性和抗振動能力，加強裝配質量，強化零部件頻率，從而達到一個機床提升抗振動能力的目的。除此之外，利用合理的減振裝置也十分重要。隨著工業技術不斷發展，相關減振設備也有較好的實際應用效果，可以有效減少振動，以減少振動對于實際生產中造成的質量、效率方面的影響。

3 結語

綜上所述，機械振動是機械生產加工過程中很普遍的問題，雖然并不是所有的機械振動都會危害到生產加工過程，但大部分的機械振動都會產生不利影響。它們由不同的外界或內部因素引起，要么標志著生產加工過程出現故障，要么直接對生產質量和效率產生影響。因此，及時發現機械振動，分析其產生原因，采取有效措施消除機械振動，對相關機械進行及時檢修，對保證生產加工質量，是很有必要的。

參考文獻：

[1]吳舒.機械加工過程中機械振動成因及改善措施研究[J].橡塑技術與裝備，2015（24）：81-82.

[2]劉建新，楊慶玲.機械加工過程中機械振動的成因及解決措施[J].常州工學院學報，2013（01）：6-9.

作者簡介：何元鈞（1997-），男，黑龍江綏化人，本科在讀，研究方向：機械工程。