機械加工過程中機械振動的成因及解決方法

黃小琴

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

機械振動是在機械加工過程中常見的一類問題，對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的負面影響極為明顯，同時會產(chǎn)生較大的生產(chǎn)弊端，不僅產(chǎn)品質(zhì)量會嚴重下降，甚至會影響到機械設備的使用壽命，增大產(chǎn)品的加工成本。因此，技術人員應提高對機械振動成因分析環(huán)節(jié)的重視，制定完善的問題解決策略，將由振動所造成的不良影響降到最低。由于產(chǎn)生機械振動的原因較多，因此需要結(jié)合振動實際情況才能選擇出靈活且具有實際應用效果的問題解決方案。

1 調(diào)整切削力

自由振動這一問題在機械加工過程中出現(xiàn)的頻率極高，其主要表現(xiàn)在兩個方面：第一是由于刀具在切削過程中受到偶然沖擊而導致切削力變化形成自由振動；第二是機械加工工藝系統(tǒng)受到外力沖擊而出現(xiàn)自由振動現(xiàn)象。在對產(chǎn)生這一振動的原因進行深入分析的基礎上，想要達到降低自由振動所帶來影響的目的，首先應從控制切削力的角度入手。若切削力發(fā)生變化，將會增大自由振動的發(fā)生風險。需要注意的是，切削力的控制應明確自由振動在加工過程中所表現(xiàn)出的具體情況，并嚴格根據(jù)工藝流程對切削力的變化狀態(tài)予以控制，繼而幫助減少在產(chǎn)生外力因素的情況下對機械加工工藝流程的影響[1]。工人們應高度重視自由振動現(xiàn)象，并聯(lián)合自己的實踐操作經(jīng)驗對具體的加工流程進行深入分析，以避免出現(xiàn)由于自由振動而影響操作效果的情況。

切削力調(diào)整的過程中，極有可能出現(xiàn)一次調(diào)節(jié)不到位的現(xiàn)象，這與其所加工工件的類型有著緊密聯(lián)系。工人們面對此種問題應保持其足夠的耐心，直至達到預期的切削效果且不產(chǎn)生自由振動現(xiàn)象后才可停止調(diào)整操作[2]。由于加工設備類型不同，因此調(diào)整方法相互之間也存在著一定差異，應結(jié)合具體的振動情況進行具體分析。

2 外部振源的分離

機械振動出現(xiàn)后，應在第一時間分析振動頻次并確定振源類型，從根源入手才能降低機械振動問題的發(fā)生風險。內(nèi)部振源與外部振源是振源的兩種類型，由于外部振源而導致出現(xiàn)的機械振動問題較容易處理，將其分離開來即可。但由于所涉及的外部機械設備類型較多，因此在振源確定時需要耗費較多的查找時間。

外部振源包含的類型十分廣泛，因此在分離外部振源的過程中，應對振源對機械加工所產(chǎn)生的具體作用進行深入分析，若盲目執(zhí)行分離任務將會影響到后續(xù)的機械加工運行環(huán)節(jié)，增大加工問題的發(fā)生風險。因此，需要選擇合適的材料與設備對外部振源進行分離[3]。例如可以選擇采用厚橡皮墊加入隔離機床與地基之間的方式將振動降低，發(fā)揮其緩沖作用。該種方式從某一角度來說也可將其看作為隔離設備、分離外部振源的手段。若發(fā)現(xiàn)厚橡皮墊并不能起到減弱振動的效果，也可以選擇應用開挖防震溝的方式，讓產(chǎn)生振動的設備遠離外部振源從而達到減少振動的目的。外部振源分離的整個環(huán)節(jié)，從確定外部振源，到分離方法的選擇，再到具體方法的實施，都要求操作人員應具備足夠經(jīng)驗與耐心。

3 振源頻率的協(xié)調(diào)

協(xié)調(diào)振源頻率同樣是振源確定后需要采取的能夠有效降低機械振動的主要方式。激振力的存在使得共振現(xiàn)象的發(fā)生風險極大，導致機械加工過程受到了極大的影響。不同的機械加工過程中產(chǎn)生的振動類型也存在著差異，無論哪一種振動均會對機械加工產(chǎn)生不良影響。因此，應提高對協(xié)調(diào)振源頻率這一環(huán)節(jié)的重視，以降低共振現(xiàn)象的發(fā)生風險。當機械振動保持著各自振源頻率的情況下，只有在互相不影響的情況下才不會出現(xiàn)過于嚴重的振動問題。若振源頻率之間具有一定聯(lián)系，那么一旦出現(xiàn)共振就將會對整個機械加工環(huán)節(jié)造成不良影響，因此需要保證振源頻率調(diào)整的及時性[4]。工作人員需要實時了解機械設備的振動頻率情況，可以采取調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方式以幫助錯開共振頻率區(qū)間。電動機運轉(zhuǎn)速度的調(diào)整相較其他大型設備的振源頻率調(diào)整過程操作環(huán)節(jié)更簡單，一旦完成調(diào)整任務將最大限度地降低強烈振動的發(fā)生風險。

4 確保刀具幾何系數(shù)選擇的合理性

導致出現(xiàn)設備自激振動的主要原因是加工材料硬度不均勻，導致切削力和切削厚度發(fā)生變化，繼而產(chǎn)生自激振動。產(chǎn)生自激振動后將對實際的機械加工過程產(chǎn)生不良影響，若不及時解決這一振動問題將會造成機械設備中部分構件的嚴重磨損，產(chǎn)品加工質(zhì)量自然也會降低。而解決自激振動問題的關鍵在于保證選擇出合適的刀具幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)中前角和主偏角對自激振動的產(chǎn)生有較大影響。所以刀具幾何參數(shù)的調(diào)整也是將自激振動降低的最有效方式，具體應根據(jù)加工要求將主偏角或前角調(diào)整到合適的范圍，不同工件的加工對工藝的要求也有著較大的差異，所需求的各類角度也是不同的[5]。想要達到靈活運用角度增大或減少的方式降低自激振動的目的，需要在不斷地實踐過程中積累經(jīng)驗，這樣才能夠掌握振動的發(fā)生規(guī)律，有效的采取相應措施控制振動的發(fā)生。

選擇減少后角的方式同樣具有減小自激振動的作用，但相較主偏角與前角的調(diào)整方法，效果要差一些，因此該種方式可以作為降低振動的一種輔助方式，以幫助獲得最佳的振動調(diào)整效果。

5 切削用量的科學選擇

切削用量的科學選擇是有效降低機械振動的主要方式，其在實際的機械加工過程中包含了多個方面的內(nèi)容，例如每一階段的切削深度、切削速度等。部分指數(shù)在實際的加工操作流程中對生產(chǎn)效率有提升效果，但同時也將會增大其他的問題發(fā)生風險，在加大某一指數(shù)后很容易就會出現(xiàn)振動現(xiàn)象影響到工件的加工效果[6]。為避免出現(xiàn)此種振動現(xiàn)象，應保證各切削用量的合理性選擇。由于部分參數(shù)的增加是生產(chǎn)需要，具有提高生產(chǎn)效率的重要作用，不能夠因為振動現(xiàn)象的產(chǎn)生而調(diào)低生產(chǎn)效率。因此，應在保證切削量選擇合理性的同時將某一個參數(shù)做提高處理，并應確保其他參數(shù)的調(diào)整及時性，從而充分發(fā)揮其提高生產(chǎn)效率的作用，繼而幫助降低振動的發(fā)生風險，為機械加工效率的提升提供基礎條件[7]。例如在對切削深度進行調(diào)整后，為降低振動現(xiàn)象的發(fā)生風險，就應以深度數(shù)據(jù)為基礎調(diào)整切削的速度與進給量，從而避免出現(xiàn)自激振動現(xiàn)象影響工件加工效果。

6 減振對策的合理選擇

由于導致出現(xiàn)機械加工振動現(xiàn)象的原因是不同的，因此需要選擇應用不同的振動消除策略才能充分發(fā)揮其減振效果。除了需要以振動產(chǎn)生的具體原因為基礎，還應選擇具有普適性特點的減振對策，其也是提高減振效果的重要方式[8]。在機械加工中，也可以根據(jù)需要對容易產(chǎn)生振動的設備零部件采用合適的減振裝置，這也是機械加工工藝系統(tǒng)降低振動不良影響的重要手段。減振對策的重要性還體現(xiàn)在機械設備的調(diào)節(jié)上，以傳動系統(tǒng)軸承間隙為例，不僅需要對頂尖孔進行細致打磨，還應選擇合適的方式減弱振動現(xiàn)象，以充分發(fā)揮所選擇減震對策的應用效果。導致機械加工過程中出現(xiàn)振動的原因是多方面的，因此需要保證方法調(diào)整的靈活性。

7 結(jié)語

綜上所述，機械加工過程包含多個加工環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)均有可能出現(xiàn)不正常的振動現(xiàn)象。因此，相關技術人員應在對產(chǎn)生振動的原因進行深入分析的基礎上才可提出具體的問題解決策略，需要從自激振動、自由振動等角度對加工振動現(xiàn)象進行分析，并對涉及的振動現(xiàn)象加以甄別，這樣才能選擇出具有較強應用效果的振動解決手段，將由于振動現(xiàn)象所產(chǎn)生的影響降到最低。