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機械加工機械振動成因及解決措施的論文
摘要：機械加工過程中，機械容易由于各種因素而產(chǎn)生振動，分析機械加工過程中機械振動的成因及解決措施，具有重要的現(xiàn)實意義。本文首先針對機械加工過程當中，出現(xiàn)振動的原因和各自的特點開展分析，并在此基礎(chǔ)上，建設(shè)性地提出了減小機械振動的相關(guān)辦法。希望憑借此次經(jīng)驗交流，本文能夠為從事相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員帶來一定有價值的參考，同時也希望本篇文章能夠起到拋磚引玉的效果。
關(guān)鍵詞：機械加工;振動原因;解決辦法
隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷推廣和普及，數(shù)控技術(shù)開始在機械生產(chǎn)加工過程當中被大力推廣和普及，在人們使用數(shù)控技術(shù)的過程當中，感受到了數(shù)控技術(shù)給大家?guī)砹烁咝�、精準和便捷。但是在機械加工的過程之中，因為加工零件與刀具之間是呈現(xiàn)無休止的周期性運動，所以久而久之便會產(chǎn)生振動現(xiàn)象。振動現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，機械加工的精準性便無法得到有效的保障。因此針對機械加工過程當中振動現(xiàn)象的處理，將會關(guān)系到機械加工的整體質(zhì)量，這是從事該行業(yè)的相關(guān)工作人員都必須要思考的一個重要問題。
一、在機械加工時發(fā)生振動的原因和對應(yīng)特點
1.自由振動。在機械對零部件進行生產(chǎn)加工的過程當中，自由振動是最為常見并且也是原理最為簡單的一種振動類型。機械振動發(fā)生的原因主要是在機械對零部件進行生產(chǎn)加工時，切削力產(chǎn)生波動而引發(fā)自由振動，或者是機械在對零部件進行生產(chǎn)加工時，受到外力的影響而產(chǎn)生自由振動。由于機械在自由振動的過程當中，不會出現(xiàn)外力進行補充，所以一般會在振動產(chǎn)生之后迅速衰弱，所以自由振動不會對機械正產(chǎn)運轉(zhuǎn)產(chǎn)生過大的影響，但是自由振動會誘發(fā)機械進行自激振動。
2.強迫振動。在機械對零部件進行生產(chǎn)加工過程當中，強迫振動發(fā)生的主要原因分別是內(nèi)部原因和外部原因兩種。其中內(nèi)部原因是因為機械在運轉(zhuǎn)過程當中，產(chǎn)生的離心慣性所導(dǎo)致的振動。在機械加工設(shè)備當中，皮帶輪、電機轉(zhuǎn)子、砂輪、以及快速運轉(zhuǎn)的加工零件都會產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象，這種不平衡就會導(dǎo)致離心慣性的出現(xiàn)，由此產(chǎn)生強迫振動。還有就是機械自身存在有設(shè)計缺陷，如軸承軌道的尺寸規(guī)格存在問題，同樣會誘發(fā)強迫振動。再有就是機械加工的時間點有一定的間隔，在機械對零部件進行加工的過程當中，會存在有節(jié)奏變換的現(xiàn)象，導(dǎo)致在機械運轉(zhuǎn)過程當中，出現(xiàn)周期性的反應(yīng)，由此引發(fā)強迫振動。而導(dǎo)致強迫振動發(fā)生的外部原因，只要是機械周邊存在有能夠引發(fā)周期性的振動的其他大型機械，如空壓機、沖床等，這些同樣會導(dǎo)致機械的強迫振動。強迫振動主要擁有以下特點：首先，機械本身不會對干擾力進行改變，和加工過程之間沒有太大的關(guān)聯(lián)，憑借相關(guān)的技術(shù)手段去掉干擾力，強迫振動便會停止。再有就是強迫振動頻率和外界所出現(xiàn)的干擾力的周期往往十分相似，或者是其周期的整數(shù)倍。第三，強迫振動很容易讓機械產(chǎn)生共振現(xiàn)象，由此對機械的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生嚴重的干擾。最后是外界干擾力越大，機械所產(chǎn)生的強迫振動的振幅也就越大。
3.自激振動。自激振動又被稱之為顫振，指的是機械在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的高頻率劇烈振動，自激振動產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：首先在機械在針對零部件進行生產(chǎn)加工的過程當中，刀具和零部件的摩擦力在短時間當中發(fā)生劇烈的變化會導(dǎo)致自激振動。再有就是因為機械針對零部件進行加工的過程中，刀具因為所加工零件硬度變化過大，由此發(fā)生崩刀現(xiàn)象之后，機械自身也會產(chǎn)生自激振動。還有就是機械在對零部件進行生產(chǎn)加工的過程當中，刀具剛性較差，刀桿產(chǎn)生了自激振動。最后是在機械加工的過程當中，因為切削量選擇不合理，導(dǎo)致了自激振動。同其他振動類型進行對比，自己振動主要有以下特點：首先，自激振動的出現(xiàn)時沒有周期性的外力影響的。再有就是發(fā)生振動的頻率和該機械在進行零部件加工過程當中其中一個固定頻率類似。最后在出現(xiàn)自激振動時，機械自身出出現(xiàn)某一種不會衰弱的周期性變化，系統(tǒng)振動會憑借這一外力來進行能量的補充，以保持長期的振動。在機械振動停止之后，該種外力的周期性波動和能量的補給均終止。
二、降低機械振動的相關(guān)辦法
1.降低強迫振動的相關(guān)辦法。機械在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生強迫振動，通過對上文的分析，可以清楚地了解到產(chǎn)生強迫振動的原因是因為存在有周期性的外力，因此針對這一問題的解決發(fā)生便是找出周期性外力的來源。
1.1減低激振力。激振力是機械在針對零部件進行生產(chǎn)加工過程當中，轉(zhuǎn)動速度不均衡而產(chǎn)生的，降低激振力的方法就是降低機械因為轉(zhuǎn)動速度不均衡而出現(xiàn)的離心慣性力和沖擊力。在實際操作過程當中，技術(shù)人員可以首先針對砂輪、電機轉(zhuǎn)子、高速運轉(zhuǎn)元件等進行平衡調(diào)試，并安裝平衡裝置。再有就是增強傳動裝置自身的穩(wěn)定性。常見的做法就是將機械當中的傳動皮帶設(shè)置為長短規(guī)格一致，并且在傳送帶當中，盡量少使用接頭，盡可能使用斜齒輪替代直齒輪。最后是增強機械傳動過程中的穩(wěn)定性，常見的做法是從高速軸上除去聯(lián)動潤滑油泵的凸輪。
1.2調(diào)試振源的頻率。在機械對零部件進行生產(chǎn)加工的過程當中，合理針對加工系統(tǒng)的原有頻率進行調(diào)試，可以有效其杜絕共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。其常見做法為：進行激振力頻率的調(diào)劑，或者在針對機械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，把各個系統(tǒng)當中的零件原有頻率超過共振區(qū)的頻率。
1.3對外來振動進行隔離。在機械針對零部件進行生產(chǎn)加工的過程當中，如果有條件的地區(qū)，可以直接將振動源進行分離，或者在機械和地面當中添加一塊軟性墊板，同樣有降低強迫振動頻率的作用。
2.減低自激振動的相關(guān)辦法。通過上文的分析，發(fā)現(xiàn)自激振動產(chǎn)生的原因是在切削過程當中，機械內(nèi)部系統(tǒng)導(dǎo)致的。因此可以通過以下途徑對這一問題進行處理。
2.1降低重疊系數(shù)。重疊系數(shù)針對系統(tǒng)再生效果的影響巨大，重疊系數(shù)μ是通過加工形式、使用刀具的紋理樣式和切削作業(yè)過程中的用量這三種數(shù)據(jù)進行判定的。針對螺紋零部件進行加工作業(yè)時，μ值為0.系統(tǒng)不會發(fā)生自激振動，在切斷零部件時，μ值為1，再生效果最為明顯，所以改刀具文理樣式，可以降低μ值。
2.2針對刀具的數(shù)據(jù)進行合理選擇。在機械加工過程當中，所使用刀具的參數(shù)選擇，往往會對自激振動產(chǎn)生很大的影響。所以工作人員在使用機械進行加工的過程中需要合理針對前角和主偏角進行擴大，這樣可以有效實現(xiàn)降低振動的目的。并且，選取的后角角度需要進行盡可能小，在進行精加工過程當中，如果切割面的深度相對較低，就會讓摩擦加劇，由此增強自激振動發(fā)生的可能性。
2.3合理布置零部件、刀具和機床的位置關(guān)系。通過對自激振動原理的分析，可以看出，刀具、零部件和機床的位置關(guān)系如果合理化，能夠有效抑制自激振動的發(fā)生。因此在位置安排的過程當中，技術(shù)人員需要根據(jù)機械的運轉(zhuǎn)原理，對相關(guān)部件進行合理安排，為了增強切削作用的穩(wěn)定程度，工件進行反轉(zhuǎn)切削作業(yè)的過程當中，切削作用力應(yīng)與機械的高剛度反向整體相同。
三、結(jié)語
在機械運轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生機械振動的原因是多元化的，因此技術(shù)人員若需要降低機械振動帶來的問題，就必須要找準問題產(chǎn)生的原因，并采取相關(guān)的辦法來解決問題。本文著重分析了造成機械振動的一些常見原因，并提出了對應(yīng)的解決辦法，希望能夠給予該行業(yè)工作人員提供幫助。
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