趙新樂（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 引言

機(jī)械加工振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)影響工件表面質(zhì)量，降低機(jī)械產(chǎn)品的精度和剛度。為預(yù)防這種情況發(fā)生，必須根據(jù)實(shí)際工作需要采取相應(yīng)的改進(jìn)和預(yù)防對(duì)策，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的有效預(yù)防，從而提高機(jī)械加工精度和工件質(zhì)量，更好滿足機(jī)械行業(yè)對(duì)工件設(shè)備的需要，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品加工競(jìng)爭(zhēng)力的提高。

2 機(jī)械加工過程中的振動(dòng)特點(diǎn)

機(jī)械加工振動(dòng)主要有強(qiáng)迫振動(dòng)與自激振動(dòng)兩種類型，它們有著自己顯著的特點(diǎn)。

（1）強(qiáng)迫振動(dòng)特點(diǎn)。強(qiáng)迫振動(dòng)本身不改變干擾力，與機(jī)械加工全過程沒有多大關(guān)系，采取措施消除干擾力之后，振動(dòng)能夠全部停止。其振動(dòng)頻率與外界干擾力頻率相近，并且容易與系統(tǒng)固有頻率發(fā)生共振現(xiàn)象，對(duì)機(jī)械加工整個(gè)過程帶來不利影響。另外，強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的振幅與干擾力成正比，與剛度、阻尼成反比。

（2）自激振動(dòng)特點(diǎn)。自激振動(dòng)的產(chǎn)生不存在周期性外力干擾，產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與機(jī)械加工系統(tǒng)某一固有頻率相近。振動(dòng)過程中會(huì)導(dǎo)致不衰減的周期性變化，并且振動(dòng)系統(tǒng)借助這種變化力獲得補(bǔ)充能量，確保振動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行。振動(dòng)停止，外力變化與能量補(bǔ)充也停止。另外，自激振動(dòng)產(chǎn)生及振幅大小，它是由振動(dòng)周期內(nèi)獲得的能量與消耗的能量比值所確定的。

3 機(jī)械加工過程中的振動(dòng)成因

導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的原因是多方面的，有些振動(dòng)類型還是多種因素所致，具體來說，其主要產(chǎn)生原因包括以下方面。

（1）強(qiáng)迫振動(dòng)成因。導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因是多方面的，主要包括工藝系統(tǒng)的外部和內(nèi)部成因所致。前者成因又包括離心慣性力引起的振動(dòng)、機(jī)械加工系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在缺陷、機(jī)械加工存在間歇情況，導(dǎo)致周期性激振力，引起強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象。后者成因又包括地基振動(dòng)因素的影響，主要是指地基周圍存在強(qiáng)烈振動(dòng)，液壓系統(tǒng)的液壓件出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)情況發(fā)生。

（2）自激振動(dòng)成因。在整個(gè)機(jī)械加工切削過程中，切削與刀具、刀具與工件之間存在摩擦現(xiàn)象，這種摩擦力發(fā)生變化之后，容易引起自激振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。例如，在加工過程中工件內(nèi)部存在不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致刀具崩刀后與加工設(shè)備發(fā)生自激振蕩現(xiàn)象。刀具安裝工作不到位，剛性較差，不能很好適應(yīng)機(jī)械加工需要，容易出現(xiàn)刀桿顫動(dòng)現(xiàn)象，引發(fā)振動(dòng)現(xiàn)象。加工細(xì)長(zhǎng)軸剛性較差，容易導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)波紋或錐度情況，積屑瘤不穩(wěn)定，加工過程中刀具前角、切削層橫截面積出現(xiàn)變動(dòng)，或者是切削量選取不當(dāng)。這些情況的存在，都會(huì)引起自激振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

4 機(jī)械加工過程中的振動(dòng)預(yù)防方法

為實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械振動(dòng)的有效預(yù)防，確保機(jī)械加工順利進(jìn)行，提高加工產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)存在的問題，結(jié)合振動(dòng)的成因，筆者認(rèn)為今后應(yīng)該從以下方面采取有效的預(yù)防方法，

4.1 強(qiáng)迫振動(dòng)預(yù)防方法

第一，減小激振力。加工中的回轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量引發(fā)激振力，為此，應(yīng)該采取以下方法減小回轉(zhuǎn)元件不平衡導(dǎo)致的沖擊力與離心慣性力。對(duì)砂輪、轉(zhuǎn)子、刀盤等設(shè)置自動(dòng)平衡裝置，或者對(duì)其采取靜平衡和動(dòng)平衡措施。同時(shí)要提高傳動(dòng)和傳動(dòng)裝置穩(wěn)定性，確保傳動(dòng)皮帶質(zhì)量合格，長(zhǎng)短一樣，盡量減少接頭，最好采用斜齒輪，主軸上安裝飛輪。對(duì)聯(lián)軸器各軸心線的同軸度進(jìn)行改善，去除高速軸和主軸上的凸輪，確保軸的制造精度，提高軸輪安裝質(zhì)量。

第二，調(diào)節(jié)振源頻率。對(duì)加工系統(tǒng)固有頻率進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，對(duì)激振力頻率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，做好機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和安裝工作，讓固有頻率遠(yuǎn)大于或小于共振區(qū)頻率。調(diào)整軸承與鑲條的間隙，使其偏離激振頻率。適當(dāng)調(diào)整加工系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，避免強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生。

第三，增加系統(tǒng)阻尼。機(jī)床主軸上加裝電流變液阻尼器，預(yù)緊滾動(dòng)軸承，支承件零部件臂上填充型砂或混凝土等，承受彎曲振動(dòng)的支承件表面涂上黏性材料，通過采取這些措施，實(shí)現(xiàn)增加系統(tǒng)阻尼系數(shù)的目的，預(yù)防振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

第四，隔離外來振動(dòng)。電動(dòng)機(jī)、油泵與動(dòng)力源、機(jī)床分開，用隔振材料將加工設(shè)備與地面隔開，電動(dòng)機(jī)底座與墊板間安裝有彈性的木板或硬膠皮墊，機(jī)床周圍開挖防振溝等，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的有效預(yù)防。

4.2 自激振動(dòng)預(yù)防方法

第一，減小重疊系數(shù)。具體的機(jī)械加工過程中，要采取相應(yīng)措施，改變切削用量和刀具幾何形狀，使得重疊系數(shù)值能夠盡量減小，這樣有利于切削順利進(jìn)行，確保切削加工穩(wěn)定與可靠，取得更好的機(jī)械加工效果。

第二，合理選用刀具幾何參數(shù)。根據(jù)實(shí)際需要，適當(dāng)增大前角與主偏角，后角在滿足要求的前提下，盡量取小值，達(dá)到減小機(jī)械振動(dòng)的目的。精加工時(shí)，在刀具主后面上磨出后角為負(fù)的窄菱面，以增大摩擦阻尼，預(yù)防自激振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。

第三，適當(dāng)選擇切削用量。選擇較大進(jìn)給量和較小切削深度，如果對(duì)工件要求不高，可以采用高速或低速切削方式，如果加工中已經(jīng)保證加工表面粗糙度，可適當(dāng)選取較大進(jìn)給量，這樣既能滿足加工需要，提高加工效率，還能避免出現(xiàn)自激現(xiàn)象。

第四，科學(xué)安排設(shè)備位置。為保證機(jī)械產(chǎn)品的加工效率，提高產(chǎn)品加工效果，對(duì)機(jī)床、工件、刀具要做好安裝工作，保證它們的位置合理，為各項(xiàng)工作順利開展奠定基礎(chǔ)。應(yīng)該合理控制剛度比、方位角、工件的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等指標(biāo)，確保加工穩(wěn)定、順利進(jìn)行，提高機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，在機(jī)械加工過程中，機(jī)械振動(dòng)具有多方面特點(diǎn)，其成因也是多方面的。今后在實(shí)際工作中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)其特點(diǎn)和成因，并采取相應(yīng)的控制和改進(jìn)對(duì)策，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的有效預(yù)防。確保機(jī)械加工順利進(jìn)行，提高機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量。

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