何元鈞 趙旭

摘 要：經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，振動(dòng)現(xiàn)象在機(jī)械加工過(guò)程中出現(xiàn)最頻繁，如何在加工過(guò)程中解決振動(dòng)的問(wèn)題，一直是機(jī)械制造業(yè)研究的課題之一。隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)床成為了機(jī)械制造過(guò)程中的主要工具，雖然提高了機(jī)械制造的效率，但是也會(huì)帶來(lái)諸多的問(wèn)題。文章主要分析了振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工的不良影響，然后對(duì)振動(dòng)的種類和原因進(jìn)行了闡述，最后對(duì)消除振動(dòng)的方法和途徑進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;振動(dòng)種類;消除振動(dòng)

0 引言

隨著世界各國(guó)的工業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床這種快捷、精確的機(jī)械加工技術(shù)已經(jīng)完全替代了傳統(tǒng)的工藝加工技術(shù)，然而，這種高效、高速的加工技術(shù)在給人們帶來(lái)諸多方便的同時(shí)，也帶了一些不便，比如過(guò)就機(jī)械加工來(lái)說(shuō)，由于強(qiáng)力切削和磨削的大量應(yīng)用，所以在整個(gè)加工過(guò)程中產(chǎn)生很強(qiáng)的振動(dòng)，發(fā)生這種震動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)對(duì)加工生產(chǎn)都帶來(lái)一定的影響和不利，所以我們必須要在最大范圍內(nèi)想辦法消除這中振動(dòng)所帶來(lái)的不利因素。這種振動(dòng)還會(huì)給加工零部件的精準(zhǔn)都產(chǎn)生一定的影響，有些產(chǎn)品往往就是因?yàn)闄C(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)才產(chǎn)生了巨大的誤差，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工越來(lái)越要求精準(zhǔn)，要達(dá)到這種精準(zhǔn)要求，就必須要首先解決機(jī)械加工過(guò)程中的這一振動(dòng)問(wèn)題。筆者結(jié)合自己的工作，下面就機(jī)械加工中的振動(dòng)現(xiàn)象，主要通過(guò)研究強(qiáng)迫振動(dòng)的頻相和頻幅的特征，來(lái)探討消除強(qiáng)迫振動(dòng)的具體技術(shù)方法和有效的途徑。

1 振動(dòng)的類型和產(chǎn)生原因

1.1 對(duì)自由振動(dòng)進(jìn)行分析

如果系統(tǒng)工作中外力消失，機(jī)床系統(tǒng)自身會(huì)產(chǎn)生衰減運(yùn)動(dòng)，稱為自由振動(dòng)。產(chǎn)生的原因是工藝系統(tǒng)受到部分作用力，例如外界對(duì)系統(tǒng)的沖擊力、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)非周期性引起的沖擊力和加工工件時(shí)產(chǎn)生的沖擊力等，會(huì)使系統(tǒng)的本身不平衡，需要靠系統(tǒng)本身的彈性恢復(fù)力進(jìn)行恢復(fù)，由此產(chǎn)生的振動(dòng)主要是自由振動(dòng)。自由振動(dòng)的頻率同系統(tǒng)自身的頻率相同，但是系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生阻尼作用力，因此自由振動(dòng)會(huì)慢慢消退。

1.2 機(jī)械受迫振動(dòng)

機(jī)械加工中產(chǎn)生的受迫振動(dòng)是屬于不衰減振動(dòng)的，是受外界周期性的干擾力影響的。這樣的振動(dòng)產(chǎn)生需要進(jìn)行綜合性考慮，結(jié)合一系列影響因素來(lái)進(jìn)行實(shí)際情況分析。一般來(lái)說(shuō)這樣的振動(dòng)產(chǎn)生都是由三個(gè)方面產(chǎn)生，在刀具、機(jī)床和生產(chǎn)零件方面都有著較為明顯的影響。例如在機(jī)械的道具上進(jìn)行切割，因?yàn)辇X較多可能會(huì)產(chǎn)生一些不可避免的誤差，這樣的誤差就會(huì)造成振動(dòng)。同時(shí)在生產(chǎn)零件方面，如果表面存在凹凸不平導(dǎo)致刀具切割不能順暢的進(jìn)行，或者整個(gè)生產(chǎn)零件的硬度不一致，從而在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)同樣的振動(dòng)問(wèn)題。

1.3 自激振動(dòng)方面

（1）科學(xué)選擇切削過(guò)程的相關(guān)參數(shù)。一般指的是切削速度、工件進(jìn)給量、背吃力量等。例如：切削速度在每分鐘20m和60m這個(gè)范圍時(shí)，振幅會(huì)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(dòng)和振幅。進(jìn)給量、振幅之間是反比關(guān)系，背吃力量、振幅之間是正比關(guān)系。因此，需要合理進(jìn)行切削過(guò)程中各種參數(shù)的設(shè)置，才能更好地保證機(jī)械加工穩(wěn)定性。（2）注重系統(tǒng)本身抗振性的適當(dāng)提高。在合理消除振動(dòng)的過(guò)程中，系統(tǒng)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(gè)問(wèn)題。①改善機(jī)床的剛性;②合理分析各個(gè)部件具有的固定頻率;③加大系統(tǒng)的阻力，合理安排各種參數(shù)，可以使系統(tǒng)本身的抗振性有效提高。同時(shí)，采取上述措施，刀具的抗振性也能得到提高，并進(jìn)一步提高工件的彎曲剛性。（3）將消振裝置安裝在加工系統(tǒng)中。目前，在系統(tǒng)中合理添加吸震器，是最主要的消振工具。根據(jù)機(jī)械加工的具體情況來(lái)看，吸震器主要有如下兩種：①?zèng)_擊式吸震器;②動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中，一般殼體中有一個(gè)質(zhì)量塊，可以自由運(yùn)動(dòng)。在系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)的情況下，質(zhì)量塊自由振動(dòng)會(huì)給殼體帶來(lái)沖擊，從而消耗一定能量，最終使振動(dòng)減少。動(dòng)力式吸震器指的是將幾個(gè)質(zhì)量塊添加在系統(tǒng)上，可以產(chǎn)生一定動(dòng)力，從而抵消彈性元件產(chǎn)生的力同激振力，最終達(dá)到減少振動(dòng)的目的。

2 如何消除和利用機(jī)械振動(dòng)

2.1 利用機(jī)械振動(dòng)

機(jī)械振動(dòng)反映了機(jī)械的總體情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械的振動(dòng)，辨別振動(dòng)的類別，及時(shí)消除影響因素，可以進(jìn)一步為生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率帶來(lái)保障。在這一過(guò)程中，對(duì)于操作人員的要求相對(duì)較高，操作人員需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，辨別震動(dòng)情況，進(jìn)一步確定影響振動(dòng)的實(shí)際因素，采取相應(yīng)的檢修措施。振動(dòng)對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)加工的過(guò)程中影響非常重大，在機(jī)械產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)進(jìn)行檢修，也可以為生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量帶來(lái)保障。例如出現(xiàn)了振動(dòng)時(shí)，一般都是采用較低的轉(zhuǎn)速和切深來(lái)避免劇烈振動(dòng)，而最正確的辦法則是在振動(dòng)出現(xiàn)之后及時(shí)查找原因，進(jìn)而解決相關(guān)的問(wèn)題。

2.2 機(jī)械振動(dòng)的消除措施

機(jī)械振動(dòng)的消除必須要對(duì)癥下藥，有的放矢，一般可以通過(guò)調(diào)整振型剛度比來(lái)達(dá)到一個(gè)振動(dòng)消除的目的。同時(shí)，要整體提升機(jī)械的相關(guān)工藝系統(tǒng)，尤其是機(jī)床方面，要不斷增強(qiáng)機(jī)床的穩(wěn)定性和抗振動(dòng)能力，加強(qiáng)裝配質(zhì)量，強(qiáng)化零部件頻率，從而達(dá)到一個(gè)機(jī)床提升抗振動(dòng)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(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，相關(guān)減振設(shè)備也有較好的實(shí)際應(yīng)用效果，可以有效減少振動(dòng)，以減少振動(dòng)對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中造成的質(zhì)量、效率方面的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械振動(dòng)是機(jī)械生產(chǎn)加工過(guò)程中很普遍的問(wèn)題，雖然并不是所有的機(jī)械振動(dòng)都會(huì)危害到生產(chǎn)加工過(guò)程，但大部分的機(jī)械振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生不利影響。它們由不同的外界或內(nèi)部因素引起，要么標(biāo)志著生產(chǎn)加工過(guò)程出現(xiàn)故障，要么直接對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量和效率產(chǎn)生影響。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)，分析其產(chǎn)生原因，采取有效措施消除機(jī)械振動(dòng)，對(duì)相關(guān)機(jī)械進(jìn)行及時(shí)檢修，對(duì)保證生產(chǎn)加工質(zhì)量，是很有必要的。

參考文獻(xiàn)：

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