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机械加工过程中机械振动的成因及解决办法
作者:未知 如您是作者,请告知我们
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 [摘 要]近年来随着我国机械行业的不断发展,在一定程度上也提升了国民经济的腾飞。我国传统的机械加工也必须能够跟上社会的发展,不断加强技术创新。但是加工过程中仍然存在较多的干扰因素,比如说比较突出的机械振动问题,因为这会影响整个的工作效率和工作质量,还会因为噪声等问题对环境产生噪音污染问题。解决这一重大问题会使得机械加工在制造过程中变得更加迫切。本文就机械加工过程中机械振动的产生的常见因素进行分析,并提出相应的处理方法及建议,能够为解决机械振动问题提出一些参考答案。 
  [关键词]机械加工;产生振动;控制方法 
  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)46-0052-01 
  1、机械加工振动的种类 
  无论何种形式的机械加工过程中,机械零部件及被加工件一定会产生一定的轻微位移,而这种位移不是一成不变的,它的往复运动就形成了机械振动。这是一种常见的物理现象。当这种振动形式轻微情况下,会在一定程度上降低加工件的精度,如果振动情况比较严重,那会影响产品的合格率,影响机械的使用寿命等。这种振动主要体包括自由振动、受迫振动和自激振动这三种振动方式。 
  1.1 什么是自激振动 
  自激振动也可以被称为自振,它主要是由于产品和加工工具处于一种正常接触状态,切削或者磨削作用状态下产生的一种振动。因为自身的激励作用,振动也会不断进行。自激振动的振动频率和系统中的固有频率保持一致,自激振动的大小也是取决于在工作系统当中取得了多少能量有很大的关系。 
  1.2 什么是受迫振动 
  受迫振动也叫作强迫振动,它在机械加工过程中是最常见的一种加工形式。强迫振动的主要是由于工件或者机械受到周期性外力作用下产生的一种振动形式。它是由于内部和外部原因共同作用的结果。强迫振动的频率与外界作用力的频率保持一种整数倍的关系,若两者频率一致则会有共振情况的发生。 
  1.3什么是自由振动 
  自由振动是指在突发情况下,对机床或者零部件产生作用力发生的振动,它会由于工件弹性原因持续进行,当受到阻尼作用时,它才会慢慢衰减直至消失。它也是加工系统自身固有的频率。 
  2、振动的产生原因 
  2.1自激振动产生原因 
  自激振动主要是由于以下几个方面原因产生的:第一,由于产品材质问题,产品硬度过大,这会造成机械共振;第二,产品材质不均匀,切削工具与工件之间作用力会变得时大时小,在回转频率一定时,会产生自激振动现象;第三,机床自身安装问题,或者是加工工具不符合要求等等,均會产生自激振动。 
  2.2强迫振动产生原因 
  强迫振动产生的原因多种多样,其是由于内部因素和外部因素共同作用的结果,其中最主要的因素是内部因素。它产生的原因也有多样性。比如,机械设备当中的主轴、电机在高速回转过程中出现了不平衡的状态,它又间接导致了传送皮带、尺轮、卡盘等零件的回转不平衡或者振动;机床的部分零部件存在设计缺陷;工件在切削或者磨削过程当中,由于自身材质不均匀,或者有特殊的加工工艺要求等,都会产生强迫振动。外部因素主要是由于机床本身的地基没有做好,导致运行状态下的振动,还有周围机械的噪音振动等都会产生受迫振动。这些都会对机床制造工件的精度产生很大的影响。 
  2.3自由振动产生的原因 
  在机械加工行业当中,自由振动所占比例特别小,占到全部振动的5%左右。它产生原因虽然多种多样,但是都特别简单,它主要是由于以下几个方面造成的:第一方面,在零件加工过程中,切削力突然发生了改变,就会产生力的作用产生自由振动;第二方面,机械加工的产品受到了其余外力的作用,随着产品弹性形变的影响,会发生自由振动。自由振动如果没有外来能量的持续补充,它就会因为阻尼作用的影响逐渐消失。因此,产生自由振动的原因是由于弹性元件或者惯性引发的。但是在一定条件下,它有可能引发自激振动。 
  3、改善机械振动的方法 
  3.1 调试震源频率并减少激振力 
  由于在机械加工过程中加工机械和被加工产品均存在回转不平衡的问题,这些都会导致产生激振力。要想有效地降低激振力就要解决各种元件不平衡问题,减少加工系统当中的冲击力和离心力的影响。首先,要保证电动机转子、机床主轴,砂轮以及刀盘、卡盘等具备高转速的元件的平衡性,保证在机床运行当中具备良好的平衡性,运行过程中以尽量没有震动为准。其次,要保证传动装置自身的稳定性,保证传动皮带长度及延展性的一致,尽量使用传动性好的同步带,齿轮传动机构当中的齿轮符合国际规范,尽量使用斜齿轮来降低振动等。对进行机械加工用的机床保证经常保养,调校床体的轴度等等来提高设备的精确度,保证机床本身的装配质量,都能够降低震源频率,减少激振力 
  3.2 隔离外在振动 
  在实际生产当中降低外在振动对设备的影响。在进行机械加工时,可以将动力装置和加工设备进行合理的划分,并且在设备之间采用隔振材料进行间隔,加工系统之间要有合理的安装距离,这样也可以有效的减少外来振动对加工设备的影响。除此之外,合理运用恰当的减振装置,以及革新使用先进的生产加工工艺布局,都可以提高机械加工设备减振吸振能力。要想通过提高设备自身刚度和稳定性来隔离外界对加工系统本身的振动,提高阻尼就是解决这一问题的有效措施。如果想提高加工系统本身的阻尼,可以从以下几个方面来进行:在机床的主轴上安装阻尼器,隔断外界振动对工件本身的影响;支撑系统本身的地基,可以使用混凝土类型的独立地基,并使用阻尼材料隔离独立地基与外界的联系。综合运用多种减振方法,可以有效提高设备的阻尼,增强设备稳定性,隔离外来振动,有效地减少各种类型振动的发生。 
  3.3 选择合理刀具及加工条件 
  在加工不同工件或者不同加工工序当中应该合理按照不同刀具的几何参数进行选择。研究表明,刀具当中与振动关系最为密切的主要参数是其主偏角和前角等几何参数。在实际加工过程当中,在满足加工工艺要求及使用要求的情况下可以适当增大前角与主偏角,尽量减小后角,这样就可以尽可能的减小振动。因此,在机械加工过程中,合理选择刀具的几何参数,能够有效的减小甚至消除振动的发生频率。除此之外,由于加工工件的硬度不同,可以合理改变切削速度,这样可以控制切削温度的上升,保证切削刀具的使用寿命。在保障质量要求的前提下,合理的选用进给量和切削深度,既能保证加工效率,同时也能够减少振动的发生,促进生产效率的提高。 
  参考文献 
  [1]叶康智. 机械加工过程中机械振动的成因及解决方法[J]. 收藏, 2018, 1: 008. 
  [2]吴舒. 机械加工过程中机械振动成因及改善措施研究[J]. 橡塑技术与装备, 2015 (24): 81-82. 
  [3]李笑林. 机械加工过程中机械振动的成因及解决措施[J]. 经营管理者, 2017, 1: 270. 
  [4]平学文. 机械加工过程中的常见问题及其解决措施[J]. 信息记录材料, 2017, 18(12): 67-69.

 

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