机械加工过程中机械振动的成因及解决措施

发布时间:2021-10-17 20:35:11

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 机械加工过程中机械振动的成因及解决措施 作者:刘秉刚 马旭 来源:《科技创新导报》2019 年第 16 期 摘; ;要:在我国科学技术的大力发展下,数控技术开始在我国机械加工领域广泛应用。虽 然在一定程度上提高了我国机械加工的效率和精确度,但由于在加工过程中,刀具和被加工机 械做周期性往复运动,因此加工过程中产生机械振动十分难以避免。而一旦发生机械振动不仅 会影响到机械加工质量,甚至也会导致加工机械出现损坏。因此,研究机械加工振动的解决措 施,对于促进我国机械加工行业的发展具有重要的意义。 关键词:机械加工; 机械振动; 成因; 解决; 措施 中图分类号:TH161; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号:1674098X(2019)06(a)-0092-02 1; 机械加工过程中机械振动的类型和成因 1.1 自由振动 在机械对产品加工过程中,最常见且最为简单的振动类型就是自由振动。机械出现自由振 动的原因大多是机械在对产品进行加工时,切削力产生的波动而引起的,或是机械对产品加工 中,受到外部力的影響从而引起的。机械在自由振动过程中,通常会逐渐减弱,因此,自由振 动对机械加工过程中产品加工的影响不大,但是要考虑到一个问题,就是自由振动会导致机械 产生自激振动。 1.2 自激振动 自激振动是指机械在运转过程中,出现的高频率剧烈振动。自激振动产生的原因通常有以 下几点:①机械在对产品进行生产加工时,刀具与产品之间的摩擦力在较短时间内发生巨大的 变化,从而引起自激振动。②机械在加工零件时,因加工零件硬度变化较大,导致刀具产生崩 刀的现象,从而引发机械自身的自激振动。③机械对零件进行加工过程中,刀具的刚性过差, 刀杆便会产生自激振动。④在机械加工的过程中,因选择的切削量不合理,从而也会导致机械 自激振动。⑤机械设备的组装中存在某些问题,例如部分零件没有紧密连接,也会出现机械自 激振动。自激振动主要具有以下几个特点:①自激振动是无周期性外力影响的。②自激振动会 使机械自身出现不会衰减的周期性变化,系统振动会因外力影响而进行补充,从而确保长期振 动,当机械振动停止之后,对这种外力周期性能量的补充将会停止。 1.3 强迫振动 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 在机械加工过程中,强迫振动是常见的振动类型。产生强迫振动的原因分别有内部原因和 外部原因。内因通常有以下几点:①机械在运转过程中,产生离心惯性,从而所导致的振动。 离心惯性出现的原因是机械加工设备中皮带轮、砂轮、电机转子和快速运转的加工零部件等都 会产生的不*衡现象,由此产生强迫振动。②机械自身存在的问题,例如尺寸规格设计存在的 问题,也会导致强迫振动。③机械加工过程中因时间规律性的间隔,会有一定的节奏变换,使 机械运转过程中出现周期性的反应,从而产生强迫振动。外部原因通常是机械附*有能够引起 周期性振动的某些大型机械,例如冲床和空压机等,这些都会引起机械产生强迫振动。强迫振 动主要具有以下几个特点:①机械自身无法改变干扰力,与加工过程中关联性小,用与之相关 的技术除去干扰力,即可以使强迫振动停止。②强迫振动易使机械引发共振现象,因此在机械 运转时产生干扰。③机械产生的强迫振动的振幅与外界干扰力成正比。④强迫振动的频率和外 界的干扰力周期相似。 2; 机械加工中机械振动控制方法 从机械加工中机械振动产生的类型来看,对机械加工质量具有直接影响的主要是自激振动 和受迫振动。因此,在研究机械振动控制措施的过程中,应主要从受迫振动和自激振动两个方 面进行考虑,具体如下。 2.1 自激振动控制措施 在机械振动中对自激振动的控制措施主要可以从三个方面进行:第一,由于振型刚度比和 其它组合对系统振动具有較大的影响,因此为了避免自激振动的发生,工作人员必须要合理的 调整振型刚度比,并完善设备之间的组合,从而减少自激振动发生的概率;第二,由于在机械 加工过程中,与振动相关的系统主要是机床系统,因此为了减少自激振动的发生概率,对机床 系统抗震性能进行一定的优化,也能够有效地减少自激振动的发生;第三,在我国科技技术的 不断发展,一些先进的减震设备仪器开始出现在人们的眼前,为了减少机械加工中自激振动的 发生概率,合理的应用一些减震设备也是一个较为有效地措施。 2.2 受迫振动控制措施 在机械加工中受迫振动的发生同样对机床设备以及加工工件质量影响重大,通常来说对受 迫振动的控制主要可以从三个方面进行,具体如下:第一,由于提高系统刚度和增大阻尼可以 有效地防止受迫振动的发生,因此实现提高工艺系统刚度和阻尼是一个极为重要的措施。具体 来说,在提升刚度方面,主要可采用强化连接处部件接触刚度的方法以及减少滚动轴承间隙等 等,而对于阻尼的提升则主要是通过使用阻尼较大的材料得以实现;第二,由于振动的发生都 是存在振源的,因此为了对受迫振动进行控制,从振源上着手也是一个极为有效地措施。具体 来说,对于一些旋转速度较高的零件,为了减少其振动应进行多次的*衡调整,另外,在针对 周期性振动方面,应通过优化齿轮性能来提升系统的稳定性,进而减少周期性运动的影响。此 外,工作人员还可以通过提高滚动轴承的制造精度来减少设备运动时产生的往复振动;第三, 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 采用一些有效地隔震措施,通常来说可采用柔性连接机床的床身和电机对电机振动进行控制, 另外,也可以使用木材将机床和地基隔离,从而有效地减少周围振源对机床的影响。 3; 机械加工过程中机械振动的成因与解决对策 3.1 自激振动的解决措施 通过以上内容分析,可得知自激振动是因切削过程中机械内部系统导致的。对此有以下三 种方法。 (1)选择合理刀具。在机械加工过程中,刀具的选择对自激振动的产生有密切联系。因 此在机械加工过程中,需要合

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