機械加工過程中機械振動的成因及解決措施探討

楊普庶 韓剛毅 李志勇

摘 要：機械加工是我國工業化發展中的重要組成部分。但是在機械加工過程中會產生不同程度的機械振動，它會帶來許多負面的影響。比如在一定程度上會嚴重影響工件的加工質量，制約著產品的使用壽命，也在很大程度上影響著生產效率，最終會嚴重影響企業的生產成本等等，這些問題都會嚴重制約企業的機械加工程度。本文主要對在機械加工過程中產生機械振動的成因和有效的解決措施做具體分析，通過不斷改變工件的質量，對提高加工效率具有非常重要的作用和意義.

關鍵詞：機械加工 ；機械振動 ；成因 ；解決措施

隨著科技的不斷進步，數字化控制技術在機械加工中產生了重要的作用。但是在機械加工的過程中會產生不同程度的機械振動，機械振動的產生會嚴重影響工件表面的粗糙度，在一定的程度上影響著工件的加工質量，最終會影響產品的使用壽命 ；操作者為了控制振動，更好的保證工件質量，會不斷減少切削量，這樣可以更好提高產品的合格率，但是這樣會在一定程度上影響生產效率 ；在加上振動會產生不同程度的噪音，對附近操作者產生嚴重影響等等。因此這需要我們對機械振動產生的成因進行分析，不斷找出有效的解決措施，提高機械加工的程度。

1 機械加工過程中產生機械振動的成因

在機械加工的過程中一般產生的機械振動分為三種，分別為自由振動、強迫振動和自激振動，這三種振動對機械加工都產生一定的影響，以下將對這三種振動的成因做具體分析。

1.1自由振動的成因

在機械加工的過程中，一般自由振動產生的原因可以分為兩種情況，一是機械在加工的過程中，對于切削力來說并沒有一個恒定的值，切削力會發生驟然的變化，這種驟然的變化就會產生自由振動；是受到外界的影響，外界的沖擊力會對設備的運轉產生不穩定性，這種不穩定性的運轉就會產生振動。所以對于自由振動來說產生的原因是由系統自身所決定的。

1.2強迫振動的成因

強迫振動作為機械加工過程中產生的最主要的振動，對于強迫振動的成因來說一般分為兩個因素的影響，一個是外部因素，另一個是內部因素。而內部因素作為最主要的影響因素，主要成因是（1）對于機床的加工在整體上會存在不平衡的因素，而整體的離心力就會成為一個具有周期性特點的作用力，在這種情況下就會發生皮帶、卡盤和電機回轉不平衡的產生。（2）機床傳動性的零件一般會存在一些缺陷，就會引起強迫振動的產生。（3）在切削過程中的不均勻性，這也會引起強迫振動的產生。

從外部因素來說，地基的振動會產生強迫振動的發生，這種情況下會出現在沖壓機械的過程中，劇烈的地基振動導致強迫振動，這種強迫振動的產生對于機械的設備和加工工件的影響是非常大的.

1.3自激振動的成因

在機械加工的過程中還會產生一種振動那就是自激振動。主要的產生原因是（1）在進行切削加工的過程中，會由于工件與刀具、刀具與產生的切削之間存在的摩擦力，這種摩擦力很容易引起自激振動的產生。（2）對于工件的材料來說，往往會存在一些不均勻性的特質，這種不均勻性就會對軟硬程度造成影響，就會使刀具出現崩刀的現象，出現這種崩刀現象就會引發自激振動。（3）對于刀具來說，也有可能引發自激振動的產生，一般刀具在安裝過程中會出現剛性差的問題，這就會引發刀桿的振動，通過刀桿的振動就會產生自激振動。（4）細長軸也會引發自激振動的產生。一般細長軸的剛性比較差，機械在對細長軸加工的過程中，容易造成在工件的表面形成錐度或者波紋，這就能夠引發自激振動的產生。（5）對于機械中產生機械瘤來說，會引發不穩定性，會造成時有時無的現象產生，再加上切削層的表面面積和刀具的前角不具有恒定性，這就很容易產生自激振動。通過以上五項分析出了自激振動產生的原因，要盡快對這種振動加以控制.

2機械加工過程中對機械振動控制的有效措施

以上分析了在機械加工過程中振動產生的三種原因，這三種振動中自由振動相對于其它兩種振動來說發生的比例比較低，在短時間內也能夠消減和控制，所以對于機械加工的影響不是很大，以下將主要對強迫振動和自激振動這兩種振動的方式采取解決措施加以控制，以更好的實現機械加工的穩定性。

2.1強迫振動的控制措施

對于強迫振動的控制主要采取三種控制的方式。（1）強迫振動的主要成因是受到外部環境的影響。在對外部環境的控制中，首先對引發外部振動的源頭進行控制，對于轉速要求比較高的加工工具，在使用之前就需要進行平衡性的檢測。比如砂輪，就是一種高速旋轉的零部件，在高速旋轉的過程中會嚴重加劇磨損力，砂輪的自身特點就會在使用過程中產生振動，所以這就需要在使用之前進行檢測，通過有效的檢測避免振動，使其增加穩定性。（2）要進行嚴格預防共振的產生。共振現象是振動頻率相同或者相近的兩個振動系統，在振動的過程中是相互依存的，這會不斷造成振幅的疊加，通過這種疊加造成進一步破壞的產生。為了更好的避免共振現象的產生，最有效的解決措施就是不斷避免相鄰兩個機器的振動頻率，對于振動頻率要做出相應的調整，比如提高結合面的平整度、改變發動機的轉速等等，都可以規避或者降低機械振動的產生。（3）控制強迫振動最有效的方法是使用減振的裝置和采用一定的隔振措施。減振裝置能夠達到消耗和吸收振動的能量，從而達到減振的目的。隔振裝置也能夠達到控制振動的目的，其工作原理是將振源和需要防振的機床間進行分隔，不斷吸收振動能量，從而達到控制振動的目的。

2.2自激振動的控制措施

對于自激振動來說，是機械加工過程中產生振動的主要原因，約占到三種振動的65% 左右，所以對于自激振動的控制非常必要。對于自激振動的控制措施，首先需要選取合適的刀具，振動的產生和刀具的幾何參數的選取是密不可分的。對于刀具來說，其刀具的前角和主偏角，與振動的強烈程度呈現著反比例和正比例的關系。在機床切削的過程中，要選取合適的切削量，這樣可以在最大程度上控制振動 ；其次是不斷加強對工藝系統抗振性的推敲，可以采取減少軸承的間隙和施加合適的預緊力等措施來進行控制，從而達到有效控制振動的作用。

3結語：

在機械加工的過程中會經常出現機械振動，機械振動一般分為自由振動、強迫振動和自激振動三種，對這三種振動采取有效的措施加以解決，從而更好的提高機械工件的加工質量和加工的效率。

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