机械加工过程中的机械振动分析

机械加工过程中的机械振动分析

潘学民

（大庆职业学院技培中心机电系，黑龙江大庆163000）

【摘要】在机械加工制造的过程中，由于机械生产所产生的振动对于机械制造会产生很大的影响，并且对于机械加工制造的质量和效率都有着河大的影响，因此必须要认识到机械加工过程中机械振动的危害，进而加以有效的防范和控制。本文主要介绍了机械加工制造振动产生的原因、类型以及相关的控制措施。

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关键词 机械加工；振动；影响因素

机械生产制造过程中常常会出现振动的现象，这是一种正常的物理现象，而振动的存在也有着一定的必然性，因此对于机械加工来说，也存在着一定的影响。在机械制造机器运行时，如果振动的幅度过大，那么就会影响到机械设备的正常使用，特别是在一些对工艺要求较高的制造工作中，振动不仅会影响到机械系统的正常切割，同时也会破坏机械制造的施工工艺，从而使制造的产品出现振动纹，这也就间接的降低了机械制造产品的质量。而如果振动的幅度相对较小，那么振动是还会出现低频的大波度，这样也会造成加工精度的降低，因此可以看出，在进行机械制造的过程中，如何控制好振动所带来的影响也是有效提高机械制造质量的一项重要因素。近年来，在科技不断发展进步的过程中，机械加工制造的过程中机如何解决存在的振动问题也是目前机械加工厂重点考虑的内容之一，而做好对机械加工制造振动的控制也将会有效的增加我国机械加工制造行业的整体水平，对我国机械制造行业未来的发展也有着重要的影响。

1机械制造过程中的振动分类

1.1强迫振动

这种振动主要是在进行机械加工过程中收到规律性外力的作用而产生的振动，很多机械制造工作都会产生这种振动，比如在进行削磨的过程中，电动机和皮带等进行作用时，三角皮带的长短和薄厚也存在着不一致的现象，这样在就会出现一系列的振动现象，而强迫振动的存在不仅会影响到机械加工的精度，同时产品的质量也很难得到可靠的保障，很多加工的部件都出现加工粗糙和圆度等问题，所以这种振动类型对于机械加工生产的影响也相对较大，并且影响的因素也相对较多。

1.2自激振动

这种振动类型主要是在系统进行工作时本身的振动所产生的一种交变力，这种力的存在会引起其他部件的振动，而不衰减的振动也是目前存在的主要影响因素，所以，自激振动的产生原因不是由于外界影响而产生的，其主要形成是机械生产时内部的振动所产生的一种震荡类型，在很多机械制造过程中都存在着这种自激振动，而自激振动的存在也是难以有效避免的。通常情况下，在磨削的过程中如果存在摩擦，那么就很容易产生自激振动。

1.3自由振动

在机械运转时如果振动系统受到激振力的作用时会破坏机械的平衡状态，把能约束激振力的方式叫做自由振动。在机械运作时由于系统总是存在一定的阻力，因此自由振动总是衰减状态，因此，在机械运作中自由振动对加工过程的影响并不大。

2迫振动产生的原因

2.1强迫振动

所谓强迫振动是指物体受到规律性的外力作用所产生的振动，比如在削磨过程中由于受到电动机、皮带轮或者砂轮等物体的带动时，由于三角皮带长短或厚薄不一致，油泵工作不平稳等原因都会使机床发生强迫振动因此激起机床各部件之间的相对振动幅值，从而影响机床加工工件的精度，最常见的事影响机床加工粗糙度和圆度。对于刀具或做回转运动的机床，振动还会影响回转精度。

2.2产生自激振动的原因

将自激振动和强迫振动作比较，虽然振动具有稳定性，但是对自激振动的维持并不是由外加的激振力的作用所决定的，而是由系统自身引起的交变力作用决定的。如果系统不能进行运动，那么交变力也就不存在了，自激振动也就会终止了。

2.3产生自由振动的原因

自由振动主要是由于工艺系统在一些因素的作用下受到一定的冲击，当发生冲击的时候，系统的平衡就会遭到严重的破坏，在这个过程中只是凭借其中的弹性来维持自由振动。

3机械加工过程中的振动产生的影响

对机械加工的质量以及生产率造成的影响：

在机械加工的具体切削过程中所产生的振动，对加工质量以及生产率产生的影响主要体现在以下几个方面：

（1）当振动的频率很低时，就会产生一定的波度，振动的频率高时，就会导致加工面粗糙。

（2）在加工过程中产生了振动，在很大程度上阻碍了切削用量的提高，甚至更为严重的是导致切削不能正常的进行，影响了机械加工的生产效率。

（3）在切削过程中所产生的振动，可能会使刀尖刀刃崩碎，特别是那些韧性非常差的道具，刀具的材质是陶瓷的或者是硬质合金的要注意可能会引起的消振问题。

（4）在机械加工过程中，如果出现了振动，那么就会使机床和夹具等一些零件的链接处出现松动现象，使得期间的缝隙增大，导致刚度与精度降低，同时缩短了使用寿命。

4机械加工过程中的振动控制措施

在机械加工过程中，产生的自由振动，对机械加工产生的影响并不大，以下主要是对强迫振动和自激振动进行有效控制：

4.1消减强迫振动的措施

（1）将处于快速旋转（每分钟600转以上）的零部件保持平衡状态或是将这些零部件添加一个自动平衡系统，包括启用减振设备。（2）可以适当保持镶条和轴承之间的空隙，调整工艺系统的原始频率，使得固有频率与激振频率不一致。（3）可以保持传动设备的稳定性，例如在磨床或是车床上不采用接头皮带，保持传动带的长度一致，将飞轮安装在主轴上以及淘汰直齿轮等。（4）精密磨床中，利用叶片替代齿轮泵，采用液压缓冲设备减少冲力。（5）把精确度较高的机床实现动力与本体互相分开，以达到隔振的目的。（6）采用合适的砂轮粒度、硬度以及组织，给予砂轮适宜的休整时间。

4.2消减自激振动的措施

（1）可以适当改变系统中刚度主轴的方向，使得主轴的位置处于加工面法线与切削力夹角之外，例如镗孔时可以压扁镗杆，车刀装反等。（2）可以适当调整切削用量以及刀具的几何外观，例如安装上可以选取直角偏刀车外圆。（3）降低切削速度，提高进给、前角、主偏角。（4）改变切削速度，提高被加工原料的可塑性。（5）适当改变切削速度，尽量减少碰到临界的切削速度概率。（6）提高加工系统的刚度，增强抗振性。安装车刀时伸出不宜过长，选择镗刀时应该选择短和粗，尽量减少套筒伸出长度，在处理细长轴应选取跟刀架或是中心架，或是选择主偏角较大长轴车刀从而消除振动。

5总结

综上所述，在机械加工过程中所产生的振动是非常复杂的，只有进行详细的研究分析，掌握机械加工过程中产生振动的基本类型，并且找出产生振动的原因，探讨机械加工过程中振动产生的影响，才能采取更有效的措施来控制或者消除振动的发生，以保证加工零件的质量，提高机械加工生产的效率。

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参考文献

［1］史功赫,刘贵强.浅谈机械加工过程中的振动[J].科技资讯,2011（5）.

［2］任明章.机械振动的分析与控制以及计算方法[M].北京:机械工业出版社,2011,5.

［责任编辑：刘展］