浅谈机械加工过程中的振动
机械加工过程中机械振动的成因及解决措施
机械加工过程中机械振动的成因及解决措施摘要：在我国机械加工行业发展日益加快的背景下，机械管理工作迎来更高的挑战。
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是难以避免的。
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；解决措施引言在以往的机械加工过程中，经常会出现振动现象，使加工的精准度和精细度受到严重影响。
引起机械振动的原因是多样的，本文分析了机械加工过程中机械振动的不同成因，并针对成因提出了解决措施。
一、机械加工过程中机械振动形成的原因（一）强迫振动形成的原因在整个机械加工过程中，设备加工生产会受到各类外界因素的影响，强迫振动作为主要出现的振动类型，是受到外界因素影响最多的一种振动。
强迫振动就是指在周期性外力的影响之下形成的受破振动，他主要代表的是一种驱动力，由外力影响而诞生的一种额外的驱动性力量。
[1]关于强迫振动，有以下几个特征。
首先是强迫振动本身不会影响到干扰力，因此在加工生产的工程中，强迫振动的体现并不直接，在生产加工阶段我们无法对强迫振动进行额外的干扰，只有后续技术工艺阶段加入进来之后，强迫振动的现象才会停止。
其次是强迫振动受到的外部影响很深，因此其发生频率与外界干扰的周期频率是非常相似的，大部分的强迫振动频率都保持在干扰周期频率的整倍数上。
最后是强迫振动还具有一定的辐射性，它很可能会引起机械的共振现象，进一步的影响到机械设备的作业情况，影响设备生产的精度。
因此总的来看，在思考强迫振动形成原因的时候，更多的是需要关注外部影响和干扰因素对强迫振动的影响，外部的干扰因素越多那么强迫振动的振幅也就越高。
（二）自激振动形成的原因自激振动同其他振动之间有明显的区别，也就是说，在开展自激振动的过程中，外力的影响没有相对应的周期性。
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析一、引言机械振动是机械加工过程中常见的问题，它会导致零件加工精度下降，影响工作效率，甚至导致设备损坏。
为了有效降低机械振动对机械加工过程的影响，需要深入了解机械振动的原因，并采取相应的对策。
本文就机械加工过程中机械振动的原因及对策进行分析。
二、机械振动的原因1.不平衡机械设备在工作过程中，如果重心不平衡或者零部件分布不均匀，就容易出现振动。
不平衡主要原因包括：（1）零件加工误差：在加工过程中，如果零件尺寸精度不高，就会导致装配过程中不平衡；（2）零部件分布不均匀：如果机械设备中的零部件分布不均匀，就会产生不平衡现象。
2.弹性变形机械设备在工作过程中，受到外力的作用，会产生弹性变形，从而引起振动。
弹性变形主要原因包括：（1）工件位置不准确：如果工件放置位置不稳定，会导致设备弹性变形；（2）切削力过大：在机械加工过程中，如果切削力过大，会造成工件和设备之间的相对位移，从而产生弹性变形。
3.激振力机械设备在工作过程中，如果受到外界激振力的作用，也会产生振动。
激振力主要原因包括：（1）传动系统的共振：如果传动系统的传动比例、间隙等参数不合适，就会造成传动系统的共振，产生激振力；（2）外界环境的震动：如果机械设备受到外界环境的震动，也会产生振动；三、机械振动的对策1.加强设备的平衡对于不平衡造成的振动，可以采取以下对策：（1）提高零件加工精度：在零件加工过程中，应严格控制尺寸精度，避免误差导致的不平衡；（2）调整零部件分布：改变零部件的位置，使得机械设备的重心分布更加均匀。
2.增加刚度对于弹性变形引起的振动，可以采取以下对策：（1）稳定工件位置：通过改进夹具结构，提高工件的抓紧力，稳定工件的位置，减少弹性变形；（2）优化切削参数：通过调整切削速度、切削深度等参数，降低切削力，减少工件和设备之间的相对位移，减小弹性变形。
3.减少激振力对于激振力引起的振动，可以采取以下对策：（1）改善传动系统的设计：优化传动系统的传动比例、间隙等参数，避免传动系统的共振；（2）加强设备的隔振措施：通过在机械设备底部安装隔振装置，降低设备受外界环境震动的影响。
机械加工中机械振动的原因解析与应对
机械加工中机械振动的原因解析与应对随着工业技术的不断发展，机械加工已成为现代生产中不可或缺的重要环节。
然而在机械加工过程中，经常会遇到机械振动的问题，这不仅会影响加工质量，还有可能引发安全事故。
了解机械振动的原因和有效应对是非常重要的。
一、机械振动的原因解析1.不稳定的加工条件在机械加工过程中，如果加工条件不稳定，比如切削速度、切削深度、进给速度等参数没有得到合理控制，就会引起机床工作状态的不稳定，从而产生振动。
2.机床结构设计不合理机床是机械加工的主要设备，如果机床的结构设计不合理，会导致刚性不足、固定件松动等问题，使得在加工过程中产生振动。
3.切削刀具磨损切削刀具是机械加工中常用的工具，如果刀具磨损严重或者安装不良，就会引起加工过程中的振动。
4.工件材料变形在加工过程中，由于工件材料自身性能的变化，也有可能引起机械振动。
5.进给系统问题进给系统的性能不稳定、传动链条出现松动等问题，会导致机床在工作时的振动。
刀具在加工时，间歇切削会引起刀具的振动，影响加工质量。
二、机械振动的应对措施1.合理选择切削工艺参数在机床的结构设计上，要注重刚性的设计和加强工装的固定，确保机床在加工过程中稳定性。
加强机床的维护保养工作，及时发现并解决机床结构问题。
3.切削刀具的选择和维护合理选择切削刀具，并确保刀具的安装正确、刃磨合适，定期进行刀具的维护和更换工作。
选择质量稳定的工件材料，对材料性能进行精密测试和处理，以减少因材料变形引起的机械振动。
对进给系统进行定期的检查和维护工作，确保传动链条、导轨等部件的稳定性和耐磨性。
6.刀具间歇切削的解决方法对于刀具间歇切削引起的问题，可以采用提高刀具速度、增加刀具的刚度等方法来减少刀具的振动。
三、结语在机械加工中，机械振动是一个常见问题，如果不能得到及时合理的处理，会对加工质量和安全性造成很大影响。
加强对机械振动原因的分析和应对措施的研究非常重要。
通过合理选择加工条件、加强机床结构设计和维护、切削刀具的选择和维护、工件材料处理、进给系统的维护以及解决刀具间歇切削等措施，可以有效减少机械振动的发生，提高机械加工的质量和效率。
机械加工振动产生的原因及消除方法
机械加工振动产生的原因及消除方法摘要：众所周知，在机械加工的过程中，存在着一个普遍的现象那就是机械振动，其实，机械振动是由多方面的因素造成的。
本文主要对机械加工过程中，机械振动的分类和特点进行了阐述，对机械振动的成因和影响展开了分析，同时对如何更好的解决机械振动产生的不利影响进行了深入的研究。
关键词：机械加工；振动产生；原因；消除方法引言机械加工是一项长期、循环往复的过程，由于长时间的运行，刀具和工件往往会受到很大的影响，因而不可避免的出现机械振动的情况。
在振动现象的影响下，加工部件的精度大大被降低，这对生产率的提高是非常不利的。
所以，应根据机械加工中出现的振动类型和产生的原因加以分析，采取有效的手段来降低或消除振动，从而提高机械生产的效率和质量。
1 机械加工振动类型在长时间的分析和实践中，按照机械振动产生的原因来分可以分为三类：自由振动、强迫振动和自激振动。
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，制造企业的机械加工系统自身具有一定阻尼，因此，自由振动会相对减弱，不会对机械加工产生过多的负面影响，属于机械加工振动中影响最小的一种振动。
而不同于自由振动，受迫振动和自激振动本身不能靠系统自身减弱振动，相反会对机械加工产生严重影响，本文接下来将对受迫振动及减振措施和自激振动及减振措施进行详细的分析和探讨。
2 振动产生的原因分析2.1自由振动产生的原因发生自动振动形式的主要原因是由于机械系统自身的弹力、重力作用下形成的，而没有任何外力参与。
因为组你和内耗都是振动系统中的一部分，比如简谐振动等，因此产生自由振动的原因是由于弹性元件或者惯性元件引发的。
2.2强迫振动产生的原因2.2.1高速回转出现不平衡状态，机械机床中高速回转的零件非常多，其中包括主轴、电机、皮带、磨床中的砂轮等等，就是由于出现不平衡状态导致出现离心惯性作用。
2.2.2机床传动零件缺陷所引起的周期性变化的传动力。
补充：机械加工过程中的振动
机械加工过程中产生的振动，是一种十 分有害的现象，这是因为：
1）刀具相对于工件振动会使加工表面 产生波纹，这将严重影响零件的使用性能。
2）刀具相对于工件振动，切削截面、 切削角度等将随之发生周期性变化，工艺系 统将承受动态载荷的作用，刀具易于磨损 （有时甚至崩刃），机床的连接特性会受到 破坏，严重时甚至使切削加工无法进行。
再生型切削颤振：这种由于切削厚度变化效 应（简称再生效应）而引起的自激振动称为再 生型切削颤振。
图4-49 再生型颤振的产生过程
切削过程一般都是部分地或完全地在有 振纹（波纹）的表面上进行的，车削、铣削、 刨削、钻削、磨削等均不例外，由振纹再生 效应引发的再生型切削颤振是机床切削的主 要形态。
产生再生型颤振的条件:
3）为了避免发生振动或减小振动，有 时不得不降低切削用量，致使机床、刀具的 工作性能得不到充分发挥，限制了生产效率 的提高。
综上分析可知，机械加工中的振动对于 加工质量和生产效率都有很大影响，须采取 措施控制振动。
一、机械加工过程中的强迫振动 强迫振动：机械加工过程中的强迫振动
是指在外界周期性于扰力的持续作用下，振 动系统受迫产生的振动。
机械加工过程中的强迫振动与一般机械 振动中的强迫振动没有本质上的区别。机械 加工过程中的强迫振动的频率与干扰力的频 率相同或是其整数倍；当干扰力的频率接近 或等于工艺系统某一薄弱环节固有频率时， 系统将产生共振。
强迫振动的振源有来自于机床内部的机 内振源和来自机床外部的机外振源。
机外振源甚多，但它们都是通过地基传给 机床的，可以通过加设隔振地基来隔离外部 振源，消除其影响。
2．增大工艺系统的阻尼 增大工艺系统中的阻尼，可通过多种方 法实现。例如，使用高内阻材料制造零件， 增加运动件的相对摩擦，在床身、立柱的封 闭内腔中充填型砂，在主振方向安装阻振器 等。 （三）采用减振装置 常用的减振装置有动力式减振器、摩擦 式减振器和冲击式减振器等三种类型。
机械加工过程中振动产生的原因
机械加工过程中振动产生的原因2．1自然振动由于机械的构造非常复杂，在通电之后，机械会受到电力驱使进行运作。
由于机械内部的机械零部件非常多，在使用过程中机械零件急速运转，不同零件受空气阻力，进而产生振动。
可以说，自然振动是机械运转中不可避免的.振动问题，也是最常见、原理最为简单的振动类型。
同时，自然振动还包括外部因素影响，生产地不平、风力因素等影响。
通常情况下，机械各个运作零件都有一个磨合期，在刚刚接通电流时会产生明显振动，随着不同零件正常运转，起振动力机会逐渐削弱。
总之，自然振动是受技术、环境的影响，是不可避免的振动问题，对机械整体运作不会产生明显影响。
2．2自激振动有关调查研究显示，自然振动虽然是一种不可控问题，但如果不加以限制即会产生自激振动。
自激振动相比自然振动来说，就会对机械主体产生一定的伤害，轻则运作零部件松动、重则造成机械短路烧毁电线以及零件破损。
自激振动即是机械主体颤振，机械在正常加工中出现高频率振动，严重影响工业生产。
机械加工产生颤动的原因主要表现在以下几点:(1)机械在加工过程中，由于加工主体硬度突然变化，刀具运作频率突然改变，进而发生刀崩问题后，即会因为内部零件运作不协调而产生自激振动。
(2)机械中的各个零部件在生产中，由于刀具与零件之间契合度不足或生产规格不规范，而产生运作冲突，进而产生自激振动。
(3)机械刀具质量不过关，刚性较差，在生产过程中刀杆振动，进而带动机械整体振动。
(4)在机械生产过程中，由于生产刀具与产品生产规格相冲突，导致切削量无法满足标准，进而出现自激振动。
总体来说自激振动主要是由机械内部因素所引起的问题，主要是机械刀具或零部件之间的问题而产生的自激振动。
但是在自激振动中，振动周期会出现一定变化。
2．3强迫振动强迫振动与自激振动不同，强迫振动通常受外界因素与内部因素所产生的振动问题。
其内部因素主要是指:机械加工生产中，会由于机械各个部门零件所产生的离心振动，继而导致机械整体振动。
机械加工过程中的振动特点和预防措施分析
使 机 床 、 具 等 的连 接 部 分 松 动 ， 而 增 大 间 隙 。 低 刚度 和精 度 ． 夹 从 降 缩 ２２ 自激 振 动 产 生 的 原 因 ① 切 削 过 程 中 ， 屑 与 刀具 、 具 与工 件 之 ． 切 刀 短 使 用 寿 命 ， 重 时 甚 至使 切 削 加 工 无 法 继 续 进 行 ； 动 中 产 生 的 噪 严 振 间摩 擦 力 的 变 化 。② 切 削层 金 属 内部 的 硬 度 不 均 匀 。在 车 削 补焊 后 的 声 还 将 危 害操 作 者 的身 体 健 康 。 减 小 振 动 ． 时 不得 不 降低 切 削 量 ． 为 有 外 圆或 端 面 而 出现 的 硬 度 不 均现 象 。 常引 起 刀具 崩 刀及 车 床 自振 现 常 使 机 床 加工 的 生产 效 率 降 低 。因 此 ， 究 分 析 机 械 加 工 中 的 振 动 原 因 研 象 。 刀 具 的 安 装 刚 性 差 ， 刀杆 尺 寸太 小 或 伸 出过 长 ， 引 起 刀 杆 颤 ③ 如 会 和 特性 ， 求控 制 振 动 的有 效 途 径 是 很 有 必 要 的 。 寻 动 。 工 件 刚性 差 。 加 工 细 长轴 等 刚性 较 差 工 件 ． 导 致 工 件 表 面 出 ④ 如 会
的振动。 如在 磨 削过 程 中 ， 由于 电 动 机 、 速 旋 转 的砂 轮及 皮 带 轮 等 不 ３ 预 防 措 施 高
平衡 ， 角皮 带 的厚 薄 或 长 短 不 一 致 ， 泵 工作 不 平 稳 等 ， 会 引 起 机 三 油 都 ３１ 控 制 强 迫 振 动 的 途 径 强 迫 振 动 是 由 于 外 界 周 期 性 干 扰 力 引 起 ． 床 的 强 迫 振 动 ， 将 激 起 机 床 各 部 件 之 间 的 相 对 振 动 幅 值 ， 响 机 床 它 影 的， 因此 为 了消 除 受 迫 振 动 ． 先 找 出振 源 ． 后 采 取 适 应 的措 施 加 以 应 然 加工 工 件 的精 度 ， 粗 糙 度 和 圆 度 。 于 刀 具 或做 回转 运 动 的机 床 ， 如 对 振 控制 。 动还 会 影 响 回转 精 度 。强 迫 振 动 的 特 点 是 ： ① 减 小 或 消 除 振 源 的激 振 力 。 对 转 速 在 ６ ０／ ｉ 上 的零 件 如 ０ ｒｍ ｎ以 ① 强 迫 振 动 本 身 不 能 改 变 干 扰 力 ，干 扰 力 一 般 与 切 削 过 程 无 关 砂 轮 、 盘 、 动机 转 子 等 必 须 经 过平 衡 ， 别 是 高 速 旋 转 的 零 件 ， 卡 电 特 如 （ 由 切 削 过 程本 身 所 引起 的强 迫 振 动 外 ） 干 扰 力 消 除 ， 动 停 止 。如 除 。 振 砂 轮 ，因 其 本 身砂 粒 的分 布 不 均 匀 和 工 作 时 表 面 磨 损 不 均 匀 等 原 因 ， 外界 振 源 产 生 的 干 扰 力 ， 要 振 源 消 除 ， 致 振 动 的 干 扰 力 自然 就 不 只 导 容 易 造 成 主 轴 的 振 动 ． 此对 于新 换 的砂 轮 必 须 进 行 修 整 前 和修 整 后 因 存在 了。 的两 次 平 衡 。 提 高 齿 轮 的制 造 精 度 和装 配 精 度 ， 别 是 提 高 齿 轮 的工 特 （ 强迫 振 动 的频 率 与 外 界 周 期 干 扰 力 的频 率 相 同 ， 是 它 的 整 倍 或 作 平 稳 性 精 度 ， 而 减 少 因周 期 性 的 冲 击 而 引起 的 振 动 ， 可 减 少 噪 从 并 数。 声 ； 高 滚 动轴 承 的 制 造 和 装 配精 度 ， 提 以减 少 因 滚 动 轴 承 的 缺 陷 而 引 （ 干扰 力 的频 率 与 系 统 的 固 有 频 率 的 比值 等 于 或 接 近 与 １时 ， 产 起 的振 动 ： 用 长 短 一 致 、 薄均 匀 的传 动 带 等 。 选 厚 生共 振 ， 幅达 到 最 大 值 。此 时 对 机 床 ９ Ｊ ｌ 过 程 的 影 响 最 大 。 振 ０ －
浅谈机械加工过程中的振动
浅谈机械加工过程中的振动摘要:一般说来,机械加工过程中的振动是一种十分有害的现象,它对于加工质量和生产效率都有很大影响,必须认真对待。
在切削过程中,当振动发生时,加工表面将恶化,产生较明显的表面振痕。
本文主要论述了机械加工过程中振动的产生原因,并提出了一些自己的观点看法,希望能为解决振动产生的不良影响提供一些思考。
关键词:机械加工振动影响机械加工过程中,工艺系统(工件—夹具—刀具—机床)经常会发生振动,给加工过程带来很多不利的影响。
发生振动时,工艺系统的正常切削过程受到干扰和破坏,使零件加工表面产生振纹,降低了零件的加工精度和表面质量,低频振动增大波度,高频振动增加表面粗糙度;振动可能使刀刃崩碎,特别是对硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等韧性差的刀具,影响刀具的寿命;振动会导致机床、夹具的零件连接松动,增大间隙,降低刚度和精度,并缩短使用寿命;强烈的振动和伴随而来的噪声污染环境,危害操作者的身心健康。
由于振动限制了切削用量的进一步提高,影响了生产效率,严重时甚至不能正常切削,因此,研究机械加工过程中的振动,探索抑制、消除振动的措施是十分必要的。
1 机械加工过程中振动分类1.1 自由振动当振动系统受到初始干扰力(又称激振力)的作用而破坏了平衡状态后,去掉激振力或约束后所发生的振动,称为自由振动。
由于系统总是存在阻尼,故自由振动总是衰减的,因此,一般来说,自由振动对加工过程的影响不大。
自由振动的特性取决于系统本身,即其固有频率,振型取决于振动系统的质量和刚度。
1.2 强迫振动在外界周期性干扰力的作用下,系统受迫产生的振动称为强迫振动。
由于有外界周期性干扰力作能量补充,所以振动能够持续进行。
只要外界周期性干扰力存在,振动就不会因阻尼而停止。
强迫振动的频率等于外界周期性干扰力的频率或者是它的整数倍。
1.3 自激振动由振动系统自身产生的交变力激发和维持的一种周期性振动称为自激振动。
切削过程中产生的自激振动也称为颤振。
机械制造中的机械冲击与振动
机械制造中的机械冲击与振动机械冲击和振动是机械制造过程中普遍存在的问题。
它们会对机械设备的正常运行、工作效率和安全性产生负面影响。
因此，如何有效地控制机械冲击与振动是机械制造领域亟待解决的难题。
本文将从机械冲击与振动的定义、引发因素以及控制方法三个方面进行探讨。
一、机械冲击与振动的定义机械冲击是指在机械设备运行过程中突然产生的瞬间力或瞬间功率，其幅度和时间极短，通常以冲击载荷来描述。
机械振动则是指机械设备在正常运行过程中产生的连续振动现象，它是机械冲击的延续和累积效应。
二、机械冲击与振动的引发因素1. 机械结构因素：机械设备的结构刚度、质量分布和自然频率等因素会影响机械冲击与振动的发生程度。
结构刚度较小或质量分布不均匀的设备更容易受到冲击和振动的影响。
2. 工艺因素：机械加工的工艺参数和方法对机械冲击与振动的产生起到重要作用。
例如，切削深度、切削速度和进给速度等参数的选择会直接影响机械设备的振动情况。
3. 外界环境因素：温度、湿度、空气流动和外界震动等环境因素也会对机械设备的振动产生干扰作用。
三、机械冲击与振动的控制方法1. 优化机械结构：通过改善机械设备的结构刚度和质量分布等因素，可以减少机械冲击与振动的产生。
合理选择材料、增加结构支撑点和减小零件间的间隙等方法可以有效提升机械设备的抗冲击和抗振动能力。
2. 调整工艺参数：合理选择加工工艺参数，如切削深度、切削速度和进给速度等，可以降低机械设备的振动幅度。
另外，使用合适的刀具和冷却液等工艺管理手段也可以有效减少机械冲击与振动的发生。
3. 环境控制：通过对生产环境温湿度、空气流动和外界震动等因素的合理控制，可以减小机械设备受到的外界干扰。
例如，设立隔音罩、增加机器与地面的减震垫等手段可以有效降低机械冲击与振动的影响。
结语在机械制造过程中，机械冲击与振动对机械设备的性能和寿命都有着重要影响。
因此，我们应该注重机械设备的结构设计和加工工艺的优化，以及对外界环境的合理控制，从而有效降低机械冲击与振动的发生。
机械装配中的振动特性分析与优化方法
机械装配中的振动特性分析与优化方法导言机械装配是现代工业生产中不可或缺的环节。
然而，由于机械零件间接触面的不完美以及装配过程中的误差累积，经常会导致装配后的机械结构出现振动问题。
振动问题不仅会降低设备的性能和寿命，还会给操作者带来不便和危险。
因此，对机械装配中的振动特性进行分析与优化非常重要。
本文将介绍机械振动的原理、常用的分析方法以及优化措施，帮助读者更好地理解和解决振动问题。
一、机械振动的原理机械振动是指机械结构在运行过程中由于内外力的作用而产生的运动。
振动的产生主要源于以下几个原因：1.1 动力源引起的振动当机械装置受到动力源（如电机）的驱动时，由于转子不平衡、间隙、偏心等因素，会产生不均匀的力矩。
这些不均匀力矩会使机械结构产生振动。
1.2 变形引起的振动机械装置在工作过程中，由于受到载荷或热量等外界因素的作用，会产生变形。
这种变形会引起机械结构的不平衡，导致振动的产生。
1.3 不平衡引起的振动机械结构在装配过程中，由于零件加工和装配误差，会导致零件不平衡。
不平衡的零件会引起机械结构的振动。
二、振动特性分析方法为了更好地了解机械装配中的振动特性，需要进行振动测试和分析。
下面介绍几种常用的振动特性分析方法：2.1 频谱分析频谱分析是一种将时间域信号（振动信号）转换到频率域的方法。
通过频谱分析，可以得到机械结构在不同频率上的振动情况。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
2.2 模态分析模态分析是一种通过测量机械结构在不同模态下的振动特性，来研究结构的振动行为的方法。
模态分析可以得到机械结构的固有频率、振型和振动模态等信息，有助于判断结构的强度和稳定性。
2.3 有限元分析有限元分析是一种通过将实际结构离散为有限数量的元素，将结构的振动行为转化为运动微分方程组求解的方法。
通过有限元分析，可以计算机械结构在不同工况下的振动响应和应力分布，从而指导结构的优化设计。
三、振动优化方法在进行振动优化时，可以采取以下几种方法：3.1 优化零件加工精度提高零件加工精度可以减小零件间的装配误差，从而减少振动的发生。
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浅谈机械加工过程中的振动
作者：史功赫刘贵强韩文达毛莹晶刘春德
来源：《科技资讯》 2011年第5期
史功赫刘贵强韩文达毛莹晶刘春德
(三一重型装备有限公司沈阳 110027)
摘要:一般说来,机械加工过程中的振动是一种十分有害的现象,它对于加工质量和生产效
率都有很大影响,必须认真对待。
在切削过程中,当振动发生时,加工表面将恶化,产生较明显的
表面振痕。
本文主要论述了机械加工过程中振动的产生原因,并提出了一些自己的观点看法,希
望能为解决振动产生的不良影响提供一些思考。
关键词:机械加工振动影响
中图分类号:TH132 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2011)02(b)-0126-01
机械加工过程中,工艺系统(工件—夹具—刀具—机床)经常会发生振动,给加工过程带来很
多不利的影响。
发生振动时,工艺系统的正常切削过程受到干扰和破坏,使零件加工表面产生振纹,降低了零件的加工精度和表面质量,低频振动增大波度,高频振动增加表面粗糙度;振动可能
使刀刃崩碎,特别是对硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等韧性差的刀具,影响刀具的寿命;振动会导致机床、夹具的零件连接松动,增大间隙,降低刚度和精度,并缩短使用寿命;强烈的振
动和伴随而来的噪声污染环境,危害操作者的身心健康。
由于振动限制了切削用量的进一步提高,影响了生产效率,严重时甚至不能正常切削,因此,研究机械加工过程中的振动,探索抑制、消除
振动的措施是十分必要的。
1 机械加工过程中振动分类
1.1 自由振动
当振动系统受到初始干扰力(又称激振力)的作用而破坏了平衡状态后,去掉激振力或约束后所发生的振动,称为自由振动。
由于系统总是存在阻尼,故自由振动总是衰减的,因此,一般来说,自由振动对加工过程的影响不大。
自由振动的特性取决于系统本身,即其固有频率,振型取决于
振动系统的质量和刚度。
1.2 强迫振动
在外界周期性干扰力的作用下,系统受迫产生的振动称为强迫振动。
由于有外界周期性干扰力作能量补充,所以振动能够持续进行。
只要外界周期性干扰力存在,振动就不会因阻尼而停止。
强迫振动的频率等于外界周期性干扰力的频率或者是它的整数倍。
1.3 自激振动
由振动系统自身产生的交变力激发和维持的一种周期性振动称为自激振动。
切削过程中产
生的自激振动也称为颤振。
2 机械加工过程中强迫振动产生原因及消除办法
2.1 强迫振动产生的原因
强迫振动是由于工艺系统外界周期性干扰力的作用而引起的振动。
机械加工中的强迫振动与一般机械中的强迫振动没有什么区别,强迫振动的频率与干扰力的频率相同或是它的倍数。
强迫振动产生的原因:强迫振动的振源又来自机床内部的机内振源和来自机床外部的机外振源两大类。
机外振源甚多,但它们都是通过地基传给机床的,可通过加设隔振地基来隔离。
机内振源主要有如下几个。
(1)机床电机的振动。
(2)机床高速旋转件不平衡引起的振动。
(3)机床传动机构缺陷引起的振动,如齿轮的侧隙、皮带张紧力的变化等。
(4)切削过程中的冲击引起的振动。
(5)往复运动部件的惯性力引起的振动
2.2 减少强迫振动的途径
(1)对工艺系统中的回转零件进行平衡处理。
(2)提高工艺系统中传动件的精度:以减小冲击。
(3)提高工艺系统的刚度。
(4)隔振:隔离机外振源对工艺系统的干扰。
3 机械加工过程中自激振动产生原因及消除办法
3.1 自激振动产生的原因
自激振动与强迫振动相比,虽然都是稳定的等幅振动,但维持自激振动的不是外加的激振力作用,而是由系统自身引起的交变力作用。
系统若停止运动,交变力也随之消失,自激振动也就停止了。
3.2 自激振动主要的特征
机械加工中的自激振动是在没有周期性外力干扰下所产生的振动运动,这一点与强迫振动有原则区别。
机床系统产生振动的交变力由切削过程产生,而切削过程同时又受到机床系统振动的影响,机床系统的振动一旦停止,交变切削力也就随之消失。
如果切削过程平稳,即使机床加工系统存在产生自激振动的条件,也因切削过程没有交变切削力,自激振动也不会产生。
维持自激振动的能量来自机床电动机,电动机除了供给切除切屑的能量外,还通过切削过程把能量输给振动系统,使机床系统产生振动。
自激振动的频率接近于系统的某一固有频率,或者说,自激振动的频率取决于振动系统的固有特性。
这一点与强迫振动根本不同,强迫振动的频率取决于外界干扰力的频率。
自由振动受阻尼作用将迅速衰减,而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为零。
3.3 消减自激振动的措施
(1)调整振动系统小刚度主轴的位置,使其处于切削力F与加工表面的法线方向的夹角范围
之外,如镗孔时采用削扁镗杆,车外圆时,车刀反装。
通过改变切削用量和刀具几何形状,减小重叠系数,如采用直角偏刀车外圆。
减小切削速度,增大进给、主偏角、前角。
(2)适当提高切削速度;改善被加工材料的可加工性。
(3)增加切削阻尼;适当减小刀具的后角;在后刀面上磨出消振棱;适当增大钻头的横刃;适当使刀尖高于(车外圆)、低于(樘内孔)工件中心线,以获得小的工作后角。
为消减刀具的高频振动,宜增大刀具的后角和前角。
(4)调整切削速度,避开临界切削速度。
在切断、车端面或使用宽刃刀具、成形刀具和螺纹
刀具时,宜取切削速度小于临界切削速度。
纵车和切环形工件端面时,切削速度大于临界切削速
度等。
(5)提高工艺系统刚度,可提高抗振性。
车刀安装时不宜伸出过长,镗刀尽可能选得短而粗;
尽量缩短尾座套筒的伸出长度;加工细长轴时,采用中心架或跟刀架,或用主偏角很大的细长轴车刀来消除振动。
(6)尽可能不采用容易产生积屑瘤的切削速度。
(7)采用合适的切削用量。
可采用减少切削宽度,同时增加切削厚度。
4 结语
机械加工过程产生的振动是非常复杂的,只有是不断分析和总结讨论,根据不同情况分析产
生的原因,才能更好的采取措施加以消除和控制,以保证加工工件的质量要求,提高生产率,创造
良好工作环境。
参考文献
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