機(jī)械加工中振動(dòng)特點(diǎn)及振動(dòng)控制技術(shù)

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1、機(jī)械加工中振動(dòng)特點(diǎn)及振動(dòng)控制技術(shù)摘要：機(jī)械加工中振動(dòng)會(huì)使加工表面質(zhì)量下降，影響加工精度和效率。本文介紹機(jī)械加工中振動(dòng)的主要兩種類型，強(qiáng)迫振動(dòng)和自己振動(dòng)，分析產(chǎn)生兩種振動(dòng)的原因。根據(jù)實(shí)際給出幾種預(yù)防振動(dòng)的措施。并簡(jiǎn)要介紹了在科學(xué)研究和工程實(shí)際中用到的主要振動(dòng)控制技術(shù)中的主動(dòng)隔振技術(shù)。關(guān)鍵詞：振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)主動(dòng)隔振技術(shù)在機(jī)械加工中，振動(dòng)對(duì)加工表面和加工品質(zhì)有很大影響，是一種有害的物理現(xiàn)象。如果在加工中產(chǎn)生振動(dòng)，刀具與工件Z間將會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，是工件表而產(chǎn)生振紋，降低了零件的表面加工質(zhì)量和加工精度；振動(dòng)可能是刀具崩碎，特別是駛質(zhì)合金

2、、金剛石、陶瓷和立方氮化硼等韌性差的刀具，影響刀具壽命；會(huì)使機(jī)床、夾具零件連接松動(dòng)，增大間隙，降低剛度和精度，縮短機(jī)床的使用壽命;振動(dòng)會(huì)限制切削用量的進(jìn)一步提高，影響了切削效率。1?機(jī)械加工中振動(dòng)的分類1.1強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)是指在外部周期性的干擾下，系統(tǒng)受迫產(chǎn)生的振動(dòng)。出于冇持續(xù)性干擾存在，振動(dòng)不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)阻尼而停止，只要干擾存在就會(huì)一直持續(xù)下去。振動(dòng)的頻率為等于外界周期性干擾的頻率或它的整數(shù)倍。1.2自激振動(dòng)口激振動(dòng)是由系統(tǒng)本身在振動(dòng)過程中激發(fā)產(chǎn)生的交變力所引起的不衰減振動(dòng)。即使沒冇外界的干擾，振動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生。如在磨削過程中，砂

3、輪對(duì)工件產(chǎn)生的摩擦力會(huì)使工件產(chǎn)生口己振動(dòng)。機(jī)床系統(tǒng)剛度羌、砂輪選擇不當(dāng)都會(huì)使摩擦力加大，從而使自激振動(dòng)加劇?；蛘哂捎诘毒邉傂圆睿毒邘缀谓嵌炔徽_引起的振動(dòng)都叫做自激振動(dòng)。2?振動(dòng)產(chǎn)生的原因2.1強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因(1).機(jī)床上回轉(zhuǎn)件的不平衡所引起的周期性的離心變化力。如由丁?電機(jī)回轉(zhuǎn)不平衡。(1).機(jī)床傳動(dòng)零件缺陷所引起的周期性變化的傳動(dòng)力。如由于主軸軸承等機(jī)床部件或齒輪等傳動(dòng)部件制作誤差而引起的周期性振動(dòng)。(2).切削過程本身的不均勻性引起的周期性變化的切削力。如在車削多邊形或表面不平整的工件是產(chǎn)生的振動(dòng)。(3).由外界其它

4、振源傳來的干擾力。如其它及其的振動(dòng)引起的振動(dòng)，甚至是共振。2.2自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因(1).切削過程中，切屑與刀具、刀具與工件之間摩擦力的變化。(2).切削層金屈內(nèi)部硬度不均勻。⑶刀貝的安裝剛性差，若刀桿尺寸太小或身處太長(zhǎng)，會(huì)引起刀桿顫動(dòng)。(4).切屑瘤時(shí)冇時(shí)無，引起刀具實(shí)際工作角度發(fā)生變化。3.振動(dòng)預(yù)防措施3.1控制強(qiáng)迫振動(dòng)的途徑強(qiáng)迫振動(dòng)是由于外界周期性干擾力引起的，因此消除強(qiáng)迫振動(dòng)，需要先找出振源，然后采取合適的措施加以控制。⑴.減小或消除振源的激振力。對(duì)轉(zhuǎn)速在600r/min以上的零件，如砂輪、卡盤、電機(jī)等必須經(jīng)過平衡，特別

5、是轉(zhuǎn)速特別高的零件，更要進(jìn)行精確的平衡。提高齒輪的加工精度和安裝精度，捉高工作的平穩(wěn)性，減少周期性沖擊引起的振動(dòng);提高滾動(dòng)軸承的制造和裝配精度，減少因軸承的缺陷而引起的振動(dòng)。(2).調(diào)整振源頻率。避免激振力的頻率與系統(tǒng)的固冇頻率接近，防止共振。采取改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或主軸的轉(zhuǎn)速來避開共振區(qū)；用提高接觸面精度，降低結(jié)合面的粗糙度、消除間隙、提高接觸剛度等方法來提高系統(tǒng)的剛度和固有頻率。(3).采取隔振措施。機(jī)床的電機(jī)與機(jī)床本身采用柔性連接器來隔離電機(jī)的振動(dòng);把液壓部分與機(jī)床分開；采用液壓緩沖裝置以減少部件換向時(shí)的沖擊；采用厚橡皮、木

6、材將機(jī)床地基格力，防止周圍的振源通過地面和基礎(chǔ)傳給機(jī)床等。3.2控制自激振動(dòng)的途徑(1).合理選用刀具的幾何參數(shù)。實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，刀具的幾何參數(shù)中，對(duì)振動(dòng)影響最大的是主偏角和前角。選擇合理的主偏角可以減少振動(dòng)。(2)提高工藝系統(tǒng)抗振性。工藝系統(tǒng)本身的抗振性能是影響顫振的主要因素Z-o應(yīng)設(shè)法捉高工藝系統(tǒng)的接觸剛度。(1).采用減振裝置。減振裝置通常都是附加在工藝系統(tǒng)中，用來吸收或消耗振動(dòng)時(shí)的能量，達(dá)到減振的目的。它對(duì)一致強(qiáng)迫振動(dòng)和顫振同樣冇效，是捉高工藝系統(tǒng)抗振性的一個(gè)重要途徑。3.振動(dòng)主動(dòng)控制與主動(dòng)隔振振動(dòng)被動(dòng)控制是傳統(tǒng)的振

7、動(dòng)控制方法，通常由彈簧和阻尼構(gòu)成，由丁?被動(dòng)控制裝置存在系統(tǒng)特征值為定值等缺點(diǎn)，所以被動(dòng)控制方法已經(jīng)越來越不適應(yīng)高精度、快響應(yīng)的振動(dòng)控制要求。隨著計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，以及振動(dòng)理論和控制理論的交叉滲透，振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)作為一門跨學(xué)科的力學(xué)分支開始在工程領(lǐng)威得到應(yīng)用。主動(dòng)控制技術(shù)具冇快速性、穩(wěn)定性和智能性等特點(diǎn)。主動(dòng)隔振技術(shù)屈于振動(dòng)控制技術(shù)的分支Z—，它的原理也是在受控系統(tǒng)和振源之間插入原件來削弱振源對(duì)受控系統(tǒng)的影響，只不過它所依賴的隔振元件不再是彈簧和阻尼，而是主動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。主動(dòng)驅(qū)動(dòng)器可以按照設(shè)計(jì)者的要求，不同的驅(qū)動(dòng)器具有不

8、同的特點(diǎn)，共同點(diǎn)是在控制系統(tǒng)的作用下，能產(chǎn)生較被動(dòng)隔振元件變現(xiàn)力的變化規(guī)律復(fù)雜得多的控制力，其適應(yīng)性和可調(diào)節(jié)性大大超過了被動(dòng)隔振系統(tǒng)。因此主動(dòng)隔振技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，是極具發(fā)展?jié)摿Φ母粽窦夹g(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)主動(dòng)隔振技術(shù)的研究主要有一下幾個(gè)方面：4.1主動(dòng)隔振技