車削加工中的振動及控制

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1、WORD格式整理車削加工中的振動與控制專業(yè)：機(jī)械制造及自動化班級：0姓名：專業(yè)資料值得擁有WORD格式整理摘要在機(jī)械加工中產(chǎn)生中的振動都具有受迫振動和自激振動，這與機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性有關(guān)。詳細(xì)分析了車削加工中振動的主要類型及產(chǎn)生的原因、振動的危害，并從刀具、夾具、切削工藝等方面提出了減小或消除振動的措施。??【關(guān)鍵詞】車削低頻振動;高頻振動;消除措施?????【前言】振蕩是自然界中某種物理狀態(tài)隨時間發(fā)生的反復(fù)變化，或是物體隨時間而作的反復(fù)運(yùn)動。物質(zhì)的宏觀運(yùn)動形式是機(jī)械運(yùn)動。振動是一種特殊形式的機(jī)械運(yùn)動，指機(jī)器或結(jié)構(gòu)物在其靜平衡位置附近隨時間作

2、往復(fù)振蕩運(yùn)動。機(jī)械振動會使運(yùn)行的機(jī)器產(chǎn)生巨大的交變載荷，這將導(dǎo)致機(jī)器使用壽命的降低甚至釀成災(zāi)難性的破壞事故，如大橋因共振而毀壞，煙囪因風(fēng)振而倒塌，飛機(jī)因顫振而墜落等等。若對造成事故的原因不能做出正確的分析，設(shè)計(jì)人員往往為了安全而加大結(jié)構(gòu)的斷面尺寸，增加了機(jī)器重量并浪費(fèi)了材料。為了解決這些振動問題，要么需提高機(jī)器本身的制造精度，要么需設(shè)置專門的裝置或引入復(fù)雜的控制系統(tǒng)，增加了產(chǎn)品成本。此外，由于機(jī)械振動而產(chǎn)生的噪聲日益形成令人厭惡的公害，不僅危及機(jī)器操作人員的身心健康，還影響環(huán)境安全和社會穩(wěn)定。根據(jù)生物工程的研究，人體各器官對于1～20赫茲的低頻振動（次聲）特別感到不適，

3、而高頻振動同樣會使人感到煩躁、厭倦和疲勞。由此可見，研究機(jī)械振動問題對機(jī)器的使用和設(shè)計(jì)都具有極其重要的實(shí)際意義。在車削過程中產(chǎn)生的振動，不僅干擾了正常的切削過程，嚴(yán)重影響了加工件的表面質(zhì)量，還會縮短機(jī)床及刀具使用壽命。由此產(chǎn)生的噪音甚至可能影響到操作者工作情緒，對正常工作的開展帶來一定負(fù)面影響；而為了減少振動，往往不得不減少加工時的進(jìn)刀量，從而降低了生產(chǎn)率。本人通過在實(shí)習(xí)生產(chǎn)操作中對這一現(xiàn)象不斷觀察、分析、實(shí)踐、總結(jié)，取得了一些效果，現(xiàn)提出一些看法供大家探討。一、振動的分類一般來講，在機(jī)械加工中產(chǎn)生的振動都具有受迫振動（系統(tǒng)在外激勵力作用下產(chǎn)生的振動）和自激振動（系統(tǒng)在

4、輸入和輸出之間具有反饋特性并有能源補(bǔ)充而產(chǎn)生的振動），與機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性有關(guān)。在消除機(jī)床回轉(zhuǎn)組件(如電機(jī)、工件、旋轉(zhuǎn)軸等)和傳動系統(tǒng)(如皮帶輪、滾動軸承、液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈沖等)的振動后，車削加工中的振動主要是不隨車削速度變化的自激振動，主要是車削過程中工件系統(tǒng)的彎曲振動(其頻率接近工件的固有頻率的低頻振動)和車刀的變形產(chǎn)生的彎曲振動(其振動頻率接近車刀的固有頻率的高頻振動)。????????二、振動原因分析專業(yè)資料值得擁有WORD格式整理以車削加工為例。在車床安裝時加設(shè)隔振地基、傳動系統(tǒng)無缺陷以及切削過程中無沖擊存在的情況下，車削振動的

5、主要類型是不隨車削速度變化而變化的自激振動(即振顫現(xiàn)象)，其主要原因是加工過程中工件及刀架系統(tǒng)變形而產(chǎn)生的低頻振動(其頻率接近工件的固有頻率)以及車刀的變形而產(chǎn)生的高頻振動(其頻率接近車刀的固有頻率)。這類振動常常使機(jī)床尾座、刀架松動并使硬質(zhì)合金刀片碎裂，且在工件切削表面留下較細(xì)密的痕跡。車削中的低頻振動通常是工件、刀架都在振動(工件振動較大)，它們時而相離(振出)，時而趨近(振入)，產(chǎn)生大小相等、方向相反的作用力與反作用力(即切削力Fy和彈性恢復(fù)力F彈)。刀架的振出運(yùn)動是在切削力Fy作用下產(chǎn)生的，對振動系統(tǒng)而言，F(xiàn)y是外力。在振動過程中，當(dāng)工件與刀架作振出運(yùn)動時，切削

6、力F振出與工件位移方向相同，對振動系統(tǒng)作正功，振動系統(tǒng)則從切削過程中吸收一部分能量E振出儲存在振動系統(tǒng)中；刀架的振入運(yùn)動則是在彈性恢復(fù)力F彈作用下產(chǎn)生的。當(dāng)?shù)都苷袢霑r，F(xiàn)振入與工件位移方向相反，振動系統(tǒng)對切削過程作功，即振動系統(tǒng)要消耗能量E振入。由于切削力周期性變化，使得E振出>E振入或F振出>F振入，從而使工件或刀具獲得了能量補(bǔ)充產(chǎn)生低頻的自激振動。此時，在力和位移的關(guān)系圖中，振出過程曲線處在振入過程曲線的上部(如圖1所示)。圖1而高頻振動產(chǎn)生的原因是在某速度區(qū)段內(nèi)，刀具后刀面與切屑之間的摩擦，使切削力Fy隨切削速度V的增加而減小，即具有下降特性，造成F振出>F振入，

7、故加工系統(tǒng)有自激振動產(chǎn)生。在車削過程中，影響切削力周期性地變化，并使F切出>F切入的情況有以下幾個因素：????????2.1切削與刀具相對運(yùn)動產(chǎn)生的摩擦力。在加工韌性鋼材時徑向切削分力F開始隨切削速度的增加而增大，自某一速度開始，隨切削速度的增加而下降。據(jù)切削原理可知，徑向切削分力Fv主要取決于切削與刀具相對運(yùn)動產(chǎn)生的摩擦力，即切削與刀具前刀面的摩擦力。摩擦力具有隨摩擦速度的增加而下降的特性，即負(fù)摩擦特性。在機(jī)械系統(tǒng)中，具有負(fù)摩擦特性的系統(tǒng)容易激發(fā)切削振動。????????2.2振動時，刀尖相對運(yùn)動的軌跡是一個形狀和位置都不十分穩(wěn)定的，