機械加工中的振動問題及其控制.doc

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1、機械加工中的振動問題及其控制【摘要】隨著社會的不斷發(fā)展，在市場經(jīng)濟日益完善的發(fā)展態(tài)勢下，機械加工行業(yè)也獲得了較為良好的發(fā)展。但機械加工過程中的振動問題卻對機械加工行業(yè)的發(fā)展造成了較大的阻礙，因此，機械加工企業(yè)已將如何控制機械加工中的振動問題放在首要地位。本文分別從機械加工中振動問題產(chǎn)生的原因、主要類型、帶來的危害以及解決措施四個方面對機械加工中的振動問題及其控制展開相關探討?！娟P鍵詞】機械加工；振動問題；自由振動；自激振動；受迫振動；數(shù)字化控制隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化控制技術已被廣泛應用于各個領域，而在機械加工領域中合理使用數(shù)字化控制技術不僅能夠提高加工效率及加工質(zhì)量，同時也能夠推動

2、機械加工智能化的實現(xiàn)。在數(shù)字化技術控制下的機械加工雖存在一些優(yōu)點，但因工件與刀具之間存在特定的周期性運動，其加工過程肯定會產(chǎn)生一定的振動，而這些振動現(xiàn)象必定會為機械加工過程帶來一系列的影響，而社會的發(fā)展對機械加工提出了更高的要求，因此，解決好機械加工中的振動問題迫在眉睫。1機械加工中振動問題產(chǎn)生的原因1.1自由振動產(chǎn)生的原因外界環(huán)境的影響導致切削力的突然變化，其所產(chǎn)生的沖擊力會影響整個系統(tǒng)的平衡，從而產(chǎn)生自由振動，即在沒有約束及激勵的條件下所產(chǎn)生的振動。1.2自激振動產(chǎn)生的原因自激振動的產(chǎn)生不會受到外界環(huán)境的周期性影響，其主要是因為系統(tǒng)內(nèi)部周期性變化而產(chǎn)生的。一般情況下，機械加工過程中的工

3、件及刀具會產(chǎn)生一定的相對運動，此時就易使得工件表面形成一定的振紋。1.3受迫振動產(chǎn)生的原因外界的持續(xù)影響使得機械加工過程受到內(nèi)外系統(tǒng)的共同影響而產(chǎn)生的振動即是受迫振動。外部的影響是指設備附近的其他機器或機床在工作過程中產(chǎn)生一定的振動，然后通過地基將其傳遞給該設備，這種影響是不可抵制的。內(nèi)部的影響主要包括設備自身電機的運轉(zhuǎn)、齒輪的高速回旋、設備結構的缺陷以及切削過程的不均勻等。值得注意的是，機械加工與一般施工過程中機械的受迫振動情況是一致的。2機械加工中振動問題的類型2.1自由振動切削力的突然變化而導致的振動即是自由振動，因此，這種振動也可以在瞬間得到減弱，其對工件造成較小的影響。2.2自激

4、振動自激振動是指在無外界影響的條件下，工藝系統(tǒng)內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生的呈周期性的振動現(xiàn)象，所以，該振動形式對機械加工產(chǎn)生了嚴重的影響。2.3受迫振動系統(tǒng)內(nèi)外干擾而導致的振動即是受迫振動，該振動會在一段時間內(nèi)保持特定的振幅，因此，其對工件所產(chǎn)生的影響也是巨大的。3機械加工中振動問題帶來的危害機械加工中的振動是一種典型的物理現(xiàn)象，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，振動對機械加工所造成的危害也日漸顯現(xiàn)出來。目前，機械加工中振動問題所帶來的危害主要包含對機械設備、工件以及操作人員三個方面。第一，對機械設備造成的危害。加工過程中，振動的產(chǎn)生會增加設備的負荷，這些負荷可能會引起設備連接處的松動，輕微的松動會導致工件的精準度下

5、降，而過大的松動則可引起設備停止工作，從而影響企業(yè)的正常運行。第二，對工件造成的危害。振動不僅會使機械加工中的工件與刀具之間產(chǎn)生一定的縫隙，同時也能對工件的表面造成一定的影響，嚴重時還會影響工件的正常使用。第三，對操作人員造成的危害。振動產(chǎn)生的過程通常會伴有高分貝的聲音，這些聲音雖然不會直接影響人員的健康，但長期處于該情況下的工作人員，其聽力及健康會產(chǎn)生很大的問題。4機械加工中振動問題的控制措施4.1控制受迫振動影響的措施目前，控制受迫振動影響的措施主要從調(diào)整振源頻率、增加系統(tǒng)阻尼、減小激振力以及設置阻隔四個方面入手。首先是振源頻率的調(diào)整。目前，調(diào)整傳動比的方式是進行振源頻率調(diào)整的主要方式

6、，而調(diào)整傳動比的方式又包括增加施工系統(tǒng)部件的原有頻率、改變激振力頻率、調(diào)整工程系統(tǒng)的運行參數(shù)以及減少共振區(qū)頻率差異四個方面。其次是增加阻尼。提高施工設備的穩(wěn)定性與增加施工設備的運轉(zhuǎn)剛度是增加系統(tǒng)阻尼的重要手段。提高施工設備的穩(wěn)定性通常可借助將高阻尼材料加入設備部件、將滾動軸承適當?shù)念A緊、將電流變裝阻尼器加入到設備系統(tǒng)以及將高阻尼粘性材料噴涂于加工部件等方式；而增加系統(tǒng)設備的結構剛度則是增加施工設備運轉(zhuǎn)剛度的主要方式。然后是減小激振力?；剞D(zhuǎn)過程的不平衡易導致激振力的產(chǎn)生，因此，減小激振力的主要手段即是降低高速運轉(zhuǎn)設備中各元件所受到的離心力的影響，即可通過安裝自動平衡裝置的方式增加傳動過程的穩(wěn)

7、定性。最后是設置阻隔。該方式通常包括在振源區(qū)安裝吸振裝置和安裝隔振設備兩種。4.2控制自激振動影響的措施相較受破振動而言，自激振動通常會具備更高的頻率以及更強的振幅，所以，自激振動比受迫振動更容易造成設備部件的損壞。目前，用于減小自激振動的措施主要包括改變刀具的幾何參數(shù)、改變刀具及設備的位置、改變重疊參數(shù)以及改變切削用量四種方式。第一，改變刀具的幾何參數(shù)。主偏角是刀具幾何參數(shù)中對自激振動影響最大的參數(shù)，因此，在施工過程中