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機(jī)械加工機(jī)械振動(dòng)成因及解決措施的論文
摘要：機(jī)械加工過程中，機(jī)械容易由于各種因素而產(chǎn)生振動(dòng)，分析機(jī)械加工過程中機(jī)械振動(dòng)的成因及解決措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先針對機(jī)械加工過程當(dāng)中，出現(xiàn)振動(dòng)的原因和各自的特點(diǎn)開展分析，并在此基礎(chǔ)上，建設(shè)性地提出了減小機(jī)械振動(dòng)的相關(guān)辦法。希望憑借此次經(jīng)驗(yàn)交流，本文能夠?yàn)閺氖孪嚓P(guān)行業(yè)的技術(shù)人員帶來一定有價(jià)值的參考，同時(shí)也希望本篇文章能夠起到拋磚引玉的效果。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;振動(dòng)原因;解決辦法
隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷推廣和普及，數(shù)控技術(shù)開始在機(jī)械生產(chǎn)加工過程當(dāng)中被大力推廣和普及，在人們使用數(shù)控技術(shù)的過程當(dāng)中，感受到了數(shù)控技術(shù)給大家?guī)砹烁咝�、精�?zhǔn)和便捷。但是在機(jī)械加工的過程之中，因?yàn)榧庸ち慵c刀具之間是呈現(xiàn)無休止的周期性運(yùn)動(dòng)，所以久而久之便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，機(jī)械加工的精準(zhǔn)性便無法得到有效的保障。因此針對機(jī)械加工過程當(dāng)中振動(dòng)現(xiàn)象的處理，將會(huì)關(guān)系到機(jī)械加工的整體質(zhì)量，這是從事該行業(yè)的相關(guān)工作人員都必須要思考的一個(gè)重要問題。
一、在機(jī)械加工時(shí)發(fā)生振動(dòng)的原因和對應(yīng)特點(diǎn)
1.自由振動(dòng)。在機(jī)械對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中，自由振動(dòng)是最為常見并且也是原理最為簡單的一種振動(dòng)類型。機(jī)械振動(dòng)發(fā)生的原因主要是在機(jī)械對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，切削力產(chǎn)生波動(dòng)而引發(fā)自由振動(dòng)，或者是機(jī)械在對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，受到外力的影響而產(chǎn)生自由振動(dòng)。由于機(jī)械在自由振動(dòng)的過程當(dāng)中，不會(huì)出現(xiàn)外力進(jìn)行補(bǔ)充，所以一般會(huì)在振動(dòng)產(chǎn)生之后迅速衰弱，所以自由振動(dòng)不會(huì)對機(jī)械正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生過大的影響，但是自由振動(dòng)會(huì)誘發(fā)機(jī)械進(jìn)行自激振動(dòng)。
2.強(qiáng)迫振動(dòng)。在機(jī)械對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工過程當(dāng)中，強(qiáng)迫振動(dòng)發(fā)生的主要原因分別是內(nèi)部原因和外部原因兩種。其中內(nèi)部原因是因?yàn)闄C(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，產(chǎn)生的離心慣性所導(dǎo)致的振動(dòng)。在機(jī)械加工設(shè)備當(dāng)中，皮帶輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子、砂輪、以及快速運(yùn)轉(zhuǎn)的加工零件都會(huì)產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象，這種不平衡就會(huì)導(dǎo)致離心慣性的出現(xiàn)，由此產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。還有就是機(jī)械自身存在有設(shè)計(jì)缺陷，如軸承軌道的尺寸規(guī)格存在問題，同樣會(huì)誘發(fā)強(qiáng)迫振動(dòng)。再有就是機(jī)械加工的時(shí)間點(diǎn)有一定的間隔，在機(jī)械對零部件進(jìn)行加工的過程當(dāng)中，會(huì)存在有節(jié)奏變換的現(xiàn)象，導(dǎo)致在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，出現(xiàn)周期性的反應(yīng)，由此引發(fā)強(qiáng)迫振動(dòng)。而導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)發(fā)生的外部原因，只要是機(jī)械周邊存在有能夠引發(fā)周期性的振動(dòng)的其他大型機(jī)械，如空壓機(jī)、沖床等，這些同樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)主要擁有以下特點(diǎn)：首先，機(jī)械本身不會(huì)對干擾力進(jìn)行改變，和加工過程之間沒有太大的關(guān)聯(lián)，憑借相關(guān)的技術(shù)手段去掉干擾力，強(qiáng)迫振動(dòng)便會(huì)停止。再有就是強(qiáng)迫振動(dòng)頻率和外界所出現(xiàn)的干擾力的周期往往十分相似，或者是其周期的整數(shù)倍。第三，強(qiáng)迫振動(dòng)很容易讓機(jī)械產(chǎn)生共振現(xiàn)象，由此對機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。最后是外界干擾力越大，機(jī)械所產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅也就越大。
3.自激振動(dòng)。自激振動(dòng)又被稱之為顫振，指的是機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的高頻率劇烈振動(dòng)，自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：首先在機(jī)械在針對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中，刀具和零部件的摩擦力在短時(shí)間當(dāng)中發(fā)生劇烈的變化會(huì)導(dǎo)致自激振動(dòng)。再有就是因?yàn)闄C(jī)械針對零部件進(jìn)行加工的過程中，刀具因?yàn)樗庸ち慵捕茸兓^大，由此發(fā)生崩刀現(xiàn)象之后，機(jī)械自身也會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)。還有就是機(jī)械在對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中，刀具剛性較差，刀桿產(chǎn)生了自激振動(dòng)。最后是在機(jī)械加工的過程當(dāng)中，因?yàn)榍邢髁窟x擇不合理，導(dǎo)致了自激振動(dòng)。同其他振動(dòng)類型進(jìn)行對比，自己振動(dòng)主要有以下特點(diǎn)：首先，自激振動(dòng)的出現(xiàn)時(shí)沒有周期性的外力影響的。再有就是發(fā)生振動(dòng)的頻率和該機(jī)械在進(jìn)行零部件加工過程當(dāng)中其中一個(gè)固定頻率類似。最后在出現(xiàn)自激振動(dòng)時(shí)，機(jī)械自身出出現(xiàn)某一種不會(huì)衰弱的周期性變化，系統(tǒng)振動(dòng)會(huì)憑借這一外力來進(jìn)行能量的補(bǔ)充，以保持長期的振動(dòng)。在機(jī)械振動(dòng)停止之后，該種外力的周期性波動(dòng)和能量的補(bǔ)給均終止。
二、降低機(jī)械振動(dòng)的相關(guān)辦法
1.降低強(qiáng)迫振動(dòng)的相關(guān)辦法。機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，通過對上文的分析，可以清楚地了解到產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的原因是因?yàn)榇嬖谟兄芷谛缘耐饬Γ虼酸槍@一問題的解決發(fā)生便是找出周期性外力的來源。
1.1減低激振力。激振力是機(jī)械在針對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工過程當(dāng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)速度不均衡而產(chǎn)生的，降低激振力的方法就是降低機(jī)械因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)速度不均衡而出現(xiàn)的離心慣性力和沖擊力。在實(shí)際操作過程當(dāng)中，技術(shù)人員可以首先針對砂輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子、高速運(yùn)轉(zhuǎn)元件等進(jìn)行平衡調(diào)試，并安裝平衡裝置。再有就是增強(qiáng)傳動(dòng)裝置自身的穩(wěn)定性。常見的做法就是將機(jī)械當(dāng)中的傳動(dòng)皮帶設(shè)置為長短規(guī)格一致，并且在傳送帶當(dāng)中，盡量少使用接頭，盡可能使用斜齒輪替代直齒輪。最后是增強(qiáng)機(jī)械傳動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，常見的做法是從高速軸上除去聯(lián)動(dòng)潤滑油泵的凸輪。
1.2調(diào)試振源的頻率。在機(jī)械對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中，合理針對加工系統(tǒng)的原有頻率進(jìn)行調(diào)試，可以有效其杜絕共振現(xiàn)象的出現(xiàn)。其常見做法為：進(jìn)行激振力頻率的調(diào)劑，或者在針對機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，把各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的零件原有頻率超過共振區(qū)的頻率。
1.3對外來振動(dòng)進(jìn)行隔離。在機(jī)械針對零部件進(jìn)行生產(chǎn)加工的過程當(dāng)中，如果有條件的地區(qū)，可以直接將振動(dòng)源進(jìn)行分離，或者在機(jī)械和地面當(dāng)中添加一塊軟性墊板，同樣有降低強(qiáng)迫振動(dòng)頻率的作用。
2.減低自激振動(dòng)的相關(guān)辦法。通過上文的分析，發(fā)現(xiàn)自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因是在切削過程當(dāng)中，機(jī)械內(nèi)部系統(tǒng)導(dǎo)致的。因此可以通過以下途徑對這一問題進(jìn)行處理。
2.1降低重疊系數(shù)。重疊系數(shù)針對系統(tǒng)再生效果的影響巨大，重疊系數(shù)μ是通過加工形式、使用刀具的紋理樣式和切削作業(yè)過程中的用量這三種數(shù)據(jù)進(jìn)行判定的。針對螺紋零部件進(jìn)行加工作業(yè)時(shí)，μ值為0.系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生自激振動(dòng)，在切斷零部件時(shí)，μ值為1，再生效果最為明顯，所以改刀具文理樣式，可以降低μ值。
2.2針對刀具的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理選擇。在機(jī)械加工過程當(dāng)中，所使用刀具的參數(shù)選擇，往往會(huì)對自激振動(dòng)產(chǎn)生很大的影響。所以工作人員在使用機(jī)械進(jìn)行加工的過程中需要合理針對前角和主偏角進(jìn)行擴(kuò)大，這樣可以有效實(shí)現(xiàn)降低振動(dòng)的目的。并且，選取的后角角度需要進(jìn)行盡可能小，在進(jìn)行精加工過程當(dāng)中，如果切割面的深度相對較低，就會(huì)讓摩擦加劇，由此增強(qiáng)自激振動(dòng)發(fā)生的可能性。
2.3合理布置零部件、刀具和機(jī)床的位置關(guān)系。通過對自激振動(dòng)原理的分析，可以看出，刀具、零部件和機(jī)床的位置關(guān)系如果合理化，能夠有效抑制自激振動(dòng)的發(fā)生。因此在位置安排的過程當(dāng)中，技術(shù)人員需要根據(jù)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)原理，對相關(guān)部件進(jìn)行合理安排，為了增強(qiáng)切削作用的穩(wěn)定程度，工件進(jìn)行反轉(zhuǎn)切削作業(yè)的過程當(dāng)中，切削作用力應(yīng)與機(jī)械的高剛度反向整體相同。
三、結(jié)語
在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的原因是多元化的，因此技術(shù)人員若需要降低機(jī)械振動(dòng)帶來的問題，就必須要找準(zhǔn)問題產(chǎn)生的原因，并采取相關(guān)的辦法來解決問題。本文著重分析了造成機(jī)械振動(dòng)的一些常見原因，并提出了對應(yīng)的解決辦法，希望能夠給予該行業(yè)工作人員提供幫助。
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