机械加工中的振动问题及其控制

机械加工中的振动问题及其控制【摘要】随着社会的不断发展，在市场经济日益完善的发展态势下，机械加工行业也获得了较为良好的发展。但机械加工过程中的振动问题却对机械加工行业的发展造成了较大的阻碍，因此，机械加工企业已将如何控制机械加工中的振动问题放在首要地位。本文分别从机械加工中振动问题产生的原因、主要类型、带来的危害以及解决措施四个方面对机械加工中的振动问题及其控制展开相关探讨。【关键词】机械加工；振动问题；自由振动；自激振动；受迫振动；数字化控制随着科学技术的不断发展，数字化控制技术已被广泛应用于各个领域，而在机械加工领域中合理使用数字化控制技术不仅能够提高加工效率及加工质量，同时也能够推动机械加工智能化的实现。在数字化技术控制下的机械加工虽存在一些优点，但因工件与刀具之间存在特定的周期性运动，其加工过程肯定会产生一定的振动，而这些振动现象必定会为机械加工过程带来一系列的影响，而社会的发展对机械加工提出了更高的要求，因此，解决好机械加工中的振动问题迫在眉睫。1机械加工中振动问题产生的原因1.1自由振动产生的原因外界环境的影响导致切削力的突然变化，其所产生的冲击力会影响整个系统的平衡，从而产生自由振动，即在没有约束及激励的条件下所产生的振动。1.2自激振动产生的原因自激振动的产生不会受到外界环境的周期性影响，其主要是因为系统内部周期性变化而产生的。一般情况下，机械加工过程中的工件及刀具会产生一定的相对运动，此时就易使得工件表面形成一定的振纹。1.3受迫振动产生的原因外界的持续影响使得机械加工过程受到内外系统的共同影响而产生的振动即是受迫振动。外部的影响是指设备附近的其他机器或机床在工作过程中产生一定的振动，然后通过地基将其传递给该设备，这种影响是不可抵制的。内部的影响主要包括设备自身电机的运转、齿轮的高速回旋、设备结构的缺陷以及切削过程的不均匀等。值得注意的是，机械加工与一般施工过程中机械的受迫振动情况是一致的。2机械加工中振动问题的类型2.1自由振动切削力的突然变化而导致的振动即是自由振动，因此，这种振动也可以在瞬间得到减弱，其对工件造成较小的影响。2.2自激振动自激振动是指在无外界影响的条件下，工艺系统内部自发产生的呈周期性的振动现象，所以，该振动形式对机械加工产生了严重的影响。2.3受迫振动系统内外干扰而导致的振动即是受迫振动，该振动会在一段时间内保持特定的振幅，因此，其对工件所产生的影响也是巨大的。3机械加工中振动问题带来的危害机械加工中的振动是一种典型的物理现象，随着工业的不断发展，振动对机械加工所造成的危害也日渐显现出来。目前，机械加工中振动问题所带来的危害主要包含对机械设备、工件以及操作人员三个方面。第一，对机械设备造成的危害。加工过程中，振动的产生会增加设备的负荷，这些负荷可能会引起设备连接处的松动，轻微的松动会导致工件的精准度下降，而过大的松动则可引起设备停止工作，从而影响企业的正常运行。第二，对工件造成的危害。振动不仅会使机械加工中的工件与刀具之间产生一定的缝隙，同时也能对工件的表面造成一定的影响，严重时还会影响工件的正常使用。第三，对操作人员造成的危害。振动产生的过程通常会伴有高分贝的声音，这些声音虽然不会直接影响人员的健康，但长期处于该情况下的工作人员，其听力及健康会产生很大的问题。4机械加工中振动问题的控制措施4.1控制受迫振动影响的措施目前，控制受迫振动影响的措施主要从调整振源频率、增加系统阻尼、减小激振力以及设置阻隔四个方面入手。首先是振源频率的调整。目前，调整传动比的方式是进行振源频率调整的主要方式，而调整传动比的方式又包括增加施工系统部件的原有频率、改变激振力频率、调整工程系统的运行参数以及减少共振区频率差异四个方面。其次是增加阻尼。提高施工设备的稳定性与增加施工设备的运转刚度是增加系统阻尼的重要手段。提高施工设备的稳定性通常可借助将高阻尼材料加入设备部件、将滚动轴承适当的预紧、将电流变装阻尼器加入到设备系统以及将高阻尼粘性材料喷涂于加工部件等方式；而增加系统设备的结构刚度则是增加施工设备运转刚度的主要方式。然后是减小激振力。回转过程的不平衡易导致激振力的产生，因此，减小激振力的主要手段即是降低高速运转设备中各元件所受到的离心力的影响，即可通过安装自动平衡装置的方式增加传动过程的稳定性。最后是设置阻隔。该方式通常包括在振源区安装吸振装置和安装隔振设备两种。4.2控制自激振动影响的措施相较受破振动而言，自激振动通常会具备更高的频率以及更强的振幅，所以，自激振动比受迫振动更容易造成设备部件的损坏。目前，用于减小自激振动的措施主要包括改变刀具的几何参数、改变刀具及设备的位置、改变重叠参数以及改变切削用量四种方式。第一，改变刀具的几何参数。主偏角是刀具几何参数中对自激振动影响最大的参数，因此，在施工过程中可以通过适当改变刀具主偏角的方式减少自激振动的振幅。第二，改变刀具及设备的位置。该方式主要是通过选择合理的位置角度以及刚度比以提高施工系统的抗振能力。第三，改变重叠参数。自激振动大小与重叠参数的大小密切相关，而改变刀具的几何参数及改变切削用量是改变重叠参数的主要方式。第四，改变切削用量。减小自激振动通常可通过减小切削深度以及增加进给量的方式进行。5总结总而言之，我国的机械加工行业正处于一个完善发展的阶段，该阶段的主要工作是增加工件的质量以及生产效率，因此，相关人员一定要仔细分析工艺过程中振动问题出现的原因，唯有在充分了解振动问题产生根源的基础上，才能杜绝工艺过程振动问题的出现。值得注意的是，除了采取一定措施杜绝机械加工过程中的振动问题之外，将振动问题转化成有利于工艺过程的条件是一个更好的选择。因此，合理控制与利用振动是今后机械加工行业提升自身水平的重要手段。【参考文献】[1]贾国栋.机械加工中的振动问题分析及其控制措施探讨[J].科学与财富,2013,(11):111-111,112.[2]刘智生.机械加工中振动危害的产生及削减措施探析[J].中国科技纵横,2012,(12):90-90.[3]金锷,杜冬珂.关于机械加工中振动产生的原因、影响及应用的探讨[J].中国科技博览,2011,(18):294-294.[4]史功赫,刘贵强,韩文达等.浅谈机械加工过程中的振动[J].科技资讯,2011,(5):126.