机械加工中机械振动原因及解决措施

2017-03-09李克

环球市场 2017年36期

李克

河北诺亚人力资源开发有限公司

随着我国社会经济的不断发展，机械加工行业也得到了快速的发展，人们越来越重视机械加工的质量和精度，而机械加工中出现机械振动，是所有机械加工中不可避免的现象之一，对于机械振动出现的原因进行分析，并提出有效的解决方法，是当前机械加工行业必须面对和解决的问题。

一、机械加工产生机械振动的原理

(一)受迫振动

受迫振动属于不衰减振动，其主要是受到外界的周期性干扰所影响。如果出现受迫振动，就要综合全面的分析其原因，可以从工件、机床和刀具三个方面具体分析。例如，用机械刀具进行切削的时候，因为齿的数量较多，就必然会产生一些误差，致使出现了机械振动。在工件上，假如表面存有断续或者不同的软硬度时，加工的过程中不可避免的也会产生震动。

(二)自激振动

出现机械的自激振动的主要原因是由于在加工的过程中，机械切削自身会带来周期性变化，而且这种周期性的变化会日益加强，使被阻尼作用所消耗的能量从振动系统中得到了补充，这种情况下产生的振动，我们称之为自激振动。

(三)自由振动

机械系统在受到外力干扰时，外力消除以后，系统也会形成一种衰减性振动，称之为自由振动。由于客观存在的偶然因素，会对工艺系统产生作用，对系统的平衡进行破坏，自由振动只是依靠弹性恢复力维持振动。这种振动会在工艺系统的阻尼作用下快速出现衰减。

二、机械加工中机械振动带来的危害

在加工的过程中，机械振动自然的会带来一定的危害，产生危害的对象大多有着多样化的特点。比如，有可能会对机床和工装夹具、工件质量、生产效率、切削刀具、操作环境等方面都带来一定危害。

(一)对机床和工装夹具的危害

机械振动会使机床和夹具的运动元件出现松动，进一步增大了间隙，使机床和夹具零件磨损速度加快，使机床和夹具的精度进一步下降，继而影响到了切削的质量，也大大减少了机床及夹具的使用寿命，情况严重时甚至会出现一些安全事故。

(二)对工件质量的危害

在加工过程中出现的机械振动，最为直接的伤害就是使加工表面的质量进一步降低，这样会直接导致加工表面的粗糙度加大，甚至出现一些瑕疵或者纹路。机械出现振动，还会使刀具和工件间的位置发生偏离，此时，一些对精神要求特点高的工件进行加工时，就会直接影响到加工的效果，无法达到预期的目标。

(三)对切削刀具和生产效率的危害与影响

机械振动会影响到刀具进行正常的切削，使得刀具承受交变切削力的作用，增加了切削热，从而使刀具出现更快的磨损，严重时甚至会引发切削刃出现崩裂，使刀具的寿命进一步缩短。在生产效率方面，为了防止出现机械的剧烈震动，只有对切削的用量进行降低，或者降低转速，或者降低切深，加之刀具寿命缩短，就要不断地进行磨刀甚至换刀，自然会使生产效率得到大幅度下降。

三、减少机械加工中机械振动的办法

(一)减少自由振动的办法

由于出现自由振动，本身带来的危害性不是特别严重，但是还是会对机械加工的零部件精度带来影响。因此，必须要探索减少自由振动的办法。结合自由振动产生的原因，又在对零部件进行机械加工时，进一步规范操作人员的操作流程，可开展专业的技术培训，提升操作人员的操作水平，从人员的角度上避免人为影响。与此同时，为了有针对性的解决外力带来的影响，需要经常对机械加工的外力进行排除测试，通过严格的规章制度进行约束，定期对外力进行检查，以实现减少自由振动带来的影响。

(二)减少强迫振动的办法

减少强迫振动的主要方法有三种：对激振力进行降低、调试振源频率、隔离外来振动。激振力主要是指机械在开展零部件生产和加工时，机械转动的速度并没有始终保持一致。所以，对激振力进行降低的办法是要确保机械转动的速度维持一致，避免出现由于转动不均衡而产生离心惯性力。为了有效降低机械转动速度出现不平衡，在零部件进行机械加工时，技术人员要通过对电机转子、砂轮和高速运转元件进行平衡测试，可以通过一些辅助的平衡装备进行测量，以确保元件的平衡性。针对增强传动装置自身的稳定性，当前最为主要的方法是把机械中的传送皮带规格的进行具体要求，要保持皮带的长短是一致的，特别是传动带中一定不能出现一个接头的现象。调试振源频率，只是要在零部件机械加工，对加工系统原有的频率进行调试，进一步避免共振出现。解决的办法是调整激振力的频率，同时科学设计机械设备的内部结构。规避外来震动的方法相对比较简单，只要及时的清理振动源，使之远离机械加工现场，或者通过将机械放置在软垫板上等方法减少外来的振动。

(三)减少自激振动的办法

减少自激振动的办法需要结合原因一起分析，以降低重叠系数办法为例，需要对加工形式和加工量以及加工刀具质量三个数据细致分析。在机械进行加工零部件时，不但要更改刀具纹理样式，而且要对刀具的数据进行科学选择，刀具的使用对于机械加工的自激振动有着非常大的影响，所以，要重视对于刀具参数的选择。此外，在机械加工时，尤其是机械刀具的角度要尽量小，主要原因是由于精加工零部件时，要深度切割，会必然会增加摩擦力，因为受力大小会出现变化，使得出现自激振动。所以，有必要对自激振动原理加以分析，从而采取有效措施，优化刀具、零部件以及机床的位置关系，自激振动的发生将会得到有效的降低。为此，在刀具、零部件以及机床位置安排时，机械技术人员有必要分析机械的运转原理，促使自激振动的降低得到有效的保障。