机械加工过程中机械振动的成因及解决方法

黄小琴

（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100）

机械振动是在机械加工过程中常见的一类问题，对生产过程产生的负面影响极为明显，同时会产生较大的生产弊端，不仅产品质量会严重下降，甚至会影响到机械设备的使用寿命，增大产品的加工成本。因此，技术人员应提高对机械振动成因分析环节的重视，制定完善的问题解决策略，将由振动所造成的不良影响降到最低。由于产生机械振动的原因较多，因此需要结合振动实际情况才能选择出灵活且具有实际应用效果的问题解决方案。

1 调整切削力

自由振动这一问题在机械加工过程中出现的频率极高，其主要表现在两个方面：第一是由于刀具在切削过程中受到偶然冲击而导致切削力变化形成自由振动；第二是机械加工工艺系统受到外力冲击而出现自由振动现象。在对产生这一振动的原因进行深入分析的基础上，想要达到降低自由振动所带来影响的目的，首先应从控制切削力的角度入手。若切削力发生变化，将会增大自由振动的发生风险。需要注意的是，切削力的控制应明确自由振动在加工过程中所表现出的具体情况，并严格根据工艺流程对切削力的变化状态予以控制，继而帮助减少在产生外力因素的情况下对机械加工工艺流程的影响[1]。工人们应高度重视自由振动现象，并联合自己的实践操作经验对具体的加工流程进行深入分析，以避免出现由于自由振动而影响操作效果的情况。

切削力调整的过程中，极有可能出现一次调节不到位的现象，这与其所加工工件的类型有着紧密联系。工人们面对此种问题应保持其足够的耐心，直至达到预期的切削效果且不产生自由振动现象后才可停止调整操作[2]。由于加工设备类型不同，因此调整方法相互之间也存在着一定差异，应结合具体的振动情况进行具体分析。

2 外部振源的分离

机械振动出现后，应在第一时间分析振动频次并确定振源类型，从根源入手才能降低机械振动问题的发生风险。内部振源与外部振源是振源的两种类型，由于外部振源而导致出现的机械振动问题较容易处理，将其分离开来即可。但由于所涉及的外部机械设备类型较多，因此在振源确定时需要耗费较多的查找时间。

外部振源包含的类型十分广泛，因此在分离外部振源的过程中，应对振源对机械加工所产生的具体作用进行深入分析，若盲目执行分离任务将会影响到后续的机械加工运行环节，增大加工问题的发生风险。因此，需要选择合适的材料与设备对外部振源进行分离[3]。例如可以选择采用厚橡皮垫加入隔离机床与地基之间的方式将振动降低，发挥其缓冲作用。该种方式从某一角度来说也可将其看作为隔离设备、分离外部振源的手段。若发现厚橡皮垫并不能起到减弱振动的效果，也可以选择应用开挖防震沟的方式，让产生振动的设备远离外部振源从而达到减少振动的目的。外部振源分离的整个环节，从确定外部振源，到分离方法的选择，再到具体方法的实施，都要求操作人员应具备足够经验与耐心。

3 振源频率的协调

协调振源频率同样是振源确定后需要采取的能够有效降低机械振动的主要方式。激振力的存在使得共振现象的发生风险极大，导致机械加工过程受到了极大的影响。不同的机械加工过程中产生的振动类型也存在着差异，无论哪一种振动均会对机械加工产生不良影响。因此，应提高对协调振源频率这一环节的重视，以降低共振现象的发生风险。当机械振动保持着各自振源频率的情况下，只有在互相不影响的情况下才不会出现过于严重的振动问题。若振源频率之间具有一定联系，那么一旦出现共振就将会对整个机械加工环节造成不良影响，因此需要保证振源频率调整的及时性[4]。工作人员需要实时了解机械设备的振动频率情况，可以采取调节电机转速的方式以帮助错开共振频率区间。电动机运转速度的调整相较其他大型设备的振源频率调整过程操作环节更简单，一旦完成调整任务将最大限度地降低强烈振动的发生风险。

4 确保刀具几何系数选择的合理性

导致出现设备自激振动的主要原因是加工材料硬度不均匀，导致切削力和切削厚度发生变化，继而产生自激振动。产生自激振动后将对实际的机械加工过程产生不良影响，若不及时解决这一振动问题将会造成机械设备中部分构件的严重磨损，产品加工质量自然也会降低。而解决自激振动问题的关键在于保证选择出合适的刀具几何参数。刀具几何参数中前角和主偏角对自激振动的产生有较大影响。所以刀具几何参数的调整也是将自激振动降低的最有效方式，具体应根据加工要求将主偏角或前角调整到合适的范围，不同工件的加工对工艺的要求也有着较大的差异，所需求的各类角度也是不同的[5]。想要达到灵活运用角度增大或减少的方式降低自激振动的目的，需要在不断地实践过程中积累经验，这样才能够掌握振动的发生规律，有效的采取相应措施控制振动的发生。

选择减少后角的方式同样具有减小自激振动的作用，但相较主偏角与前角的调整方法，效果要差一些，因此该种方式可以作为降低振动的一种辅助方式，以帮助获得最佳的振动调整效果。

5 切削用量的科学选择

切削用量的科学选择是有效降低机械振动的主要方式，其在实际的机械加工过程中包含了多个方面的内容，例如每一阶段的切削深度、切削速度等。部分指数在实际的加工操作流程中对生产效率有提升效果，但同时也将会增大其他的问题发生风险，在加大某一指数后很容易就会出现振动现象影响到工件的加工效果[6]。为避免出现此种振动现象，应保证各切削用量的合理性选择。由于部分参数的增加是生产需要，具有提高生产效率的重要作用，不能够因为振动现象的产生而调低生产效率。因此，应在保证切削量选择合理性的同时将某一个参数做提高处理，并应确保其他参数的调整及时性，从而充分发挥其提高生产效率的作用，继而帮助降低振动的发生风险，为机械加工效率的提升提供基础条件[7]。例如在对切削深度进行调整后，为降低振动现象的发生风险，就应以深度数据为基础调整切削的速度与进给量，从而避免出现自激振动现象影响工件加工效果。

6 减振对策的合理选择

由于导致出现机械加工振动现象的原因是不同的，因此需要选择应用不同的振动消除策略才能充分发挥其减振效果。除了需要以振动产生的具体原因为基础，还应选择具有普适性特点的减振对策，其也是提高减振效果的重要方式[8]。在机械加工中，也可以根据需要对容易产生振动的设备零部件采用合适的减振装置，这也是机械加工工艺系统降低振动不良影响的重要手段。减振对策的重要性还体现在机械设备的调节上，以传动系统轴承间隙为例，不仅需要对顶尖孔进行细致打磨，还应选择合适的方式减弱振动现象，以充分发挥所选择减震对策的应用效果。导致机械加工过程中出现振动的原因是多方面的，因此需要保证方法调整的灵活性。

7 结语

综上所述，机械加工过程包含多个加工环节，每一个环节均有可能出现不正常的振动现象。因此，相关技术人员应在对产生振动的原因进行深入分析的基础上才可提出具体的问题解决策略，需要从自激振动、自由振动等角度对加工振动现象进行分析，并对涉及的振动现象加以甄别，这样才能选择出具有较强应用效果的振动解决手段，将由于振动现象所产生的影响降到最低。