机械加工过程中的振动成因与预防研究

[摘 要]在机械加工过程中，如果出现振动现象，那么将会导致很严重的后果，振动现象不仅不利于保证生产效率和生产质量，同时容易使工件和刀具受到磨损，还会给周围环境带来噪音污染。为了减少振动现象的产生，本文综合分析和研究了机械振动成因，并有针对性地提出了一系列相关措施进行抑制，从而确保机械加工顺利进行。

[关键词]机械加工；强迫振动；自激振动

中图分类号：V5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0388-01

机械加工是一项长期、循环往复的过程，由于长时间的运行，刀具和工件往往会受到很大的影响，因而不可避免的出现系统振动的情况。在振动现象的影响下，加工部件的精度大大被降低，这对生产率的提高是非常不利的。因此需要采取措施减少机械加工中的振动，以提高机械加工工件精准度和质量。

一、机械加工过程中的振动特点

对于机械加工振动的特点来说，主要包括两种，一是强迫振动，二是自激振动，下面将从各自的特点出发展开讨论。

（一）强迫振动特点

强迫振动指的是物体在干扰作用下的振动，其本身产生的原因不在于机械加工的过程，只要将外部的干扰力消除就才将振动停止。共振是强迫振动的一大特点，受干扰力频率的影响，其振动频率往往会和系统固有频率出现共振的情况，这种现象不利于机械加工的稳定。

（二）自激振动特点

自激振动简称自振，不是受到外部干扰，而是由系统自身所产生的一种振动。其振动频率通常是受特定系统中的某一固有频率的影响。自激振动的特点在于其是一种不会衰减的振动，并且振动系统可以从这种变化力中周期性地获得能量的补充。一旦振动停止，能量补充也随之停止。

二、机械加工过程中的振动成因

分析机械振动产生的原因，可以从强迫振动成因和自激振动两方面进行研究。

（一）强迫振动成因

强迫振动的成因主要来自以下几个方面：

1.工艺系统的内部因素。一是由于加工机械的高速回转使工件出现不平衡的情况，进而导致离心惯性力的产生，从而引起的振动，二是在机械加工系统中，如果传动机构存在制造误差，也会导致强迫振动，三是当机械加工出现间歇情况时，会引发周期性激振力，以致形成强迫振动。

2.工艺系统的外部因素。一是地基振动因素，例如大型冲床就会引起比较强烈的地基振动，二是液压系统的液压件出现冲击现象，也会形成强迫振动。

（二）自激振动成因

自激振动成因概括起来有以下几点：

1.机械加工时，会有切削的过程，切削形成的切屑会与刀具之间形成摩擦现状，一旦摩擦力有所改变，那么自激震动就会产生。

2.刀具安装刚性较差，难以有效的达到机械加工的要求，容易引发刀杆颤动，从而导致自激振荡。

3.积屑瘤缺乏稳定性，在加工过程中，如果刀具前角有所变动，或是切削层横截面积出现变化，就会引起自激振动。

三、机械加工过程中的振动预防方法

为了保证机械加工工作能够有效地开展，实现加工产品质量提高的目标，以下从振动的成因出发，分析了机械加工过程中的振动预防方法。

（一）强迫振动预防方法

1.控制激振力。所谓激振力，主要是由于加工中的回转出现不平衡质量而引起的，因此需要尽量降低回转元件不平衡所形成的离心惯性力。对于在高速回转的元件上设置自动平衡装置，也不能忽视传动和传动装置稳定性，除了要保证传动皮带的质量，也可以将飞轮安装在主轴上。另外，还可以将联轴器各轴心线的同轴度调整到适当的位置，从而使轴的制造精度得到一定程度的提高。

2.调节振源频率。由于强迫振动频率与机械加工系统中的固有频率是相近的，因此可以适当调节固有频率，让激振力频率控制在合理范围之内，并对轴承与镶条的间隙进行调整，保证其偏离激振频率，减少强迫振动情况的发生。

3.增加系统阻尼。安装电流变液阻尼器，增加系统阻尼系数也是预防强迫振动的有效方法之一，除了在机床主轴上加装阻尼器外，可在支承件零部件臂上填充型砂或混凝土等，另外也可以将黏性材料涂在支承件表面上，以减少弯曲振动。

4.降低外部干预。为了有效地对外来干扰力进行预防，减少强迫振动，可以从这些方面着手，例如电动机、油泵这些元件尽量不与动力源、机床放在一起，在加工设备的底部铺设隔振材料，在机床周围开挖防振沟等。

（二）自激振动预防方法

1.减小重叠系数。在实际操作加工时，需要采用具体的对策减小重叠系数，例如，通过调整切削用量以及刀具外部形状，进而确保切削的顺利进行，增加切削加工的稳定性和可靠性。

2.调节刀具几何参数。不同的加工要求需要用到不同的刀具，在机械加工过程中，可合理调节前角与主偏角，进行适当的增大或减小，以取得减小机械振动的效果。

3.适当选择切削用量。根据实际情况，选用较大进给量和较小切削深度，当对工件没有太高要求时，可以因具体情况采用高速或低速切削方式，当对加工表面粗糙度有所要求时，应该选择较大进给量，以达到加工需要。

4、合理调整设备位置。为了使机械加工工件达到生产要求，提高加工效率，合理安排好机床、工件以及刀具等设备的位置，保证加工工作的有效开展，应该适当调整刚度比、方位角、工件的正转与反转等指标。

四、结束语

为了应对机械加工中的多种振动原因，采取相应的减震方式，不仅能够减少振动现象，还有利于提高加工产品的质量，确保机械加工的顺利进行。因此，在实际的加工过程中，应该认识到产生震动的原因，深入研究振动现象后的基本规律，合理利用机械加工中产生的振动，只有这有这样才能加工出高水准的零件。

参考文献

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