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一、機(jī)械加工振動(dòng)產(chǎn)生的危害及其類型

1.1機(jī)械加工振動(dòng)對(duì)于機(jī)械加工的危害

隨著機(jī)械加工技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械加工振動(dòng)對(duì)于制造業(yè)生產(chǎn)的危害越來(lái)越凸顯出來(lái)，它嚴(yán)重影響了機(jī)械加工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，是一種非常有害的物理現(xiàn)象。假設(shè)在機(jī)械加工中產(chǎn)生了振動(dòng)，工件和道具會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，從而影響加工表面粗糙度，表面出現(xiàn)劃痕，降低產(chǎn)品的質(zhì)量；機(jī)械加工振動(dòng)還會(huì)加速刀具的磨損，容易引起甭刃；機(jī)械加工振動(dòng)還會(huì)影響機(jī)床、夾具的使用壽命；同時(shí)機(jī)械加工振動(dòng)還將產(chǎn)生噪聲污染，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)操作者的生命健康產(chǎn)生危害。由此可見(jiàn)，機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)給整個(gè)工藝系統(tǒng)帶來(lái)很多麻煩，所以機(jī)械加工產(chǎn)生的振動(dòng)是一種對(duì)機(jī)械加工非常不利的物理現(xiàn)象。

1.2機(jī)械加工振動(dòng)的類型

自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)是機(jī)械加工中產(chǎn)生的三種主要類型。自由振動(dòng)是由于切削力突然變化，受到?jīng)_擊引起的，其平衡狀態(tài)遭到破壞，系統(tǒng)緊靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持。一般來(lái)說(shuō)，自由振動(dòng)可以迅速衰減，對(duì)機(jī)械加工的危害較小。受迫振動(dòng)是由于受到來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部或外部干擾而產(chǎn)生的，受迫振動(dòng)會(huì)維持一定的振幅，對(duì)加工產(chǎn)生的危害比較大。只要在外界中存在干擾，那么受迫振動(dòng)的危害就不會(huì)衰減，并且實(shí)踐證明，即使干擾力頻率固定，隨著干擾力的幅度值增大，受迫振動(dòng)的幅度值也會(huì)不斷地增大。研究受迫振動(dòng)的特性，我們可以知道受迫振動(dòng)的頻率與干擾力的頻率相比總是相等或者是它的整倍數(shù)。因此，在以后的機(jī)械工作中，我們就可以依據(jù)這個(gè)規(guī)律來(lái)尋找控制機(jī)械受迫振動(dòng)的方法。自激振動(dòng)是在沒(méi)有外界干擾的情況下，由系統(tǒng)內(nèi)部本身激發(fā)反饋所產(chǎn)生的周期性振動(dòng)，對(duì)于加工產(chǎn)生的危害很大，嚴(yán)重影響了機(jī)械加工。自激振動(dòng)恰恰與受迫振動(dòng)相反，自激振動(dòng)是一種不衰減運(yùn)動(dòng)；自激振動(dòng)的頻率與系統(tǒng)的固定系統(tǒng)規(guī)律相比較相等或者相似；在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)獲得和消耗能量的比值是影響自激振動(dòng)是否產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

二、機(jī)械加工中產(chǎn)生振動(dòng)的原因

2.1自由振動(dòng)產(chǎn)生的原因

自由振動(dòng)產(chǎn)生是由于外界干擾的原因，切削力突然變化，引起沖擊，系統(tǒng)平衡被破壞了。概括來(lái)說(shuō)，去掉激勵(lì)或約束之后，機(jī)械系統(tǒng)所出現(xiàn)的振動(dòng)。

2.2受迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因

受迫振動(dòng)是由于外界的持續(xù)刺激所產(chǎn)生的振動(dòng)。機(jī)械加工中的受迫振動(dòng)的激振力來(lái)自系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部的交替變化。產(chǎn)生于系統(tǒng)外部的持續(xù)干擾可能是受到其附近的別的機(jī)床或者機(jī)器的影響而引起的振動(dòng)，影響機(jī)床振動(dòng)的外部因素有很多，而且他們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即都是通過(guò)地基傳播的?？傊到y(tǒng)外部的這些因素給機(jī)械加工帶來(lái)的振動(dòng)影響是不可抗拒的。產(chǎn)生于系統(tǒng)內(nèi)部的持續(xù)干擾包括以下方面：機(jī)床自身電機(jī)引起的振動(dòng)；高速回旋零件不平衡帶來(lái)的振動(dòng)，如砂輪、齒輪等高速回旋零件；機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在著缺陷而引起振動(dòng)；切削操作過(guò)程自身的不均勻性，不連續(xù)性所帶來(lái)的的振動(dòng)等。機(jī)械加工過(guò)程中的受迫振動(dòng)是在外界周期性的干擾作用下，振動(dòng)系統(tǒng)受迫產(chǎn)生的振動(dòng)。機(jī)械加工過(guò)程中的受迫和一般機(jī)械振動(dòng)中的受迫相比較，沒(méi)有什么本質(zhì)的區(qū)別。

2.3自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因

與受迫振動(dòng)相比較，自激振動(dòng)的產(chǎn)生并沒(méi)有受到周期性的外力干擾，它是由系統(tǒng)內(nèi)部刺激帶來(lái)的周期性振動(dòng)。在某些情況下，機(jī)械加工刀具和工件會(huì)產(chǎn)生相對(duì)，這時(shí)候會(huì)在產(chǎn)品的表面上留下明顯的振紋。對(duì)于自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因，國(guó)內(nèi)外的專家對(duì)其進(jìn)行了研究，但迄今為止，并沒(méi)有一致的回答，因此對(duì)于自激振動(dòng)產(chǎn)生的原因還有待我們進(jìn)步探索。

三、控制機(jī)械加工振動(dòng)問(wèn)題的相關(guān)措施

3.1消除或者減弱帶來(lái)振動(dòng)的條件

3.1.1減弱受迫振動(dòng)產(chǎn)生的條件

首先，要減小內(nèi)部振源。機(jī)床上的高速回轉(zhuǎn)零件必須滿足動(dòng)平衡要求，提高傳動(dòng)元件及傳動(dòng)裝置的制造精度和裝配精度，保持傳動(dòng)平穩(wěn)，使動(dòng)力源與機(jī)床分開(kāi)。其次，調(diào)整振源的頻率。通過(guò)改變傳動(dòng)比，使可能引起受迫振動(dòng)的振源頻率遠(yuǎn)離機(jī)床加工系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的固有頻率，避免產(chǎn)生共振。最后，采取隔振措施。通過(guò)隔振裝置隔離或者吸收振源產(chǎn)生的部分振動(dòng)。隔振方法分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振兩種，分別通過(guò)阻止機(jī)內(nèi)振源和機(jī)外干擾力利用地基傳給機(jī)床。

3.1.2減弱產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件

首先，減小切削的重疊系數(shù)。實(shí)踐證明，重疊系數(shù)越小，再生型就越不容易產(chǎn)生。加工方式、刀具的幾何形狀和切削用量等條件決定著重疊系數(shù)的大小。于是減小重疊系數(shù)就可以通過(guò)增加主偏角、增大進(jìn)給量和增加切削阻尼等方法。

3.2提高工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

實(shí)踐證明，機(jī)械加工中的振動(dòng)同時(shí)也取決于機(jī)械加工中的工藝系統(tǒng)具備的抗振性能。首先，我們可以提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，這將會(huì)對(duì)于提高機(jī)床加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大作用；再次，可以加大工藝系統(tǒng)的阻尼。這樣可以通過(guò)增大部件之間的相對(duì)摩擦，制造零件時(shí)利用高內(nèi)阻材料等方式。由此可見(jiàn)，在控制機(jī)械加工中的振動(dòng)問(wèn)題中采取以上措施可以有效地提高機(jī)械加工系統(tǒng)的抗振功能。

3.3利用多種減振裝置控制機(jī)械加工中的振動(dòng)問(wèn)題

控制機(jī)械加工中的振動(dòng)問(wèn)題，我們可以利用減振裝置。生活中常用的減振裝置包括動(dòng)力減振器、摩擦減振器和沖擊減振器三種主要類型。動(dòng)力減振器是利用附加質(zhì)量實(shí)現(xiàn)減弱機(jī)械加工中的振動(dòng)問(wèn)題，動(dòng)力減振器操作起來(lái)比較方便，而且經(jīng)濟(jì)成本也不高，是一種性價(jià)比比較高的減震設(shè)置。摩擦減振器是通過(guò)摩擦阻尼來(lái)耗費(fèi)振動(dòng)的能量；沖擊減振器利用的原理是借助兩個(gè)物體互相接觸來(lái)消耗能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工振動(dòng)問(wèn)題的控制。由此可見(jiàn)，由于機(jī)械加工中的振動(dòng)類型不同，自然而然產(chǎn)生振動(dòng)的原因也就不同，所以我們針對(duì)于控制機(jī)械加工振動(dòng)所采取的措施也要根據(jù)實(shí)際情況確定。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)也在快速發(fā)展。但機(jī)械加工中的振動(dòng)問(wèn)題對(duì)于機(jī)械加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有很大的影響。由于機(jī)械振動(dòng)的類型不同，所以我們要采取相應(yīng)的控制振動(dòng)的措施。在以后的工作中，我們要深入研究機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)問(wèn)題，盡快尋找更多有效的途徑控制甚至消除機(jī)械加工振動(dòng)，提高機(jī)械加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

作者：曹婷婷單位：貴州梅嶺電源有限公司