機械加工振動產生與消除研究
時間:2022-02-20 09:15:29
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摘要:我國工業(yè)化建設步伐的加快,關于機械加工的要求越發(fā)嚴格。而工件加工時產生的振動問題,會直接影響著工件加工質量與性能等,所以如何保證工件合格率十分重要。本文以機械加工振動實際情況為出發(fā)點,對加工振動解決措施進行了深入研究,以切實提高加工質量。
關鍵詞:機械加工;振動;解決措施
精度是機械加工的根本,如果機械加工時發(fā)生振動問題,那么就可能造成刀具發(fā)生位移現象,從而使工件產生振痕,嚴重影響工件質量與性能。同時,機械加工振動引發(fā)的工件反作用力,也會對加工系統造成傷害,不僅會造成刀具出現磨損、崩刃問題,還會一定程度上傷害機床系統,甚至影響其安全運行。基于此,及時發(fā)現與解決機械加工中的振動問題,對機械行業(yè)的發(fā)展具有實際意義。
1機械加工中振動的產生
機械加工過程中振動產生的原因十分復雜,以振動類型為依據就能分出多種原因,具體如下。1)自由振動。機械加工時自由振動的產生是因為激振力作用而形成的,若是沒有外力予以補充,那么就會處于振動衰弱狀態(tài)[1]。而自由振動的影響要素,是機械加工過程中切削力發(fā)生了突變,或加工時出現了外力。切削力和外力的間斷性作用,會使自由振動慢慢降低,同時其特性十分容易受系統剛度與固有頻率等有關要素的影響,此類振動對機械加工造成的影響相對而言比較小。2)自激振動。自激振動產生的原因是機械加工過程中刀具與工件之間的摩擦力突然出現了變化,進而產生了自激振動;或者是工件進行機械加工時,材料并未均勻化,而且剛度方面又存在著明顯差別,從而刀具就會出現崩刀問題,產生自激振動問題;或者是因為積屑未進行及時處理,以致于刀具與積屑之間形成了作用力,從而引發(fā)了自激振動問題,對機械加工質量造成了負面影響。此外,機械系統中的刀具剛度茶也會引發(fā)震顫,進一步轉化為自激振動,比如刀量和切削量選擇缺乏科學性,也會引發(fā)自激振動問題。3)強迫振動。機械加工時強迫振動對加工質量也會造成一定影響,而強迫振動的產生原因是機械系統的安裝存在誤差,或者是零部件存在誤差,再或是傳送帶之間的銜接存在誤差,一系列要素都會引發(fā)強迫振動問題[2]。機械加工實踐操作時,機械系統內部高速回轉下零件出現不平衡問題,也會誘發(fā)振動現象。
2機械加工中振動的消除措施
若想從根本上消除機械加工過程中產生的振動問題,就必須根據機械振動實際情況進行綜合性分析,然后“對癥下藥”制定行之有效的振動消除措施。從機械加工過程中產生振動的類型角度分析,其中強迫振動與自激振動帶來的影響是十分大的,嚴重威脅加工安全與質量,而自由振動造成的加工質量影響是微乎其微的,也可以說不會造成影響。基于此,消除強迫振動與自激振動尤為關鍵,需要制定行之有效的振動消除措施。2.1自激振動消除措施。關于機械加工過程中產生的振動問題,必須基于多角度加以分析、判斷,明確其振動的類型,這樣才能制定具有針對性的消除措施。機械加工中自激振動問題的消除,需要以振源頻率、范圍等要素為參考進行判斷,由于自激振動與系統工藝存在著密切聯系,所以診斷的難度相對較低。由此判斷自激振動之時,應該單獨驅動機床中的全部運動部件進行空轉試驗,從而就能夠確定準確的振源。對于自激振動問題的消除措施具體如下:挑選恰當的刀具,原因是刀具與工件的作用力是產生自激振動的根本性來源,必須挑選最佳的幾何參數。同時刀具的主偏角與前角幾何參數也是自激振動產生的重要來源,所以主偏角與前角都需要增大,這樣才能進一步減小振幅[3]。為能消除自激振動,必須借助減震手段予以處理,需有效增加機械系統剛度,對應的解決方法是加強接觸面預處理,同時完成機械傳動系統內部軸承間隙的科學化調整,或建立減震設施消除振動能量。此外,也可以通過科學挑選切削量,合理把控切削速度與進給量等,實現各項參數的優(yōu)化整合,從而實現自激振動消除目的。2.2強迫振動消除措施。機械加工過程中產生的強迫振動,對機械加工安全性與工件質量造成的影響是巨大的,為能消除強迫振動就必須有效漸現激振力。分析強迫振動發(fā)現:機械加工時回轉失衡是產生強迫振動的重要原因之一。所以需要建立平衡設備,加強傳動設備的安全性與穩(wěn)定性,或者是加強傳動穩(wěn)定性,以進一步優(yōu)化聯軸器各個軸心線之間的同軸度,合理提升機械加工進度與裝配質量[4]。同時也可以科學調節(jié)振源頻率,對機械系統的原有頻率進行優(yōu)化與調節(jié),防止發(fā)生共振問題。對此,必須與機械系統的固有頻率有效的避開,適當的調整激振力頻率,機械系統中的各個部件的固有頻率應該大于共振區(qū)域的頻率,同時也要及時的調節(jié)機械系統中軸承之間的間隙。此外,可以選擇對系統進行增加阻尼的方法,有效加強振動的安全性與穩(wěn)定性,或者是隔離外來振動消除強迫振動問題。
3總結
機械加工過程中產生的振動問題,不僅對機械加工的安全性造成嚴重威脅,而且也嚴重影響工件加工質量與性能等,因此,必須徹底解決機械加工中產生的振動問題。根據機械加工中產生的振動類型,分析與明確振源,然后制定行之有效的振動消除措施,從而達到加強機械加工安全性與穩(wěn)定性的目的。
參考文獻:
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[4]于濤.機械加工過程中的振動特點及預防措施[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(9):59.
作者:周薇 單位:鹽城工學院
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