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        機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的成因及解決措施

        2017-09-20 18:21:58賈曉東
        魅力中國(guó) 2017年13期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械振動(dòng)機(jī)械加工解決措施

        賈曉東

        摘要:在機(jī)械加工過(guò)程中,機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象較為常見(jiàn),不僅會(huì)造成噪聲污染,還會(huì)對(duì)切削刀具造成損害,同時(shí)振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)降低生產(chǎn)效率,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懕患庸ち慵砻尜|(zhì)量,因此在機(jī)械加工過(guò)程中必須采取有效措施防止機(jī)械振動(dòng),以此提高加工效率?;谏鲜霰尘?,本文簡(jiǎn)要概述了機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)成因,并探討了機(jī)械振動(dòng)的解決措施,以期能為機(jī)械加工順利開(kāi)展提供有效參考。

        關(guān)鍵詞:機(jī)械加工;機(jī)械振動(dòng);成因;解決措施

        一、前言

        近年來(lái),我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展迅速,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)加工過(guò)程中,極大地提高了機(jī)械加工效率,為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展提供了便捷條件。但是在實(shí)際加工過(guò)程中,刀具和零件之間處于無(wú)休止周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài),極易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了機(jī)械加工的效率和精準(zhǔn)性。因此在具體加工過(guò)程中,工作人員必須明確振動(dòng)現(xiàn)象成因,并予以有效的處理措施,以此提高機(jī)械加工的整體質(zhì)量。

        二、機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的成因

        機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)主要分為自由振動(dòng)、自激振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)三種類(lèi)型,其具體成因分析如下:(1)自由振動(dòng)成因,在機(jī)械加工中,會(huì)出現(xiàn)切削力突然變化的情況,由此會(huì)引起自由振動(dòng),同時(shí)在加工過(guò)程中外界力會(huì)沖擊加工設(shè)備,造成自由振動(dòng)。自由振動(dòng)發(fā)生過(guò)程中并不存在外來(lái)能量的補(bǔ)充,因此振動(dòng)會(huì)在阻尼作用下減緩,對(duì)整個(gè)加工過(guò)程影響較小,但是在特定條件下,自由振動(dòng)會(huì)轉(zhuǎn)化為自激振動(dòng);(2)自激振動(dòng)成因,第一,在切削過(guò)程中,刀具與工件和切削之間會(huì)發(fā)生摩擦,使得摩擦力發(fā)生變化,從而引起自激振動(dòng)現(xiàn)象;第二,工件內(nèi)部硬度存在不均勻現(xiàn)象,在加工中刀具會(huì)發(fā)生崩刀故障,并作用于加工設(shè)備,發(fā)生自激振動(dòng);第三,在機(jī)械加工中,其刀具剛性較差,刀桿容易出現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象,引發(fā)自激振動(dòng);(3]強(qiáng)迫振動(dòng)成因,主要包括系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部?jī)煞矫嬖?,前者主要表現(xiàn)為地基振動(dòng)和液壓件)中擊兩種因素,而后者主要包括三個(gè)方面:第一,離心慣性力,在加工系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸節(jié)、砂輪機(jī)工件之間會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象,產(chǎn)生離心慣性力,出現(xiàn)強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象;第二,系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)存在缺陷,旋轉(zhuǎn)零件存在裝配或者制造誤差,造成周期性的干擾力,進(jìn)而引發(fā)強(qiáng)迫振動(dòng);第三,具體加工過(guò)程中存在間歇性,當(dāng)加工件的間斷部分與加工部位進(jìn)行交替時(shí),極易出現(xiàn)激振力,最終導(dǎo)致強(qiáng)迫振動(dòng)。

        三、機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)的解決措施

        (一)自激振動(dòng)解決措施

        在機(jī)械加工過(guò)程中,自激振動(dòng)主要受切削時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部因素影響,因此處理自激振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)應(yīng)從系統(tǒng)內(nèi)部著手,進(jìn)而有熊解決機(jī)械加工過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象。例如在某車(chē)削加工過(guò)程中,工作人員采取如下措施解決自激振動(dòng)現(xiàn)象:①降低重疊系數(shù),在加工過(guò)程中,重疊系數(shù)會(huì)影響系統(tǒng)再生效應(yīng),其數(shù)值的大小主要由切削用量、刀具幾何形狀和加工方式?jīng)Q定,以加工螺紋工件為例,工作人員將重疊系數(shù)設(shè)置為0,系統(tǒng)中便不會(huì)出現(xiàn)再生性的自激振動(dòng)現(xiàn)象。通常情況下,重疊系數(shù)應(yīng)控制在0~1范圍內(nèi),為了降低該數(shù)值,工作人員可對(duì)刀具幾何形狀和切削用量進(jìn)行調(diào)整,以此保證切削的穩(wěn)定性;②確保幾何參數(shù)選擇的合理性,在機(jī)械加工中,主偏角與振幅成反比,當(dāng)該角度設(shè)置為90度時(shí),其振幅最小,并且切削力與反角成正比,振幅會(huì)隨著前角的增大而減小。基于此在加工過(guò)程中,工作人員適當(dāng)?shù)卦龃笾髌呛颓敖?,同時(shí)在精加工時(shí)注意增大后刀面和工件之間的摩擦阻尼,具體可在刀具的主后面磨出一段窄棱面,并確保其后角為負(fù);③確保切削用量的合理性,在切削中,工作人員選擇較小的切削深度,并提升切削進(jìn)給量。同時(shí)如果加工零件無(wú)特殊要求,則選擇高速切削的加工方式。此外,根據(jù)具體規(guī)定,如果加工表面粗糙程度在允許范圍內(nèi),則可適當(dāng)?shù)卦龃筮M(jìn)給量。

        (二)強(qiáng)迫振動(dòng)解決措施

        在機(jī)械加工過(guò)程中,強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象主要受周期性激振力影響,且在通常情況下,干擾力的頻率與強(qiáng)迫振動(dòng)頻率相等,基于此在解決強(qiáng)迫振動(dòng)現(xiàn)象時(shí),其關(guān)鍵點(diǎn)在于找出振動(dòng)源。例如在某工廠機(jī)械加工過(guò)程中,采取如下解決措施:①降低激振力,在機(jī)械加工中,激振力主要由回轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量所致,基于此工作人員從減少離心慣性著手,首先工作人員進(jìn)行元件動(dòng)平衡和靜平衡處理,選擇轉(zhuǎn)速超過(guò)600r/min的砂輪或者刀盤(pán)等元件,必要時(shí)在系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)平衡裝置;其次工作人員注重提升傳動(dòng)裝置的穩(wěn)定性,將系統(tǒng)中的直齒輪轉(zhuǎn)化為斜齒輪,并且保證傳動(dòng)皮帶長(zhǎng)短相同,同時(shí)還需在主軸上安裝飛輪,以此降低激振力發(fā)生幾率;最后改變同軸度,并去除高速軸上帶動(dòng)潤(rùn)滑油泵的凸輪,提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性;②對(duì)振源頻率進(jìn)行有效調(diào)節(jié),在機(jī)械加工中重新設(shè)置系統(tǒng)各部件固有頻率,以共振頻率為參考,固有頻率設(shè)置應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于共振頻率數(shù)值。同時(shí)調(diào)整鑲條與軸承之間的間隙,保證其偏離激振頻率,從而有效降低自激振動(dòng)發(fā)生幾率;③提升系統(tǒng)阻尼,選取系統(tǒng)中的機(jī)床主軸,將電流變液阻尼器加裝在主軸上,并合理調(diào)整滾動(dòng)軸承,同時(shí)工作人員在支撐件零件臂中放入阻尼材料,以此提升系統(tǒng)阻尼。此外,還可有效處理系統(tǒng)中承受彎曲振動(dòng)的支撐件,在其表面涂抹黏性材料,并且在材料選擇時(shí)確保其具有較高彈性模量和內(nèi)阻,以此確保系統(tǒng)阻尼的合理性。

        四、結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,機(jī)械振動(dòng)在機(jī)械加工過(guò)程中較為常見(jiàn),嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量和整體作業(yè)效率,并對(duì)周?chē)h(huán)境造成不良影響,因此在具體加工過(guò)程中必須明確振動(dòng)成因,并給予有針對(duì)性的解決措施,以此提升機(jī)械加工質(zhì)量。針對(duì)機(jī)械加工過(guò)程而言,機(jī)械振動(dòng)成因較為復(fù)雜,工作人員必須根據(jù)振動(dòng)機(jī)理類(lèi)型和加工實(shí)際情況予以合理分析,并在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采取有效措施,提升整個(gè)生產(chǎn)加工效率。endprint

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