樓岳燦，黃小明

（浙江凱達(dá)機(jī)床有限公司，浙江諸暨 311800）

0 引言

實(shí)際操作中，機(jī)床的整體振在所難免，而機(jī)床的整體振動(dòng)會(huì)使其整體加工體系受到一定程度的干擾。引起機(jī)床振動(dòng)原因有很多，因此對(duì)機(jī)床振動(dòng)進(jìn)行綜合性的防護(hù)相當(dāng)重要。為了全面了解機(jī)床振動(dòng)的原因，需要根據(jù)設(shè)備的材料加工體系進(jìn)行綜合性的防治。

1 機(jī)床振動(dòng)振源的類別及本質(zhì)特征

從機(jī)床振動(dòng)的特征看，在進(jìn)行機(jī)床的整體控制體系分析中，需要采用多種不同的方式讓自由振動(dòng)體系結(jié)構(gòu)得到初步保護(hù)。通常來說，機(jī)床的振動(dòng)具有3種類特點(diǎn)。

1.1 自由振動(dòng)

自由振動(dòng)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)中十分常見。其主要的工藝特點(diǎn)是對(duì)固有的頻率點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的固點(diǎn)控制。但從另外一方面來看，其很容易受到初始階段的平衡干擾。因此，為了能夠使得其整體的彈性力得到相應(yīng)的恢復(fù)。在進(jìn)行初始的運(yùn)動(dòng)中，需要對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行全面的體系分析。同時(shí)，在進(jìn)行系統(tǒng)性的振動(dòng)中，還要對(duì)機(jī)床的工部件的變化進(jìn)行控制性的分析。這樣，在加工的過程中，其自由振動(dòng)的變化也會(huì)存在一定的變化控制。

1.2 受迫振動(dòng)

從受迫振動(dòng)的體系來分析，在進(jìn)行周期性的控制中，其整體的干擾控制率也會(huì)得到初步改善。因此，在進(jìn)行機(jī)外源的主體應(yīng)用中，能夠?qū)⒏鞣N振動(dòng)全部都傳給機(jī)床的內(nèi)部。這樣，其內(nèi)源振動(dòng)體系也能得到相應(yīng)優(yōu)化，從而使機(jī)床的整體抗干擾能力得到相應(yīng)的改善。最終使得回轉(zhuǎn)零部件的控制效果更好。

在進(jìn)行機(jī)床的平衡體系的控制中，需要對(duì)其零件的誤差變化進(jìn)行相應(yīng)的沖擊控制。譬如機(jī)床在磨削時(shí)，電動(dòng)機(jī)或者皮帶輪出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，其機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性也會(huì)受到顯著影響。同時(shí)，機(jī)床的穩(wěn)定性也會(huì)逐漸地發(fā)生變化。這樣，在綜合性的治理下，其機(jī)床的性質(zhì)也會(huì)逐漸地發(fā)生變化。在多層次的振動(dòng)控制中，其設(shè)備的控制體系也能在振動(dòng)中得到相應(yīng)的改善。最終使得各個(gè)機(jī)床的零件能夠得到相應(yīng)的協(xié)調(diào)，使得機(jī)床的振動(dòng)能夠得到良好的控制。1.3 自激振動(dòng)

從自激振動(dòng)的體系上來看，其在周期性的外力作用下，整體的內(nèi)部體系還未能得到全面改善。因此，在進(jìn)行內(nèi)部的控制中，其外界的控制因素也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。在自激的振動(dòng)中，其外界的壓力也會(huì)逐步降低。這樣，在進(jìn)行機(jī)床的整體磨削中，其砂輪的控制效果也會(huì)更加顯著。從而使得自激振動(dòng)在進(jìn)行工件的摩擦中發(fā)生一定的性質(zhì)變化。在機(jī)床的性質(zhì)選擇上，也能根據(jù)不符合標(biāo)準(zhǔn)的摩擦體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的控制，最終使刀具的剛性需求發(fā)生一定改變，使得幾何角度的偏置體系也發(fā)生相應(yīng)的改變。一般情況下，其自激振動(dòng)主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

（1）在機(jī)床的持續(xù)性運(yùn)動(dòng)過程中，其整體的激發(fā)振動(dòng)的效果會(huì)更加明顯。同時(shí)，由于機(jī)械本源的抗拒，會(huì)使得自激振動(dòng)發(fā)生停止。這樣，在能量的整體補(bǔ)充中，其干擾的能力會(huì)發(fā)生一定的改變。同時(shí)，在進(jìn)行機(jī)理有效性的控制中，其機(jī)床同樣會(huì)具備一定的再生功能。

（2）當(dāng)機(jī)床在整體的運(yùn)動(dòng)中，其整體的能量變化也會(huì)發(fā)生多層面的變化。因此，在進(jìn)行自振體系的控制中，需要對(duì)其設(shè)備的變化情況進(jìn)行控制。在自激振動(dòng)的多重作用下，其部件的切削厚度就會(huì)產(chǎn)生變化，造成機(jī)床切削力周期性發(fā)生變化，最終使得機(jī)床的振動(dòng)影響擴(kuò)大。

2 機(jī)床發(fā)生振動(dòng)防治措施

機(jī)床的整體振動(dòng)危害較大，所以需要從多個(gè)方面對(duì)機(jī)床的體系進(jìn)行相應(yīng)控制，以降低振動(dòng)的影響。同時(shí)，對(duì)于機(jī)床的振動(dòng)來源需要根據(jù)其整體的應(yīng)力變化進(jìn)行綜合性的體系控制。在進(jìn)行外力沖擊的情況下，其機(jī)床的整體加工也會(huì)逐漸降低。因此，在進(jìn)行多層面的體系控制中，同時(shí)為了能夠使得其整體的控制效果更佳，在進(jìn)行主體的控制中，需要根據(jù)機(jī)床的變化情況，讓受迫的振動(dòng)情況進(jìn)行整體的自激防控。這樣，在多個(gè)防控層面的持續(xù)作用下，其機(jī)床的振動(dòng)及防治效果才能更加顯著。

2.1 受迫振動(dòng)的防治措施

受迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因很簡(jiǎn)單，就是外界周期性干擾力對(duì)其產(chǎn)生作用而引起的，所以，要根除或者減小機(jī)床在運(yùn)行中所產(chǎn)生的受迫振動(dòng)，應(yīng)該找出對(duì)機(jī)床產(chǎn)生作用的振源，然后對(duì)振源進(jìn)行分析研究，從而制定相應(yīng)的措施加以防治。

（1）首先，在主體的防御中，需要對(duì)其電子轉(zhuǎn)盤的變化進(jìn)行集中性的控制。其轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)控制在600 r/min以上。同時(shí)，在裝置的自平衡控制上，其新的砂輪也能在修正的過程中進(jìn)行二次平衡的實(shí)驗(yàn)。這樣，在提升齒輪工作的平穩(wěn)性的同時(shí)，需要對(duì)其周期性的變化進(jìn)行振動(dòng)的沖擊控制。這樣，機(jī)床的振動(dòng)幅度會(huì)在一定程度上縮減。最后，采用精密加工的工藝技術(shù)手段使得主體加工的機(jī)床結(jié)構(gòu)層次更加清晰。在進(jìn)行工作及加工中的效果也會(huì)更為明顯。

（2）調(diào)整振源頻率。一般在進(jìn)行振動(dòng)的過程中，都會(huì)有一個(gè)頻率源。因此，當(dāng)其產(chǎn)生一定的頻率組的變化時(shí)。可以對(duì)其系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行趨近值的控制。這樣，在多組頻率體系的持續(xù)作用下，其共振體系也會(huì)更加明顯，在數(shù)值的調(diào)整上，會(huì)具有一定等層次的數(shù)據(jù)變化。這樣，通過電機(jī)數(shù)值的改變，使得其機(jī)床的振動(dòng)效果更加明顯。

2.2 采取隔振措施

為了使整體隔震效果更加顯著，在控制過程中需要對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)因素進(jìn)行明顯控制。同時(shí)，還要降低機(jī)床的整體震動(dòng)。尤其是在柔性鏈接過程中，需要將電機(jī)與本身的振動(dòng)相互分離，使振動(dòng)器的控制效果更加明顯。這樣，當(dāng)機(jī)床發(fā)生振動(dòng)時(shí)，其沖擊槽的控制效果也會(huì)更加明顯。尤其是在安裝厚度及橡皮膠的體系維護(hù)上，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行隔離。也可以通過防振溝隔開機(jī)床基礎(chǔ)與地面的聯(lián)系，這樣能有效預(yù)防機(jī)床周邊的振源通過地面和基礎(chǔ)影響到機(jī)床。在最后階段，還要對(duì)三角皮帶拉力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，合理的皮帶長(zhǎng)度能避免皮帶的擾動(dòng)影響。

2.3 加強(qiáng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性

整體上說，機(jī)械手也是加強(qiáng)機(jī)械體系全面運(yùn)動(dòng)的重要指標(biāo)。在性機(jī)械手的控制中，需要對(duì)其整體變化進(jìn)行全面控制。但由于機(jī)床有一定的復(fù)雜性，因此在使用中需要全面協(xié)調(diào)其機(jī)械手的體系結(jié)構(gòu)。

選擇機(jī)械手時(shí)，分由于機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)的主要功能有手臂的上下、左右移動(dòng)，機(jī)械手的夾緊、放松，所以采用普通的機(jī)械手。

3 機(jī)床的振動(dòng)及防治措施的案例分析

3.1 機(jī)床的主要型號(hào)及功能特點(diǎn)

CA6140型臥式機(jī)床中主參數(shù)的折算值為40（折算系數(shù)是1/10），其主參數(shù)表示在床身導(dǎo)軌面上能車削工件的最大回轉(zhuǎn)直徑為400 mm。

機(jī)械手有啟動(dòng)、上下左右移動(dòng)、抓緊和放松的功能：?jiǎn)?dòng)和停止由工作人員手動(dòng)控制，移動(dòng)和抓放可預(yù)先編好程序，啟動(dòng)后按程序工作。在工作過程中，機(jī)械手按照流程向下移動(dòng)、夾緊、向上移動(dòng)、向右移動(dòng)、再向下移動(dòng)，放松再返回原點(diǎn)。工作人員按下啟動(dòng)按鈕，按照?qǐng)D1的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。依據(jù)要求機(jī)械手有手動(dòng)式、自動(dòng)式、回原點(diǎn)式3種動(dòng)作形式。在自動(dòng)式中，又可分為單步、單周期和持續(xù)動(dòng)作3種動(dòng)作形式。行程開關(guān)限制機(jī)械手的上下左右移動(dòng)。

從圖1可以看出，機(jī)械手在進(jìn)行主體性應(yīng)用中，需要對(duì)其工件進(jìn)行全面加工。同時(shí)，在主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用加工中，還要對(duì)其進(jìn)行性質(zhì)分析。這樣，在運(yùn)動(dòng)過程中就能較好地達(dá)到振動(dòng)平衡，從而降低機(jī)床的振動(dòng)影響。

3.2 機(jī)床振動(dòng)帶來的影響

在進(jìn)行工件的加工中，機(jī)床出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象的主要原因是再生顫振。由機(jī)床刀具工件組成的加工系統(tǒng)是耗散系統(tǒng)，從而使得自動(dòng)化運(yùn)行失靈，只能完成手動(dòng)性的零件加工。在這種方式下，機(jī)械手的下移、上移、右移、左移、夾緊、放松有6個(gè)按鈕。當(dāng)按下上移按鈕時(shí)，機(jī)械手通過第一個(gè)電機(jī)的正轉(zhuǎn)向上移動(dòng)碰到上限位開關(guān)后停止。按下下移按鈕時(shí)，機(jī)械手通過第一個(gè)電機(jī)的反轉(zhuǎn)向下移動(dòng)碰到下限位開關(guān)停止。按下左移按鈕時(shí)，機(jī)械手通過第二個(gè)電機(jī)正轉(zhuǎn)向左移動(dòng)碰到左限位開關(guān)后停止。按下右移按鈕時(shí)，機(jī)械手通過第二個(gè)電機(jī)反轉(zhuǎn)向右移動(dòng)碰到右限位開關(guān)后停止。按夾緊按鈕，機(jī)械手做夾緊動(dòng)作，按放松按鈕，機(jī)械手做放松動(dòng)作。

圖1 CA6140型臥式機(jī)床

3.3 機(jī)床振動(dòng)的控制

在上次切削中，由于振動(dòng)的原因殘留在加工表面的波紋，下次切削波紋時(shí)切削力會(huì)發(fā)生變化。切削過程中，切削系統(tǒng)由刀具和工件的作用力，與系統(tǒng)自身的位移延時(shí)反饋產(chǎn)生自激顫振。機(jī)械手從起始位置，機(jī)械手開始工作。在單步工作方式下，機(jī)械手在原點(diǎn)位置開始以自動(dòng)循環(huán)的工序，當(dāng)按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手做一步動(dòng)作自動(dòng)停止。在連續(xù)工作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手按照“下移→夾物件（延時(shí)3 s）→上移→右移→下移→松開物件（延時(shí)3 s）→上移→左移”的順序從左向右依次循環(huán)傳送物件。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前的狀態(tài)。重新按下啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)床的振動(dòng)防治工作十分重要，能夠使機(jī)床的整體加工效率得到相應(yīng)提高。同時(shí)，對(duì)于機(jī)械手的整體變化情況，其需要根據(jù)機(jī)床振動(dòng)的體系層進(jìn)行剖析。但是，在防治機(jī)床的振動(dòng)中，還需要從實(shí)際出發(fā)，對(duì)多種不同的振動(dòng)方式進(jìn)行全面控制，如采用多種隔振措施、調(diào)整機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式等，從而使機(jī)床的振動(dòng)防治效果更加明著。

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