机械加工振动的成因及改善措施分析

龙正东

（贵州理工学院 550000）

摘要：在机械加工中，振动现象会直接影响被加工工件的表面质量，影响实际的生产效率，同时，还会损坏切削刀具，直接造成噪声污染。所以，针对机械加工过程中出现机械振动的成因分析，并且通过相应的措施，就能够抑制机械振动的出现。所以，本文在分析机械加工振动成因之后，通过有效的措施，希望可以将振动出现的现象减少，为今后的机械加工提供一点浅薄的意见。

关键词：机械；加工；振动

科学技术的发展，使得机械加工之中数字化控制技术得到广泛的应用，其存在高速、高效以及智能化控制等诸多优势。但是在机械加工之中，因为工件和刀具之间周期性的往复运动，导致机械振动的出现是不可避免的，一旦出现振动，就会降低加工零部件的精准度，直接影响生产率。随着工业迅猛发展，对于机械加工工件的精准度要求逐渐提升，而在控制机械加工工件精度的时候，机械加工振动降低就成为首要措施。

一、机械加工振动产生的原理分析

（一）受迫振動

受迫运动本身属于不衰减振动，会直接受到外界周期性干扰的影响。受迫振动出现的原因需要进行综合性的分析，其中要考虑工件、刀具以及机床等。如，在机械刀具中开展切削，由于齿多，难免会出现误差，这样就会引发振动。载入，如果工件的表面软硬度不一样或者是断断续续，这样也会导致生产加工之中出现振动现象[1]。

（二）自激振动

机械自激振动出现的原因主要是因为机械加工之中，机械的切削会导致周期性变化的出现，并且周期性的变化会逐渐的增强，这样就需要从振动系统之中补充阻尼作用所消耗的能量，这一种振动就称之为自激振动。

（三）自由振动

自由振动主要是在机械系统受到外力干扰的时候，当外力消除，就会形成衰减性的振动。因为一些偶然因素，会直接作用在工艺系统中，影响系统的平衡，而自由振动只能够依靠弹性本身的恢复力来维持振动，这样就会导致在工艺系统的阻尼作用下，这一类型的振动出现大幅度的衰减。

二、机械加工中机械振动出现的原因

（一）强迫振动

强迫振动作为机械加工主要的振动形式，在机械加工之中也是最常见的一种振动方式。强迫振动形成的原因需要从内外部两个方面去分析，其内部的成因主要包含：第一，机床本身的不平衡问题，整体的离心力就成为拥有周期特点的作用力，一般来说，主要是在皮带、卡盘以及电机回转不平衡的时候出现。第二，机床的传动性零件本身会有缺陷存在，进而出现周期性的船动力引发强迫振动。如，轴承零件松动，刀架安装不稳定，安装境地低等都很容易引发这一类问题。第三，切削不均性，也是强迫振动出现的主要原因。从外部因素来看，地基的振动也会引发强迫振动。一般来说，在冲压机械之中比较常见，其剧烈的地基振动会引发更进一步的强迫振动。强迫振动对于加工工件以及机械设备产生的影响较大，需要河外的关注[2]。

（二）自激振动

在机械加工工程中，自激振动也是常见的形式，其出现的原因：第一，针对切削加工而言，刀具和切屑、刀具和工件之间会产生摩擦力，从而引发自激这弄懂。第二，工件的材料本身存在布局运行，其软硬度的差异，导致刀具有可能引发崩刀的问题，最终引发自激振动。第三，刀具本身在安装过程中，其刚性交差，这样很容易引发刀杆的振动，进而出现自激振动。第四，由于细长轴本身的刚性较低，一旦需要进行细长轴加工的时候，就可能在工件的表面形成波纹或者是锥度，进而引发自激振动。第五，由于存在积屑瘤，其本身的存在极不稳定，时有时无，再加上刀具的前角和切削层的横截面积之间并非恒定不变，所以就可能造成自激振动。另外，因为切削量选择不合适，进刀量不合理，也可能引发自激振动。

三、机械加工振动的主要防治措施

（一）减少强迫振动的措施

出现强迫振动控制途径包含：第一，工艺系统刚度和阻尼的提升。通过提升工艺系统刚度，增大阻尼，就可以将系统抗振能力提高。增强连接部位部件的接触刚度，减小滚动轴承的间隙。另外，通过使用内阻相对较大的材料，所制造出来的零件也可以起到一定效果的减振。第二，将来自振源的激振力消除或者是进行最大限度的减少。对于较高转速的零件，应该在修整之前以及修整之后进行两次的平衡。同时严格的要求制造精度和齿轮的装配精度，通过提升齿轮的平稳性，就可以控制因为周期性冲击而出现的振动，进而控制噪声。另外，通过轴承制造精度和装配精度的提升，就可以减少自身缺陷所引发的振动。第三，利用有效的隔振措施来避免振动。利用柔性连接机床的电机和床身，就可以对电机的自身振动进行控制，利用液压缓冲装置，就可以在换向时，减少部件的冲击。此外，通过木材，就可以确保地基和床身相互隔离，这样也可以利用防振沟来进行隔离，从而有效打开通知周边的振源，避免将基础或者是地面作为媒介传递给机床本身。

（二）减少自激振动的措施

出现自激振动主要是因为切削过程中工艺系统的内部问题。所以，针对自己振动的控制，就需要从切削用量、刀具几何参数等多个方面来进行合理的控制。

第一，合理的选择切削用量。切削用量指的是切削深度、切削速度以及进给量的总称。切削速度会直接影响刀具寿命。切削速度提高，就增高切削温度，缩短刀具使用寿命，不同的工件，其切削速度需要针对性的调整。第二，合理选择刀具的几何角度。在几何角度之中，基本角度包含了正交平面之中的前角与后角；在基面之中的主偏角以及副偏角；在切削平面之中的刃倾角。不同的测量面，对于前角以及后角都可以进行定义。如，切深平面、正交平面、法平面，进给平面之中都会有前角和后角的相互对应。

对于阻尼器的应用，需要认识阻尼器本身是通过液体或者是固体的阻尼，从而将振动的能量消耗掉，进而实现减振处理。阻尼器本身的减振效果与行程大小以及运动速度的快慢有着直接的关系。运动越快，运行的形成越长，其所具有的减振效果越佳。一般来说，在振动体运动量最大的地方就可以安装阻尼器。对于吸振器的应用，需要认识到吸振器包含了动力式和冲击式两个方面：动力式主要是利用弹性元件，这样就可以在系统之上连接一个附加的质量块，通过附加质量的动力作用，就可以将振动降低；冲击式吸振器是在壳体之内自动冲击质量块同一个与振动系统刚性连接的壳体相互组成的。在机械系统发生振动之后，通过物体的往复运动，就可以将其振动能量消除，进而达到减少振动的目的[3]。

四、结语

总而言之，在机械加工之中，出现机械振动的影响因素很多。在进行机械生产时，机械加工是核心关键，同时也是机械生产的基础所在。为了满足机械加工的质量要求，减少机械振动，避免对机械加工产生直接的影响，对于机械生产领域发展有着重要的推动作用。在进行机械加工的时候，需要从多个角度去分析，这样才能确保解决措施更加的完善。另外，配合上新型的科学技术的优化，以及机械加工系统的完善，就可以帮助机械加工提升其质量和效果。当然，从安装方面入手，也有利于零件组件精密度的提升，这样就可以避免缺陷的出现，同时还可以降低装配的误差，从而避免因为生产零件和装配零件对于机械加工带来的振动干扰。

参考文献：

[1]冯旭.机械加工过程中机械振动的成因及解决措施[J].科技创新与应用，2016（31）：161.

[2]马海彦.机械加工过程中机械振动的成因及解决措施[J].山东工业技术，2016（16）：281.

[3]孙海峰.机械加工过程中机械振动的成因及解决措施[J].科技与企业，2016（08）：219.