机床的振动及防治

楼岳灿，黄小明

（浙江凯达机床有限公司，浙江诸暨 311800）

0 引言

实际操作中，机床的整体振在所难免，而机床的整体振动会使其整体加工体系受到一定程度的干扰。引起机床振动原因有很多，因此对机床振动进行综合性的防护相当重要。为了全面了解机床振动的原因，需要根据设备的材料加工体系进行综合性的防治。

1 机床振动振源的类别及本质特征

从机床振动的特征看，在进行机床的整体控制体系分析中，需要采用多种不同的方式让自由振动体系结构得到初步保护。通常来说，机床的振动具有3种类特点。

1.1 自由振动

自由振动在振动结构中十分常见。其主要的工艺特点是对固有的频率点进行相应的固点控制。但从另外一方面来看，其很容易受到初始阶段的平衡干扰。因此，为了能够使得其整体的弹性力得到相应的恢复。在进行初始的运动中，需要对其系统结构的变化进行全面的体系分析。同时，在进行系统性的振动中，还要对机床的工部件的变化进行控制性的分析。这样，在加工的过程中，其自由振动的变化也会存在一定的变化控制。

1.2 受迫振动

从受迫振动的体系来分析，在进行周期性的控制中，其整体的干扰控制率也会得到初步改善。因此，在进行机外源的主体应用中，能够将各种振动全部都传给机床的内部。这样，其内源振动体系也能得到相应优化，从而使机床的整体抗干扰能力得到相应的改善。最终使得回转零部件的控制效果更好。

在进行机床的平衡体系的控制中，需要对其零件的误差变化进行相应的冲击控制。譬如机床在磨削时，电动机或者皮带轮出现不平衡现象，其机床运行的稳定性也会受到显著影响。同时，机床的稳定性也会逐渐地发生变化。这样，在综合性的治理下，其机床的性质也会逐渐地发生变化。在多层次的振动控制中，其设备的控制体系也能在振动中得到相应的改善。最终使得各个机床的零件能够得到相应的协调，使得机床的振动能够得到良好的控制。1.3 自激振动

从自激振动的体系上来看，其在周期性的外力作用下，整体的内部体系还未能得到全面改善。因此，在进行内部的控制中，其外界的控制因素也会发生相应改变。在自激的振动中，其外界的压力也会逐步降低。这样，在进行机床的整体磨削中，其砂轮的控制效果也会更加显著。从而使得自激振动在进行工件的摩擦中发生一定的性质变化。在机床的性质选择上，也能根据不符合标准的摩擦体系进行结构性的控制，最终使刀具的刚性需求发生一定改变，使得几何角度的偏置体系也发生相应的改变。一般情况下，其自激振动主要表现在以下2个方面。

（1）在机床的持续性运动过程中，其整体的激发振动的效果会更加明显。同时，由于机械本源的抗拒，会使得自激振动发生停止。这样，在能量的整体补充中，其干扰的能力会发生一定的改变。同时，在进行机理有效性的控制中，其机床同样会具备一定的再生功能。

（2）当机床在整体的运动中，其整体的能量变化也会发生多层面的变化。因此，在进行自振体系的控制中，需要对其设备的变化情况进行控制。在自激振动的多重作用下，其部件的切削厚度就会产生变化，造成机床切削力周期性发生变化，最终使得机床的振动影响扩大。

2 机床发生振动防治措施

机床的整体振动危害较大，所以需要从多个方面对机床的体系进行相应控制，以降低振动的影响。同时，对于机床的振动来源需要根据其整体的应力变化进行综合性的体系控制。在进行外力冲击的情况下，其机床的整体加工也会逐渐降低。因此，在进行多层面的体系控制中，同时为了能够使得其整体的控制效果更佳，在进行主体的控制中，需要根据机床的变化情况，让受迫的振动情况进行整体的自激防控。这样，在多个防控层面的持续作用下，其机床的振动及防治效果才能更加显著。

2.1 受迫振动的防治措施

受迫振动产生的原因很简单，就是外界周期性干扰力对其产生作用而引起的，所以，要根除或者减小机床在运行中所产生的受迫振动，应该找出对机床产生作用的振源，然后对振源进行分析研究，从而制定相应的措施加以防治。

（1）首先，在主体的防御中，需要对其电子转盘的变化进行集中性的控制。其转速应当控制在600 r/min以上。同时，在装置的自平衡控制上，其新的砂轮也能在修正的过程中进行二次平衡的实验。这样，在提升齿轮工作的平稳性的同时，需要对其周期性的变化进行振动的冲击控制。这样，机床的振动幅度会在一定程度上缩减。最后，采用精密加工的工艺技术手段使得主体加工的机床结构层次更加清晰。在进行工作及加工中的效果也会更为明显。

（2）调整振源频率。一般在进行振动的过程中，都会有一个频率源。因此，当其产生一定的频率组的变化时。可以对其系统的固有频率进行趋近值的控制。这样，在多组频率体系的持续作用下，其共振体系也会更加明显，在数值的调整上，会具有一定等层次的数据变化。这样，通过电机数值的改变，使得其机床的振动效果更加明显。

2.2 采取隔振措施

为了使整体隔震效果更加显著，在控制过程中需要对电机的旋转因素进行明显控制。同时，还要降低机床的整体震动。尤其是在柔性链接过程中，需要将电机与本身的振动相互分离，使振动器的控制效果更加明显。这样，当机床发生振动时，其冲击槽的控制效果也会更加明显。尤其是在安装厚度及橡皮胶的体系维护上，需要对机床进行隔离。也可以通过防振沟隔开机床基础与地面的联系，这样能有效预防机床周边的振源通过地面和基础影响到机床。在最后阶段，还要对三角皮带拉力进行适当调整，合理的皮带长度能避免皮带的扰动影响。

2.3 加强机械手的运动协调性

整体上说，机械手也是加强机械体系全面运动的重要指标。在性机械手的控制中，需要对其整体变化进行全面控制。但由于机床有一定的复杂性，因此在使用中需要全面协调其机械手的体系结构。

选择机械手时，分由于机械手能实现的主要功能有手臂的上下、左右移动，机械手的夹紧、放松，所以采用普通的机械手。

3 机床的振动及防治措施的案例分析

3.1 机床的主要型号及功能特点

CA6140型卧式机床中主参数的折算值为40（折算系数是1/10），其主参数表示在床身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400 mm。

机械手有启动、上下左右移动、抓紧和放松的功能：启动和停止由工作人员手动控制，移动和抓放可预先编好程序，启动后按程序工作。在工作过程中，机械手按照流程向下移动、夹紧、向上移动、向右移动、再向下移动，放松再返回原点。工作人员按下启动按钮，按照图1的机械手运动。依据要求机械手有手动式、自动式、回原点式3种动作形式。在自动式中，又可分为单步、单周期和持续动作3种动作形式。行程开关限制机械手的上下左右移动。

从图1可以看出，机械手在进行主体性应用中，需要对其工件进行全面加工。同时，在主体结构的应用加工中，还要对其进行性质分析。这样，在运动过程中就能较好地达到振动平衡，从而降低机床的振动影响。

3.2 机床振动带来的影响

在进行工件的加工中，机床出现振动现象的主要原因是再生颤振。由机床刀具工件组成的加工系统是耗散系统，从而使得自动化运行失灵，只能完成手动性的零件加工。在这种方式下，机械手的下移、上移、右移、左移、夹紧、放松有6个按钮。当按下上移按钮时，机械手通过第一个电机的正转向上移动碰到上限位开关后停止。按下下移按钮时，机械手通过第一个电机的反转向下移动碰到下限位开关停止。按下左移按钮时，机械手通过第二个电机正转向左移动碰到左限位开关后停止。按下右移按钮时，机械手通过第二个电机反转向右移动碰到右限位开关后停止。按夹紧按钮，机械手做夹紧动作，按放松按钮，机械手做放松动作。

图1 CA6140型卧式机床

3.3 机床振动的控制

在上次切削中，由于振动的原因残留在加工表面的波纹，下次切削波纹时切削力会发生变化。切削过程中，切削系统由刀具和工件的作用力，与系统自身的位移延时反馈产生自激颤振。机械手从起始位置，机械手开始工作。在单步工作方式下，机械手在原点位置开始以自动循环的工序，当按一次启动按钮，机械手做一步动作自动停止。在连续工作时，按下启动按钮，机械手按照“下移→夹物件（延时3 s）→上移→右移→下移→松开物件（延时3 s）→上移→左移”的顺序从左向右依次循环传送物件。当按下停止按钮时，机械手保持当前的状态。重新按下启动时，机械手继续执行当前动作。

4 结语

机床的振动防治工作十分重要，能够使机床的整体加工效率得到相应提高。同时，对于机械手的整体变化情况，其需要根据机床振动的体系层进行剖析。但是，在防治机床的振动中，还需要从实际出发，对多种不同的振动方式进行全面控制，如采用多种隔振措施、调整机床的运动方式等，从而使机床的振动防治效果更加明著。

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