机械加工中的振动消除与利用方法探析

（黑龙江广播电视大学富拉尔基分校 黑龙江齐齐哈尔 161042）

在机械加工中往往会受到振动的负面影响。如果有振动，工件将相对于刀具发生偏移，产品的表面将产生振动痕迹。如果振动剧烈，产品质量大幅度的下滑。振动将导致加工系统不断受到工件的反作用力，导致刀具磨损或边缘塌陷，损坏机器的加工系统，严重的将会导致机械本身以及机械加工系统不能正常工作。但是，在工件的加工过程中，振动带来的并不全是负面影响，它也能带来一定的积极作用。例如，振动和超声波处理可以促进加工。因此，有必要对加工过程中产生振动的原因进行分析，对振动进行控制和利用。

一、振动的类型及原因

在机械加工过程中，通常以自由振动、自激振动、强迫振动等三种，下面将对这三种振动进行认识以及对其产生原因进行分析。

1.自由振动

自由振动的含义是如果系统中的外力消失，机器本身的衰减运动称为自由振动。自由振动产生的原因是由于加工系统受到外部系统、机床驱动系统的非周期性影响、工件加工的冲击等力的影响，使系统本身产生不平衡的振动，需要依靠机床的在一定时间内进行弹性恢复，像这样的产生的振动就是自由振动。自由振动的频率与系统本身的频率一直，但是一旦产生只有振动过后，系统就会产生阻碍震动的力，这个阻碍力会使自由振动的现象慢慢消退，甚至完全消失。

2.自激振动

自激振动是在机床加工过程中由振动本身引起的。切削力的周期发生变化，由此产生的切削力对系统产生反应，这补充了系统因为阻尼效应下降而产生的能力，从而允许系统的振动得到维持和增强。在加工过程中，自激振动主要是高频强振动，这会降低工件的表面质量，严重影响机床的生产效率。在磨削过程中，砂轮与磨钝之间的振动就属于自激振动。自激振动是不衰减的，自激振动的频率由系统的固有参数决定性；将系统的振动能量与阻尼耗能相比，所得的比值决定了由振动过程本身和反馈引导产生的自激振动的大小，也就是说，一旦系统停止加工，自己振动也将会消失。

3.强迫振动

强迫振动主要是由外部周期性扰动引起的。其出现的原因是：在切削过程中，由于机床某些零件的施工精度不高，当机床工作时，会出现不均匀性，导致振动的出现，这中振动还会在刀具的背面出现，这是因为每个工具都有其独特的边缘高度，这会在加工过程中引起振动。如果存在工件表面不连续，硬度和软度不一致的情况，也会在加工过程中也会引起振动。同时，机器在工作过程中优势也会受到系统外部因素的影响而产生振动。

二、振动消除的方法

在本文中提到自由振动，它的存在是不可避免的，但同时它也很容易呗阻力所消除。所以在实际操作中更多的对自激动振动进行消除、对强迫振动进行减弱。

1.消除自激振动的方法

在进行自激振动消除时，主要有以下三个具体的方法，分别是合理的、科学的选择切削过程中的参数；加强系统本身的抗振性；添加消振装置。切削速度在20-60m/min之外，可以有效的减弱其振幅。另外进给量与振幅惩罚比，背刀量和振幅成正比，所以在实际操作中要根据实际情况来选择合适的参数。加强系统本身的抗性可以使振动消除或减弱。所以可以对机床的刚性性能进行改进，同时还可以合理的安排系统部件之间的固有频率。在系统中适当的加入吸振器这种消振装置来有效的消除系统中的振动。

2.减少强迫振动的方法

强迫振动在机械加工中带来的影响也是很严重的，它的减弱方法主要有三，分别是消除或减弱激振力；激振力频率不要与系统固有频率相同；采用隔振手段。这三个方面的使用能够在很大程度上降低系统的强迫振动，而同时由于橡胶等材料的使用又可以很好的减少强迫振动的振幅和传播，将其影响有效的降低。

三、机械加工中振动的利用

振动切削是利用振动的最简单、效果最好的应用方法，可以提高零件的表面质量。振动切削是指合理地改变工件之间的时空条件，从而改变切削原理，使切削力和切削热得到有效的降低，进而提高切削质量。振动可以在很短的时间里完成切削加工的切入和切出。由于时间短，刀具在工件未振动时就已经离开，有效的降低误差。

通过改变切削速度也可实现振动的利用，这样可以使切削速度更有规律，从而使工件的表面质量得到提升。振动切削试验表明，如果刀具符合正弦定律，在待加工工件表面会形成细小的切削痕迹，因此在零件加工过程中在表面产生的油膜而大大提高零件的耐磨性。

四、结语

在机械加工中，振动是不可避免的，那么就应该对振动进行更加清晰地认识和理解，这样才可以在机械加工中更好的避免因振动带来的不利影响，同时更方便人们对震动的利用。本文对振动的影响和利用方法进行了浅谈。