机械加工过程中机械振动的成因及解决措施探讨

杨普庶 韩刚毅 李志勇

摘 要：机械加工是我国工业化发展中的重要组成部分。但是在机械加工过程中会产生不同程度的机械振动，它会带来许多负面的影响。比如在一定程度上会严重影响工件的加工质量，制约着产品的使用寿命，也在很大程度上影响着生产效率，最终会严重影响企业的生产成本等等，这些问题都会严重制约企业的机械加工程度。本文主要对在机械加工过程中产生机械振动的成因和有效的解决措施做具体分析，通过不断改变工件的质量，对提高加工效率具有非常重要的作用和意义.

关键词：机械加工 ；机械振动 ；成因 ；解决措施

随着科技的不断进步，数字化控制技术在机械加工中产生了重要的作用。但是在机械加工的过程中会产生不同程度的机械振动，机械振动的产生会严重影响工件表面的粗糙度，在一定的程度上影响着工件的加工质量，最终会影响产品的使用寿命 ；操作者为了控制振动，更好的保证工件质量，会不断减少切削量，这样可以更好提高产品的合格率，但是这样会在一定程度上影响生产效率 ；在加上振动会产生不同程度的噪音，对附近操作者产生严重影响等等。因此这需要我们对机械振动产生的成因进行分析，不断找出有效的解决措施，提高机械加工的程度。

1 机械加工过程中产生机械振动的成因

在机械加工的过程中一般产生的机械振动分为三种，分别为自由振动、强迫振动和自激振动，这三种振动对机械加工都产生一定的影响，以下将对这三种振动的成因做具体分析。

1.1自由振动的成因

在机械加工的过程中，一般自由振动产生的原因可以分为两种情况，一是机械在加工的过程中，对于切削力来说并没有一个恒定的值，切削力会发生骤然的变化，这种骤然的变化就会产生自由振动；是受到外界的影响，外界的冲击力会对设备的运转产生不稳定性，这种不稳定性的运转就会产生振动。所以对于自由振动来说产生的原因是由系统自身所决定的。

1.2强迫振动的成因

强迫振动作为机械加工过程中产生的最主要的振动，对于强迫振动的成因来说一般分为两个因素的影响，一个是外部因素，另一个是内部因素。而内部因素作为最主要的影响因素，主要成因是（1）对于机床的加工在整体上会存在不平衡的因素，而整体的离心力就会成为一个具有周期性特点的作用力，在这种情况下就会发生皮带、卡盘和电机回转不平衡的产生。（2）机床传动性的零件一般会存在一些缺陷，就会引起强迫振动的产生。（3）在切削过程中的不均匀性，这也会引起强迫振动的产生。

从外部因素来说，地基的振动会产生强迫振动的发生，这种情况下会出现在冲压机械的过程中，剧烈的地基振动导致强迫振动，这种强迫振动的产生对于机械的设备和加工工件的影响是非常大的.

1.3自激振动的成因

在机械加工的过程中还会产生一种振动那就是自激振动。主要的产生原因是（1）在进行切削加工的过程中，会由于工件与刀具、刀具与产生的切削之间存在的摩擦力，这种摩擦力很容易引起自激振动的产生。（2）对于工件的材料来说，往往会存在一些不均匀性的特质，这种不均匀性就会对软硬程度造成影响，就会使刀具出现崩刀的现象，出现这种崩刀现象就会引发自激振动。（3）对于刀具来说，也有可能引发自激振动的产生，一般刀具在安装过程中会出现刚性差的问题，这就会引发刀杆的振动，通过刀杆的振动就会产生自激振动。（4）细长轴也会引发自激振动的产生。一般细长轴的刚性比较差，机械在对细长轴加工的过程中，容易造成在工件的表面形成锥度或者波纹，这就能够引发自激振动的产生。（5）对于机械中产生机械瘤来说，会引发不稳定性，会造成时有时无的现象产生，再加上切削层的表面面积和刀具的前角不具有恒定性，这就很容易产生自激振动。通过以上五项分析出了自激振动产生的原因，要尽快对这种振动加以控制.

2机械加工过程中对机械振动控制的有效措施

以上分析了在機械加工过程中振动产生的三种原因，这三种振动中自由振动相对于其它两种振动来说发生的比例比较低，在短时间内也能够消减和控制，所以对于机械加工的影响不是很大，以下将主要对强迫振动和自激振动这两种振动的方式采取解决措施加以控制，以更好的实现机械加工的稳定性。

2.1强迫振动的控制措施

对于强迫振动的控制主要采取三种控制的方式。（1）强迫振动的主要成因是受到外部环境的影响。在对外部环境的控制中，首先对引发外部振动的源头进行控制，对于转速要求比较高的加工工具，在使用之前就需要进行平衡性的检测。比如砂轮，就是一种高速旋转的零部件，在高速旋转的过程中会严重加剧磨损力，砂轮的自身特点就会在使用过程中产生振动，所以这就需要在使用之前进行检测，通过有效的检测避免振动，使其增加稳定性。（2）要进行严格预防共振的产生。共振现象是振动频率相同或者相近的两个振动系统，在振动的过程中是相互依存的，这会不断造成振幅的叠加，通过这种叠加造成进一步破坏的产生。为了更好的避免共振现象的产生，最有效的解决措施就是不断避免相邻两个机器的振动频率，对于振动频率要做出相应的调整，比如提高结合面的平整度、改变发动机的转速等等，都可以规避或者降低机械振动的产生。（3）控制强迫振动最有效的方法是使用减振的装置和采用一定的隔振措施。减振装置能够达到消耗和吸收振动的能量，从而达到减振的目的。隔振装置也能够达到控制振动的目的，其工作原理是将振源和需要防振的机床间进行分隔，不断吸收振动能量，从而达到控制振动的目的。

2.2自激振动的控制措施

对于自激振动来说，是机械加工过程中产生振动的主要原因，约占到三种振动的65% 左右，所以对于自激振动的控制非常必要。对于自激振动的控制措施，首先需要选取合适的刀具，振动的产生和刀具的几何参数的选取是密不可分的。对于刀具来说，其刀具的前角和主偏角，与振动的强烈程度呈现着反比例和正比例的关系。在机床切削的过程中，要选取合适的切削量，这样可以在最大程度上控制振动 ；其次是不断加强对工艺系统抗振性的推敲，可以采取减少轴承的间隙和施加合适的预紧力等措施来进行控制，从而达到有效控制振动的作用。

3结语：

在机械加工的过程中会经常出现机械振动，机械振动一般分为自由振动、强迫振动和自激振动三种，对这三种振动采取有效的措施加以解决，从而更好的提高机械工件的加工质量和加工的效率。

参考文献：

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