数控机床摩擦自激振动研究

周汇洋

（湖北文理学院理工学院，湖北 襄阳441000）

在数控机床的工作过程中，不同坐标轴的低速进给系统若想实现平稳的运行，必须确保数控机床相关零配件的紧密度符合标准，只有这样才能实现数控机床运行质量的提升和运行效率的保障。同时，在数控机床技术不断发展和成熟的背景下，数控机床的进给系统和伺服系统对于高精密度的零配件要求也更加全面，这就导致现阶段部分数控机床在实际应用过程中，由于数控机床的进给速度与零配件精密度存在偏差，从而使数控机床在运行过程中出现了摩擦自激振动的现象。这一现象的发生会导致数控机床的切削能力降低，且会加快数控机床各个零配件的磨损速度，同时会影响工作开展的效率和生产的进度。为寻求有效解决数控机床摩擦自激振动问题的方法，文章从如何实现负阻尼的消除方面及如何实现对数控机床机械运动功能的优化方面入手作重点阐述，希望以此有效解决数控机床的摩擦自激振动问题，进而提升数控机床工作的连续性及数控机床进给系统和伺服系统的准确性和实效性[1]。

1 摩擦自激振动概述

自激振动在自然界和生活中是很常见的。例如，树梢在狂风中呼啸，提琴奏出悠扬的小夜曲，自来水管突如其来的喘振，夜深人静时听到墙上老式挂钟持续地发出滴答的摆动声，这些无不是各式各样的自激振动。用车、铣、刨、磨等机床加工时，如果摩擦和振动存在问题，刀具产生的自激振动会在工件表面上制造波浪式的纹路，严重影响零件加工的光洁度和机床的寿命。因此，自激振动是一种相当普遍的现象。自激振动的发生需要两个条件：1）系统在平衡点附近的不稳定性；2）迫使系统的工作点略微偏离平衡点的外界扰动。由此可见，自激振动并非不需要外界的激励[2]。

从物理学的原理分析，摩擦自激振动属于物理中的摩擦振动作用。在数控机床的进给系统中，通过设备之间的摩擦，能够实现对滑动导轨动静摩擦系数差的有效判断。在这一背景下，数控机床的阻尼必然会受到一定的影响，进而产生摩擦自激振动。从爬行现象来分析，数控机床的进给系统就是一个稳定整个数控机床运行体系的载体，在数控机床的运行过程中，设备运动所产生的摩擦力会对工作台的运动速度造成一定的影响，且两者之间的影响关系是非线性的影响关系。在此，可以将这一非线性的影响关系进行函数算法的求证和分析，以此深入判断和论述数控机床运行系统的可靠性与稳定性，同时有效地解读摩擦自激振动中存在的问题。在非线性的函数运算中，主要指的是对一次谐波的幅值以及输入幅值两者之间关系的有效佐证和对比，将两者之间的关系作为数控机床匀速运动的主要依据，对数控机床的运动速度常数展开分析与研究，从而可以对运动的速度进行变量的分析，以此计算摩擦自激振动的具体状况以及摩擦力下的设备周期性扰动值[3]。

2 数控机床摩擦自激振动的消除方法

2.1 消除负阻尼区

在数控机床处于低速运动的过程中，需要对数控机床的运动特征进行有效分析和判断，同时需要针对数控机床的负阻尼区存在的摩擦自激振动问题展开研究和探索。通过该方法的应用，能够有效地解决数控机床在低速运动过程中出现的摩擦自激振动问题，且有效地消除负阻尼区对摩擦自激振动的干扰和影响。

例如：首先，需要在数控机床的低速运动过程中设计一个正阻尼，然后对该阻尼进行系数的分析与判断，明确系数的具体值，然后再对负阻尼区进行摩擦自激振动问题的查找和消除。通过该方法的应用，能够进一步提升负阻尼区的摩擦自激振动有效性，降低其存在问题的概率。其次，需要对数控机床进行阻尼系数的正确应用，判断与研究摩擦自激振动中存在的问题，了解造成摩擦自激振动问题的主要原因，然后进行问题的消除和干预，以此实现摩擦自激振动能力的提升。

另外，还需要对数控机床摩擦自激振动问题中的励磁系统进行判断与研究，且需要将之作为判断数控机床摩擦自激振动问题的重要板块，通过对励磁系统振动源头的有效判断，实现对振动源头的精准定位，然后根据定位数据对负阻尼区进行运动能量和运动激励的分析与判断，以此保证两者之间的协调性和统一性，提升两者之间的配合性与一致性。只有这样，才能够实现励磁系统在数控机床运动轨迹中的有效应用，且能够对振动源头做精确的定位和设计，以此实现励磁系统对负阻尼区的有效干预和控制。这是消除摩擦自激振动的一个重要手段，同时也是从根本上消除负阻尼区的有效方法。该方法的应用需要与增加正阻尼区配合进行，进一步提升消除摩擦自激振动问题的概率。同时，还需要对自激振动进行函数计算，得出振动的数据和造成振动异常的主要因素，以此确定彻底消除负阻尼区的方法和应用手段，实现励磁电流对数控机床运动结构的有效支撑和帮助。

在分析励磁系统之后，虽然有效解决了数控机床摩擦自激振动问题，且成功消除了负阻尼区，但是还需要特别关注的一个问题，即如何实现对定位励磁系统振动源头的有效控制，通过解释振动源头实现对数控机床摩擦自激振动的相量分析。在此，需要结合相量转换之后的运动能量做有效组合与搭配，然后根据不同的相量大小，针对相量之间的具体差异，对励磁系统以及负阻尼区的消除进行相关数据和参数信息的分配和处理，进而有效消除负阻尼区，有效解决摩擦自激振动问题。

2.2 优化机械运动功能

首先，需要在优化数控机床摩擦自激振动问题的时候，实现对数控机床运动功能的有效调整和干预，以此实现对摩擦自激振动类型的改变。通过该方法的应用，能够让数控机床的摩擦自激振动特征发生相应的变化，且进一步稳定摩擦自激振动的效果。比如，在实际应用过程中，可以在导轨的表面均匀地刷涂一层聚四氯乙烯，有效地加强数控机床摩擦自激振动的效果，且能够改变其摩擦自激振动的特征和方法，进而提升数控机床摩擦自激振动效能，实现摩擦自激振动能力的显著进步。同时，通过该方法的应用，能够有效地从源头上控制数控机床在摩擦自激振动的过程中出现的负阻尼区问题，这对于缓解数控机床的工作压力、提升数控机床的工作质量、提升数控机床摩擦自激振动的稳定性和生产能力有着一定的支撑和帮助作用。

其次，需要在优化数控机床摩擦自激振动问题的时候，对数控机床的各类精密零件设备进行有效的数据计算与调整。通过该方法的应用，统一数控机床的结构性，且能够让数控机床在工作的过程中避免出现共振的现象。这对于延长数控机床的应用寿命，降低数控机床的损坏率和故障率有着一定的帮助，且对于后续的机械运动功能优化也有着重要的支撑和辅助作用。通过对设备中精密仪器数据的计算、调整和控制，能够大大减少不协调振动导致的数控机床摩擦自激振动问题，且减轻导轨的正向运动压力，实现导轨运动质量的提升[4]。

最后，需要对数控机床的机械运动功能进行传统系统的优化和完善，提升数控机床的运动韧性及数控机床摩擦自激振动的刚性。

2.3 其他消除摩擦自激振动的措施

首先，可以从如何减少正向压力N的方面入手，设计消除摩擦自激振动的措施，以此采用各个类型的卸荷装置及相关设备，对机床进行液压卸荷的操作，或者进行机械卸荷的操作，或者进行中心卸荷的操作等。通过该方法的应用，能够有效地从正向压力N降低数控机床的摩擦自激振动频率。

其次，可以结合液体摩擦的方法来有效替代边界摩擦。通过该方法的应用，能够有效实现对机床摩擦自激振动作用的消减。在此，需要关注的问题是，技术人员要结合静压丝杠副、静压导轨等，对油膜支承进行摩擦系数的有效计算和分析。一般情况下，需要将之控制在0.000 5 ～0.001，且需要确保△f≈0。因此，只有在减少△f的同时，才能控制自激摩擦的效果。

最后，可以结合导轨面喷涂的方法，或者是普通导轨防爬油应用的方法对自激摩擦效果进行控制与管理。在此，需要对喷涂当量进行控制，特别是在进行防爬油应用的时候，要明确应用的临界速度，且确保临界速度为vc=0.003 8mm/s。同时，需要确保△f在0 ～0.09。只有这样，才能让导轨喷涂技术的应用和防爬油的应用更加有效。

3 结束语

综上所述，在数控机床的摩擦自激振动问题分析与解决过程中，相关人员必须对数控机床的精密零件相关数据进行有效分析与研究，通过搭配零件的方法实现数控机床运动效能的提升以及运动基础的稳定。另外，还需要对数控机床的摩擦自激振动问题所产生的根本原因展开研究和探索，通过调整正阻尼区的方法、消除负阻尼区的方法、提高运动系统阻尼运动系数的方法等，实现对摩擦自激振动问题的有效解决和处理。同时，在这一环境下，还需要对数控机床的运动质量、摩擦自激振动效果、动静差值以及低速运动的摩擦自激振动需求等做综合性的分析与判断，进而实现对机械运动功能的全面优化和提升。