机械加工过程中机械振动的成因及解决方案探讨分析

机械加工过程中机械振动的成因及解决方案探讨分析

问仕威

（西安建筑科技大学陕西西安710000）

摘要：随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。在机械加工过程中，机械振动是普遍存在的，其产生的原因是多方面作用的结果。机械振动不仅会降低机械加工的速率，而且会影响被加工零件的质量，造成生产浪费，危害巨大。因此，要针对机械加工的不同类型，分析振动现象及其产生的原因，采用科学的措施来解决机械振动，提升生产效率和质量。

关键词：机械加工过程；机械振动；成因；解决措施

随着经济的发展，我国数控技术的发展如春笋破土一般迅速。在机械生产过程中得到了非常广泛的应用大大提高了加工效率，使我国制造业的发展提供了便利的条件。然而机械加工过程中机械振动的问题需要解决，因为机械振动频率会造成加工产品的精度。因此针对机械加工中的振动现象必须引起足够的重视,提高产品加工的精密度和准确度,减少机械加工过程中机械的振动频率是机械加工作业需要解决的问题之一。

1.机械加工进程中机械振动的成因和其特点

1.1自由振动出现成因

首先，在机械加工进程中，道具反复运动会增加加工件切削力效果，在其出现转变时，机械加工进程中出现振动情况。其次，在实施机械加工时，相关设施被外力所左右，进而为其带来不小冲击，导致自由振动。机械加工进程中自由振动情况的出现通常是因为力效果，但在自由振动进程中并未增强外力，所以这一情况会因为阻力出现而渐渐削弱。不难发现，自由振动为机械加工进程制造的干扰不易去除，但其确是引发自激振动的一个核心因素，在相应条件中加工进程会发生自激振动情况，严重影响加工件品质。

1.2强迫振动出现成因

首先，因为离心惯性力干扰。在机械加工进程中，皮带轮、部分回转工件、转轴在加工进程中会因为机械加工速度较大，致使其发生不均衡情况，进而出现离心力，其的出现是导致强迫振动出现的关键因素，振动频次和遭受向心力影响的工件转速几乎无异。其次，若机械自身存在不足，会致使强迫振动出现，往往和机械设施里旋转要件有关联，在其存在尺寸差错时，会致使各个要件间贴合不密切，进而在加工进程中丧失平衡，备受离心力影响，从而形成强迫振动。

1.3自激振动出现成因

这一情况出现频率较多而且是一种十分猛烈的振动。引发自激振动出现的因素有很多。比如：加工材质硬度散布不均衡，加工余量转变等要素导致体系振动，而在此基础上还会致使道具和加工件间地点发生迁移，进而形成切削力，出现自激振动。

2.完善机械振动的有效策略

2.1减少强迫振动的措施

强迫振动产生的原因主要是各零件受到离心力有关，振动的频率与受到的干扰力的频率处在同一水平，因此应该通过找出强迫振动源来消除振动。可从以下几个方面进行强迫振动的消除：第一，减小激振力。激振力的产生将对机械加工过程造成不利影响，而激振力的产生是由于机械加工过程中部分零件由于运转不平衡产生的，因此减少激振力的关键在于减少回转零件的不平衡现象，从而减少离心惯性力的作用。第二，传动装置的稳定性的提高也有利于降低强迫振动现象。通过使用斜齿轮，并且在主轴上安装相应的设备使传动装置与动力源脱离能有效实现传动装置的稳定性。第三，强迫振动的频率与回转工件的频率基本一致，因此可以通过降低振源频率的措施实现强迫振动现象的减少。控制振源频率的措施主要包括以下几个方面：首先，应该使强迫振动的频率与加工系统的固有频率有效分隔开，以免发生共振现象，可以通过调节激振力频率来实现这一目标；其次，机械加工过程中加工系统的固有频率可以在进行加工设备设计时有效调整，以便使加工系统的各零件频率与强迫振动源的频率存在较大差异，从而降低了加工过程中强迫振动现象的产生；再次，机械加工过程中如果各零件之间存在间隙，将导致零件在加工过程中出现不平衡的现象，由此会造成离心力的产生，并导致强迫振动现象的发生。因此通过调节各零件之间的间隙能有效减少振动现象，并且使加工系统的频率与机械设备的固有频率分隔开；最后，调节加工系统的运动参数，能有效改变加工系统的频率从而与强迫振动的频率区分开，从而有效避免共振现象的产生。

2.2解决自激振动的相关措施

解决自激振动要注重从源头解决，综合考虑其振动频率和性质等因素，对振源进行逐一排除，找准振源才能做到有的放矢，但由于其与系统工艺有很大的关联度，因此也加大了诊断的难度。对于振源的检查，可以从以下2方面入手：①如果是由于工艺系统内部所产生的振动，可将机床内部的各零件进行空转，查找振源；②一般来说，高危元器件和运动部件成为振源的可能性比较大，因此，要强化对其的评估，结合相关参数来确定振源。通常来说，可以实行以下3种措施解决自激振动。

（1）对刀具的几何参数进行科学选取。自激振动的主要原因之一，即刀具和工件所产生的作用力，因此，要解决自激振动，首先应科学选择刀具的几何参数。如，在加工过程中，刀具前角及其主偏角对自激振动的产生影响最为显著，主偏角和前角如果均比较大，则振幅会有所减小;反之，会加大振幅。因而，在实际进行切削工作时，要加大主偏角和前角，同时，尽可能减少后角，解决自激振动。

（2）对切削用量做合理选用。切削用量主要包含以下方面：

即切削速度、进给量和切削深度。这三个参数都对自激振动产生巨大影响，任何一个参数的增加，都可以提高生产率，但是在增大某一参数的同时，要注重减小另外两个参数，否则会加大自激振动。在加工过程中，可以加大对进给量的选用，减小切削深度，解决自激振动问题。

2.3自激机械振动解决措施

针对机械加工中的自激振动，需要对其振动的幅度、影响的范围与振动产生的性质进行准确的判断，这样才可以有效的解决问题。具体的措施有：首先，对振源进行确定。针对自激振动现象的发生，对机床中的零部件进行空转试验，找到振源的位置，并对相应的零部件进行检查，同时还要综合外力作用与参数等情况进行综合的判断。其次，选择合适的刀具，对刀具的参数进行确定。确保刀具与零部件之间的关系，对刀具参数进行合理的配置，能够有效的降低自激振动的产生。最后，对切削的用量进行明确，并且对切削的深度与速度等参数进行有效的调试，这样可以提高机械加工的整体效率。另外，自激振动与机械自身也有一定的联系，提高机械的刚度，也能够有效的提高自激振动的高强度。

结语

机械在进行加工过程中，导致机械振动的原因比较多，同时振动现象也分为强迫振动、自激振动以及自由振动。所以如果技术人员想要有效的减轻机械振动现象，就应该具体根据振动的主要特点找出导致振动的主要原因。这就需要技术人员拥有一定的专业知识以及实际操作能力，技术人员应该在实践过程中不断提高自己的综合素养。与此同时，技术人员还应该有效的安排机械中的各个零件的具体位置，应该结合机械的运转原理。只有准确的找出其导致振动的具体原因，进行专业的针对性解决，才能够提高机械的工作效率以及工作的质量。

参考文献

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[4]史功赫,刘贵强，韩文达,毛莹晶.刘春德.浅谈机械加工过程中的振动[J].科技资讯，2011，05：126.

作者简介

问仕威（2000-），男，汉族，山西省太原市人，西安建筑科技大学机电工程学院机械类专业，研究方向：机械电子融合。