机械加工过程中机械振动的原因及对策探讨

白向龙

（大庆油田工程建设有限公司，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

随着我国社会经济的快速进步以及科学技术水平的不断提升，整个机械行业取得了巨大的进步，而社会对于机械加工精度的要求也在不断提升。在实际进行机械加工的过程中，机械加工精度会受到机械振动的直接影响。鉴于此，为了充分保障机械产品的加工精度，非常有必要针对机械振动产生原因及控制措施进行探讨。

1 机械加工过程中机械振动的原因及对策

1.1 自由振动

1.1.1 自由振动产生原因

自由振动主要是由于机械系统自身重量以及弹力等各种因素影响下而产生的一种振动形式，自由振动并不是因为外力干扰而产生。例如，机械加工过程中所产生的简谐振动，其内耗以及阻尼完全属于机械系统本身的一个组成部分，由此可以知道，在机械加工过程中主要是惯性或者是弹性元件才能够引起自由振动。

1.1.2 自由振动控制措施

机械加工过程中不可避免的都会出现自由振动，而且自由振动并不是用外力干扰而产生，自由振动本身的损伤相对比较小，在一些情况下完全可以将其忽略。但是为了能够充分保障机械加工精度，机械加工人员必须要针对阻尼元件以及弹性元件的性能进行及时优化，以此来进一步强化机械系统本身质量，并最大程度实现对自由振动的规避。

1.2 强迫振动

1.2.1 产生强迫振动的研究分析

强迫振动通常情况下也被称为是受迫振动，强迫振动是机械加工过程中非常常见的一种振动类型，其主要是在外界的干扰下产生，强迫振动具有持续性的特点。机械加工过程中所产生的强迫振动主要有稳定振动以及瞬态振动等两种形式[1]：（1）稳定振动的产生需要外界能量不断补充，在此情况下才能保持同等振幅的连续性振动过程；（2）瞬态振动主要指的是在整个机械加工过程中，机械系统在某一个时间节点产生变化的情况下而出现的一种持续性相对较短的这种形式。

机械系统本身在受到内部或者是外部周期性激振力的影响下就会产生强迫振动。而通常情况下有以下几种原因会导致出现激振力。

（1）外部振源：机械加工过程中冲压设施等装置在工作过程中会通过地基持续性的传出非常强烈的振动，在这种情况下就会产生频率呈现出整倍数的强迫症中；

（2）不均匀切削：机械加工切削属于一种间歇性的加工过程，在针对不具备连续性的键槽表面进行铣削、车削或者拉削的过程中，由于切削过程切削力是一个周期性的变化过程，由此就会引发比较强烈的强迫振动；

（3）机床传动误差：机床的液压系统在传动的过程中，皮带接缝、由业脉动、轴承滚动体尺寸差等相关因素都会进一步引发强迫振动，此外，在机床装配过程中会应用到传动齿轮，如果提安装装配存在误差，也会导致出现严重的强迫症状；

（4）不平衡高速回转：机床在加工过程中通常情况下会存在带轮、卡盘、工件、磨床砂轮、主轴处在高速回转状态下的零件，而如果这些零件出现不平衡状态，就会产生一个离心惯性力，在此作用下也会导致出现强迫振动[2]。

1.2.2 强迫振动控制措施

机械加工过程中要想实现对强迫振动的有效控制，首先就必须要快速找出振源，在此基础上来采取有针对性的应对措施。

降低或者是消除振源激振力：在实际进行机械加工的过程中，针对转速超过600转/min的零部件，操作人员必须要及时做好转速平衡，这主要是因为，一旦这部分零部件在机械加工过程中分布了处在不均匀状态下的沙粒或者是产生了表面不均衡的某种现象，就会导致主轴发生振动。针对这种情况，操作人员必须要及时的更换砂轮，并做好两次平衡，也就是要针对修整前以及修整后进行平衡。另外，企业必须还要大力引进新技术来有效提升齿轮的安装精度以及制造精度，让其能够在机械加工过程中保持平稳状态，这样可能最大程度减少机械加工过程中所产生的振动，并将机械加工过程中产生的噪音降到最低程度。

最大程度避免共振现象发生：（1）针对共振现象可以通过有效提升机械系统本身固有频率和刚度来进行解决，而在实际机械加工过程中可以通过进一步提升机械系统的接触刚度，有效消除机械系统间隙，进一步提升接触表面精度，并最大程度控制接触表面粗糙度来实现；（2）为了能够将共振区进行最大程度规避，在机械加工过程中可以通过及时更换电动机转速以及进一步改变主轴转速来实现；

（3）进行隔振。为了有效避免在机械加工过程中相邻设备的振源通过地基传递到加工设备上，从而引发振动，可以充分利用构建防振沟来有效隔离地面以及设备；针对机械系统的液压部分以及机床本身进行有效隔离；针对液压部件在换向过程中所产生的巨大冲击力，可以充分利用液压缓冲设备进行有效解决。

1.3 自激振动

1.3.1 产生自激振动的原因

（1）自激振动在机械加成功过程中不会受到外力的干扰，其主要是机械系统在加工过程中本身所产生的，自激振动属于一种非线性的振动，而且具有较稳定的周期性；

（2）在机械加工过程中如果切削层刀具前角、横截面积在产生变化的情况下，或者是横截面上产生积削瘤的情况下就会引发自激振动；

（3）切屑和刀具之间、工件和刀具在机械加工过程中不可避免的会产生一定的摩擦力，由此也会引发自激振动[3]。

如果刀具安装过程中刚性相对较差，由此就会导致机械加工过程中刀杆出现明显颤动，从而引发自激振动。

1.3.2 自激振动控制措施

（1）合理调整振型刚度比：不同加工材料阻尼会存在较大差异，因此针对机床立柱以及床身等一些支撑件通常情况下会利用铸铁进行制造，以此来有效抑制自激振动。另外还可以通过有效提升机械系统刚度来有效抑制自激振动；

（2）科学选择切削用量：切削速度会对刀具使用寿命产生巨大影响，因此在加工过程中针对不同加工工件需要合理的控制切削速度。另外，还可以充分结合切削内容来合理选择几何角度，保证切削加工的稳定性。

2 结束语

综上所述，机械振动是机械加工中不可避免的一个问题，因此应该针对振动原因进行深入分析，并采取有针对性措施进行控制，这样才能最大程度降低其危害。