机械加工的受迫振动

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机械加工过程中，工艺系统常常会发生振动，即在工件和刀具的切削刃之间，除了名义上的切削运动外，还会出现一种周期性的相对运动。产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，从而使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，频率低时产生波度，频率高时产生微观不平度。

想要减少机械加工中的受迫振动，首先应该了解受迫振动产生的原因及减少的方法。

受迫振动产生的原因

机械加工中的受迫振功，是一种由工艺系统内部或外部周期交变的激振力（即振源）作用下引起的振动，主要来自以下几方面：

  · 机床上高速回转零件的不平衡：机床上高速回转的零件较多，如电动机转子、带轮、主轴、卡盘和工件、磨床的砂轮等，由于不平衡而产生激振力F（即离心惯性力）。

  · 机床传动系统中的误差：机床传动系统中的齿轮，由于制造和装配误差而产生周期性的激振力。此外，皮带接缝、轴承滚动体尺寸差和液压传动中油液脉动等各种因素，均可能引起工艺系统受迫振动。

  · 切削过程本身的不均匀性：切削过程的间歇特性，如铣削、拉削及车削带有键槽的断续表面等，由于间歇切削而引起切削力的周期性变化，从而激起振动。

  · 外部振源：由邻近设备（如冲压设备、龙门刨等）工作时的强烈振动通过地基传来，使工艺系统产生相同（或整倍数）频率的受迫振动。

减少受迫振动的途径

受迫振动是由于外界周期性干扰力引起的，因此为了消除受迫振动，应先找出振源，然后采取适应的措施加以控制。

  · 采用隔振措施：如使机床的电机与床身采用柔性联接以隔离电机本身的振动，把液压部分与机床分开，采用液压缓冲装置以减少部件换向时的冲击，采用厚橡皮、木材将机床与地基隔离，用防振沟隔开设备的基础和地面的联系，以防止周围的振源通过地面和基础传给机床等。

  · 避免激振力的频率与系统的固有频率接近，以防止共振：如采取更换电动机的转速或改变主轴的转速来避开共振区，用提高接触面精度、降低结合面的粗糙度、消除间隙、提高接触刚度等方法，来提高系统的刚度和固有频率。

  · 减小或消除振源的激振力：对转速在600r/min以上的零件必须经过平衡，特别是高速旋转的零件（如砂轮），因其本身砂粒的分布不均匀和工作时表面磨损不均匀等原因，容易造成主轴的振动。因此，对于新换的砂轮必须进行修整前和修整后的两次平衡。提高齿轮的制造精度和装配精度，特别是提高齿轮的工作平稳性精度，从而减少因周期性的冲击而引起的振动，并可减少噪声。提高滚动轴承的制造和装配精度，以减少因滚动轴承的缺陷而引起的振动。可选用长短一致、厚薄均匀的传动带。

来源：非标加工微信公众号，文章摘编自《浅析机械加工过程中机械振动的成因及处理方法》，作者：承碧华。