机械加工中振动的产生机理以及防治措施
一、机械加工过程中振动的危害
振动会在工件加工表面出现振纹,降低了工件的加工精度和表面质量,低频振动时会产生波度;
振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损;
振动使机床夹具连接部分松动,影响运动副的工作性能,并导致机床丧失精度;
产生噪声污染,危害操作者健康;
影响生产效率;
二、机械加工过程中振动的类型
机械加工过程中振动的类型:自由振动、强迫振动、自激振动。
1.自由振动
工艺系统受到初始干扰力而破坏了其平衡状态后,系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。由于系统中存在阻尼,自由振动将逐渐衰弱,对加工影响不大。
2.强迫振动
由稳定的外界周期性的干扰力(激振力)作用引起;
除了力之外,凡是随时间变化的位移、速度和加速度,也可以激起系统的振动;
强迫振动振源:机外+机内。
机外:其他机床、锻锤、火车、卡车等通过地基把振动传给机床
机内:
1)回转零部件质量的不平衡(旋转零件的质量偏心)
2)机床传动件的制造误差和缺陷(如齿轮啮合时的冲击、皮带轮圆度误差及皮带厚度不均引起的张力变化,滚动轴承的套圈和滚子尺寸及形状误差)
3)切削过程中的冲击(如往复部件的冲击;液压传动系统的压力脉动;断续切削时的冲击振动)
强迫振动的特征:
频率特征:与干扰力的频率相同,或是干扰力频率整倍数
幅值特征:与干扰力幅值、工艺系统动态特性有关。当干扰力频率接近或等于工艺系统某一固有频率时,产生共振
相角特征:强迫振动位移的变化在相位上滞后干扰力一个φ角,其值与系统的动态特性及干扰力频率有关
强迫振动的运动方程:
图示:内圆磨削振动系统
a) 模型示意图 b)动力学模型c)受力图
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