机械加工过程中机械振动的成因及解决措施

机械加工过程中机械振动的成因及解决措施

新能源发展的电网规划关键技术研究

李亚芬 凌文庭摘要:城市电网的规划设计应考虑到城市发展的根本需求,以实际电力的需求量,合理设计与之相匹配的电网容量大小,在满足城市发展用电需求的同时,确保电网规划设计经济、合理、环保、节约,避免造成能源的浪费。然而,现实中,城市电网规划设计

徐亮 孙跃辉

摘要:我国的机械加工技术和工艺正在不断的发展,技术的进步是在加工精度的提升基础上实现的。但在加工过程中,不论是人工操作的加工方式还是数字自动化的加工方式,在刀具切割工件的时候,加工系统会产生震动,这种振动分为很多种,对加工精度产生的影响也是不同的,在现代化的加工生产过程中,机械振动影响的精度误差已经超过了工件的需求范围,这对机械加工的精度提出了更高的要求。

关键词:机械 加工精度 震动影响

一、机械振动的种类以及现象成因

机械加工产生的振动有很多种,主要分为自激振动、强迫振动、和自由振动三种,这三种振动现象出现的原因以及对加工精度产生的影响也各不相同。在进行机械加工时,加工产生的激振力会使系统失去平衡,自由振动现象就是这样产生的,这种震动类型经常出现,产生的原因也十分简单。如果在加工过程中出现自由震动现象,并且不在加工系统上继续施加外力,就会减弱振动阻尼。自由振动现象如果独立出现,对系统精度产生的影响很微弱。

机械加工中产生自由振动现象主要的起因有两点,加工过程中,刀具的切削力有时会产生突变,这会使加工系统产生自由振动现象,此外,如果加工系统突然受到外力的作用,也会产生自由振动现象,这两种力的作用时间会影响阻尼作用时间,切削力和外力作用的时间越短,自由振动现象持续的时间越短。这种自由振动现象产生的时间以及出现变化都只与加工系统自身因素有关,主要受到系统质量好坏,固有频率大小,刚度大小决定。单独的自由振动不会对系统产生很大的影响,但自由振动现象有时会伴随其他种类的震动现象一起出现。

机械加工中如果加工系统持续受到外力的作用,就会产生强迫振动,强迫振动现象在机械加工过程中是很常見的振动现象,产生强迫振动的外力不是由加工系统产生的,是系统之外的干扰力,只有干扰力消失,强迫振动才会消失,加工系统受到的力并不是普通力,通常这种干扰力具有周期性,干扰力的这种性质使得强迫振动对机械加工产生的影响很大,会使加工产品良品率降低,加工周期也会受到影响。

强迫振动产生的原因可分为系统内部原因以及外部原因,内部原因主要分为几个:机械系统的组成部件在制造时会有精密度误差,零件组装时会由于安装时的操作不同产生安装误差,同时系统的传送带衔接不紧密也会对系统加工产生影响,造成离心力的出现,使系统产生震动现象。机械系统的主轴、砂轮、皮带轮等在加工过程中都是高速旋转的零件部分,这些零件在回转的过程中无法同步的现象很常见,这会产生离心惯性力,离心惯性力会导致强迫振动;有时机械加工并不是连贯的,会在加工过程中断,中断会使加工部位与间断出现频率差,产生周期性的离心力,从而产生强迫振动。系统出现强迫振动的外因是加工系统所处的加工环境造成的,其他加工设备如冲床、锻锤和空气压缩机等大型设备在运行时会使地面产生震动,地面的震动会对加工系统造成影响。一些做往复运动的大型设备如液压系统在切换运行方向时会产生惯性力,这些惯性力会影响离心力,出现强迫振动。

自激振动主要由几方面组成:在机械加工过程中,切削刀具与加工工件之间有摩擦力,当摩擦力发生变化时,会出现自激振动;当加工工件表面不均匀时,刀具在切割时会出现运行不稳定,而引发自激振动;当切削刀具质量不足,刚度较弱时也会出现运行不稳定的情况,从而引发自激振动;机械加工时切削材料的碎屑没有被清理时,刀具会发生震颤,以及切削位置处与刀具接触不断在变化都会产生自激振动。

二、解决方案

据统计,在机械加工过程中,自激振动占绝大多数,其余振动为强迫振动,自由振动仅占极少一部分。因为自由振动出现之后会很快就消失,对机械加工的精度影响很小。其他两种振动如果外部作用不消失便不会停止。因此本文将对强迫振动和自激振动的消除进行分析。

强迫振动主要是由外部震动产生的,因此在解决强迫振动时;应先从振源着手,检测振源有很多种方式,常见的有空转试验、环境试验、现场拾振等方式,现场拾振能够将机械加工出现的振动信号进行收集,并与频谱对比分析,主要是通过速度传感器和力传感器进行收集信号,收集结果能够显示出震动成分,从而分析出振动影响的来源,这些振动信号,必须是在停机状态下测量的才有效,空转试验能够在无工件时进行加工操作来产生对比参数。

当得出震动来源时,我们需要对振源进行处理来消除震动影响,可以选择将振源进行隔离,将加工系统远离产生振源的设备,隔离方式可以用隔绝震动的材料如厚橡皮或弹性木板等。防震沟也可以有效的隔离加工系统与振源。

自激振动的振源受很多因素影响,这些因素可以通过逐步排除法来发现,自激振动的来源只有外部和内部两种原因,与系统的工艺有极大的相关性,很容易进行检验,可以通过空转试验来确定内部因素,在系统内有一些零件由于自身的性质很容易引起自激振动,这些零件应该进行重点评估,同时通过其他如运转谱线图、外力频率分析以及参数计算都可以用来辅助判断振源。

刀具这一主要振动来源对自激振动的影响是最大的,当道具与工件的偏角增大时,振幅便会减小,振动就会减弱。加工时每一次的切削用量都要进行合理控制,切削用量主要由三个参数组成,切削深度、进给量、切削速度。这三个参数的总量是不变的,如何平衡三个参数之间的关系对自激振动有很大的影响,常见的加工方式是进给量控制的很大,切削深度一般较小,高速切割后,自激振动便会减小。

三、结语

机械加工产生的机械振动有很多种,产生的原因也不尽相同,应经过很多方面的考量来降低振动影响,使机械加工精度增高,提升加工质量,提升生产效率。

形状记忆材料概述

向雨 王超 杨露摘要:形状记忆材料作为智能材料的一个分支,具有YF多优异性能,如形状记忆效应、高的回复形变或伪弹性、优良的抗震性和适应性等。对于纺织领域,形状记忆材料主要应用于功能性方面和美学方面。关键词:形状记忆聚合物功能性美学一、形状记

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