摘要：在技术和工艺发展的过程中，原料和设备开展高精度的加工是重要的基础。在传统的机械加工和数字化加工中，工件和工具之间需要进行往复运动，系统通常会出现振动问题。振动的类型和程度不同，对机械加工进度有着不同的影响。随着工业生产对机械加工精度要求的提高，降低机械加工环节中的振动现象，能够有效提高机械加工精度。通过分析机械加工振动的原因，采取科学合理的规避和消除措施，有效提高机械生产的效率和质量。
关键词：机械加工；机械振动；成因；改进措施
一、机械加工中机械振动的类型及成因分析
1、受迫振动
受迫振动是一种不衰减振动，其影响因素主要为外界周期性的干扰。在机械加工中受迫振动的出现主要需要从三个方面进行分析，包括：机床、工件、刀具等。[1]通常来说，在机械加工中出现受迫振动的原因主要是由于刀具切削时，齿较多，因此切削时存在一定的误差，再加上加工过程中刀具、工具是呈周期性往复运动，因此受迫振动的发生也不奇怪了。另外，若加工工表面存在硬度不同的情况，在加工过程中仍然会发生受迫振动。
2、自激振动
自激振动主要是由于机械加工过程总加工工件与切削刀具呈周期性往复运动造成的，并且，在加工过程中这种周期性为越来越强，从而导致阻尼消耗的能量，被振动系统所补充，进而产生持续性的自激振动。
3、自由振动
通常来说，自由振动主要是由于机械系统受外力干扰，而当外力消除后，机械系统会出现帅碱性的振动。其危害主要在于会对系统平衡造成影响。一般来说，自由振动主要依靠弹性恢复力维持振动，但由于能量维持单一，因此会很快发生衰减。
二、机械加工中机械振动的危害
1、对加工质量的危害
在机械加工中，若产生机械振动，最直接的危害就是会造成加工工件的表面质量下降，甚至出现纹路或凹陷。另外，由于机械振动会导致刀具和工具之间产生位移，因此对于一些精密度要求较高的工件加工，很有可能会导致工件加工精度下降。
2、对机床夹具的危害
当机械振动产生时，若振动持续时间较长，将很可能导致机床和夹具之间的运动元件发生松动，而机床和夹具运动元件发生松动，很容易导致机床和夹具零件的磨损加快，进而造成机械加工精度下降，甚至造成安全事故。
3、损坏刀具
在机械加工中，切削刀具的正常运作对于确保加工质量具有重要的作用。而当加工过程中发生振动时，就会导致切削刀具受到变切削力的影响，不仅加快了刀具磨损，严重时甚至会导致刀具崩裂。
三、机械加工中机械振动控制方法
1、机械加工的过程中，外力作用是强迫振动产生的重要原因，在对强迫振动进行改进的过程中，需要结合振动的规律和振动源头。强迫振动的源头大多来自外界，可以采取现场测试、环境实验等方式寻找振动源头。在现场测试的过程中，借助相应的振动传感收集装置，开展频谱分析工作，根据分析的结果判断振动频率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆环境实验的过程中，根据外界环境中的振源，对停机状态下的振动信号进行采集以及分析，提出相应的频率信息确定振动的源头。在明确振动的源头之后，采取下面的改进措施：第一，隔离外来振源。机械加工中，将加工设备和电动机、油泵等动力类型的设备分开，实现振源的隔离。也可以使用相应的隔振材料，如弹性木板等实现地基和机床等设备的隔离。也可以采取挖掘防振沟的方式，将地面和设备进行隔离。第二，有效控制激振力。在机械加工的过程中，由于不平衡问题的存在造成激振力的出现。在振动控制的过程中，需要做好激振力的控制措施，其关键点是有效减少系统中的不平衡现象。因此，在机械系统中安装相应的自动平衡装置，可以采取动态和静态两种平衡装置。为了有效增强系统的稳定性，应当保证设备的质量，提高安装的精度。技术人员在机械加工开展之前和加工过程中，针对元件开展相应的平衡调节工作，有效控制和减少激振力的出现，改善机械振动的情况。第三，有效调节振源频率。频率调节的目的是有效控制激振力的频率，使其能够低于固有频率，避免出现共振现象。在机械结构设计的过程中，应当避免系统中各个部件固有频率过于接近共振频率。如果机械加工系统已经明确，可以通过调节激振力频率的方式，有效避开系统固有频率。在机械加工的过程中，可以改变主轴的转速或者电动机的运转速度等各项参数，避免其接近共振范围。第四，有效增强系统阻尼。机械加工的过程中，通过增强机械系统设备的刚性以及稳定性，改善强迫振动。适当安装相应的阻尼器增强系统的阻尼。在支撑件的零部件臂处填充相应的阻尼材料。机械加工系统中，需要承受弯曲振动的表面，喷涂相应的内阻和高弹性的黏性材料，提高阻尼装置的效率，改善机械振动的现状。
2、自激振动的改进措施。自激振动的振源找是根据振动频率、范围以及性质等进行综合的判断，使用逐步排查的方式寻找振源。自激振动和系统工艺有着直接的关系，诊断的难度比较低。自激振动中振源在内部的情况下，通过单独驱动机床的各个部分开展相应的空转试验寻找振源。针对有可能发生振动的元器件或者运动部件进行评估，根据相应的参数计算、外力频率分析以及运转试验等进行分析，明确机械自激振动的振源。在改进自激振动中，可以采取下面方式：第一，刀具参数选择应当合理。刀具和工件之间的作用力是自激振动的重要源头，根据刀具参数的要求选择合适的刀具。机械加工的过程中，刀具主偏角和前角的参数是自激振动的主要影响因素，主偏角不断增加，前角就会越大，振幅就会减小。在实际的切削加工中，应当适当的扩大主偏角和前角，在满足条件的情况下，尽量减小后角，有效减小机械振动。第二，选择适当的切削量。切削用量主要有切削速度、进给量以及切削深度，任意一个参数的变化，都会对生产效率产生影响。在机械加工的过程中，根据加工的需求，需要对三个参数进行优化。加工的过程中，进给量选择相对较大的，切削深度应当较小，采用高速切削或者低俗切削的方式，实现减少自激振动的目的。第三，采取相应的减振措施。机械系统自身的抗振性能是自激振动的原因之一，应当注重机械系统刚性的提高，达到降低自激振动的目的。在实际的措施中，可以通过对接触面采取预处理的方式，调整轴承之间的间隙，增加滚动轴承的预紧力等。同时也可以采取相应的减振装置，消耗和吸收振动的能量。
结语
在机械制造的过程中，机械加工作为其重要的环节，具有非常高的精度要求。机械加工的过程中机械振动的类型比较多，造成机械振动的原因比较复杂。通过对机械振动进行分析，寻找机械振动的源头，根据机械加工的实际情况，采取相应的改进措施，提高机械加工的效率和质量。
参考文献：
[1]邬婧.浅谈机械加工中机械振动的成因和改进途径[J].南方农机，2018，49（05）：106.
[2]杨君.浅谈机械加工过程中机械振动的成因及解决措施[J].山东工业技术，2018（19）：32.
[3]潘学民．机械加工过程中的机械振动分析［J］．科技视界，2018（19）：69．
[4]华攀锋．机械加工中振动现象的产生原因及对策［J］．南方农机，2017，48（20）：100．
[5]徐俏娬．论机械加工中的振动消除与利用［J］．工程技术研究，2018（6）：186．
论文作者:公萍,卢腾飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
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