文档介绍：第五节机械加工过程中的振动
机械加工过程中产生的振动,是一种十分有害的现象,这是因为:
1)刀具相对于工件振动会使加工表面产生波纹,这将严重影响零件的使用性能。
2)刀具相对于工件振动,切削截面、切削角度等将随之发生周期性变化,工艺系统将承受动态载荷的作用,刀具易于磨损(有时甚至崩刃),机床的连接特性会受到破坏,严重时甚至使切削加工无法进行。
3)为了避免发生振动或减小振动,有时不得不降低切削用量,致使机床、刀具的工作性能得不到充分发挥,限制了生产效率的提高。
综上分析可知,机械加工中的振动对于加工质量和生产效率都有很大影响,须采取措施控制振动。
一、机械加工过程中的强迫振动
强迫振动:机械加工过程中的强迫振动是指在外界周期性于扰力的持续作用下,振动系统受迫产生的振动。
机械加工过程中的强迫振动与一般机械振动中的强迫振动没有本质上的区别。机械加工过程中的强迫振动的频率与干扰力的频率相同或是其整数倍;当干扰力的频率接近或等于工艺系统某一薄弱环节固有频率时,系统将产生共振。
强迫振动的振源有来自于机床内部的机内振源和来自机床外部的机外振源。机外振源甚多,但它们都是通过地基传给机床的,可以通过加设隔振地基来隔离外部振源,消除其影响。机内振源主要有:机床上的带轮、卡盘或砂轮等高速回转零件因旋转不平衡引起的振动;机床传动机构的缺陷引起的振动;液压传动系统压力脉动引起的振动;由于断续切削引起的振动等。
如果确认机械加工过程中发生的是强迫振动,就要设法查找振源,以便消除振源或减小振源对加工过程的影响。
二、机械加工过程中的自激振动(颤振)
与强迫振动相比,自激振动具有以下特征:
l)机械加工中的自激振动是指在没有周期性外力(相对于切削过程而言)干扰下产生的振动运动。
2)自激振动的频率接近于系统某一薄弱振型的固有频率。
图
三、自激振动的激振机理
在刀具进行切削的过程中,若受到一个瞬时的偶然扰动力的作用,刀具与工件便会产生相对振动(属自由振动),振动的幅值将因系统阻尼的存在而逐渐衰减。但该振动会在已加工表面上留下一段振纹。当工件转过一转后,刀具便会在留有振纹的表面上进行切削,切削厚度时大时小,这就有动态切削力产生。如果机床加工系统满足产生自激振动的条件,振动便会进一步发展到持续的振动状态。
再生型切削颤振:这种由于切削厚度变化效应(简称再生效应)而引起的自激振动称为再生型切削颤振。
图4-49 再生型颤振的产生过程
切削过程一般都是部分地或完全地在有振纹(波纹)的表面上进行的,车削、铣削、刨削、钻削、磨削等均不例外,由振纹再生效应引发的再生型切削颤振是机床切削的主要形态。