文档介绍：车削过程中的振动分析与消振措施
昂朝凯
2003年的实****教学工作已经结束,有一个难题常期的困惑着我们——振动。当我们在进行切削加工的过程中,工艺系统由于受到各种力的作用,以及弹性系统的力学特性影响,工件各***之间常常发生强烈的相对振动,从而使工艺系统的各种成形过程受到干扰和破坏。它不不仅使加工表面产生波纹,严重恶化加工精度和表面质量,而且缩短机床和***的使用寿命,降低切削效率。另外,振动时所发生的噪音会影响操作者的情绪和注意力,慢慢产生一种恶性循环,使我们经过认真准备,精心操作的工件在最终成形的一刹那,变得面目全非,幸勤的劳动于一旦,对我们学生在考工中的合格率,优秀率无疑产生了重大影响。这也是我们提高教学质量,让学生了解和掌握未来实际生产中的关键技术,必须解决的一个重要课题。
针对这个问题,一个车加工工件最终的好坏,主要是取决于它的尺寸精度,形位精度及表面质量三个方面。而振动给以上三个方面的负面影响无一幸免。因此我们认为必须在分析振动原因,找出振动源着手,从而采用相应的消除和减小振动的方法,措施。
下面是我们分析的车削加工系统上的力及其影响:
工件——***——振动源——(环境、电机、机床自激震动、系统的被迫震动)——工件的不平衡性(自由振动)——振源聚合——产生强烈的振纹。
从此可以看出,机械加工中的振动有三种,自由振动、强迫振动和自激振动。而三种情况中,占主要的是强迫振动和自激振动,自由振动所占的比例较小。所以现在我们就着重分析强迫振动和自激振动在车削振动中的影响。
1、车削中的强迫振动
强迫振动从观察的结果看是由外界持续激振力引起的,并且在车削过程中始终地作相应的维持。我们今天分析某些激振力因素,也就找到了强迫振动产生的具体原因:
(1)不平衡离心力、惯性
当车床工作时,一些相对旋转机件,工件如:电机转速,皮带轮,皮带、主轴及各种齿轮,它都存在微量的偏心,少数部件还相对严重,在高速回转时,产生离心惯性力就使机床振动。另外,机床夹具及被加工工件也存在质量偏心的因素,如:毛坯工件的不圆整,鸡心夹头的轻重(双顶针加工时),长工件的弯曲变形,这都是产生强迫振动的激振力振源。我们从平时教学中观察发现(不关实验资料也表明):仅车床主轴、车头箱齿轮及三卡盘三样因回转体不平衡而引起的激振力就高达138(N),这样大的激振力如果影响到零件上将势必明显破坏加工精度和表面质量。如果这时工件也存在一些不平衡,刚性不足等自振现象,这时两者就会产生强烈的“共振”而且还会愈演愈烈。
(2)传动机构的缺陷因素
我们还发现车床上的零部件,尤其是传动中的旋转零件,由于制造或装配不良,就会在转动是时产生周期性的干扰力,而成为强迫振动的振源。例如:交换齿轮的齿形误差,日久变形,齿轴弯曲、松动,三角皮带接头
不匀,松紧不一产生弹击现象,轴磨损误差,电动机不稳等一系列不易被人觉察的细节问题都是传动缺陷因素,都将对我们的操作稳定性,平复性带来诸多的不利,何况上述情况还会同时发生。因此我们必须在教学中要告戒学生,不能对机床有任何的蛮干。避免对机床部件的冲击损害,尽量减少人为的缺陷因素。
2、车削中的自激振动
由于在加工中我们还会发现,在没有外力的作用下,由系统内部激发及反馈的相互作用而产生较稳定的周期性振动。稳定的“颤振”,这就是自激振