機(jī)床振動(dòng)以及預(yù)防

1、機(jī)床工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)， 不僅會(huì)影響機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度和被加工零 件的質(zhì)量， 而且還要降低生產(chǎn)效率和刀具的耐用度， 振動(dòng)劇烈時(shí)甚至 會(huì)降低機(jī)床的使用性能， 伴隨振動(dòng)所發(fā)出的噪音會(huì)影響機(jī)床工人的健 康。 隨著我國機(jī)床工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)床的振動(dòng)問題也就更加 引起人們的重視。 一般的說，機(jī)床工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)基本上 有兩大類 1 受迫振動(dòng)； 2 自激振動(dòng)。例如在車床、銑床和磨床上，經(jīng)常見到回轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)的受迫振動(dòng)， 其頻率取決于回轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速在銑削時(shí)還與銑刀的齒數(shù)有關(guān)。 在機(jī)床上發(fā)生的自激振 動(dòng)類型較多， 例如有回轉(zhuǎn)主軸或與工件、 或與刀具聯(lián)系系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)或 彎曲自激振動(dòng)；機(jī)床床身、 立柱、橫梁等支撐件

2、的彎曲或扭擺自激振 動(dòng)；還有工作臺(tái)等移動(dòng)部件在低速運(yùn)行時(shí)所發(fā)生的張弛摩擦自激振動(dòng) 通稱爬行等等。 通常把金屬切削過程中表現(xiàn)為刀具與工件之間 強(qiáng)烈的相對振動(dòng)的這種自激振動(dòng)稱為顫振。 機(jī)床工作時(shí)發(fā)生振 動(dòng)是常見的。 機(jī)床振動(dòng)不僅歪曲了工件的幾何形狀和尺寸，而 且還將在已加工表面上留下振紋， 降低了精度和表面光潔度， 加劇了 金屬表面層的冷硬情況， 振動(dòng)時(shí)刀具的耐用度也將急劇下降， 甚至導(dǎo) 致刀刃的崩壞，這個(gè)問題對于性質(zhì)較脆的硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具來 說尤為嚴(yán)重。 機(jī)床發(fā)生振動(dòng)后，往往迫使操作工人降低切削用 量，因而限制了機(jī)床的生產(chǎn)率。 此外，在機(jī)床自動(dòng)線中，只要 有一臺(tái)機(jī)床發(fā)生振動(dòng)而被迫暫停運(yùn)轉(zhuǎn)，

3、 就會(huì)破壞生產(chǎn)的節(jié)律， 引起生 產(chǎn)過程的混亂。 可見機(jī)床振動(dòng)是必須引起注意的一個(gè)重要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展， 對機(jī)床零件的制造精度和表面質(zhì)量提出了 更高的要求， 從而使機(jī)床振動(dòng)問題的研究成為研制、 生產(chǎn)和使用機(jī)床 等部門必須面對的重大課題， 研究機(jī)床振動(dòng)的目的在于探究機(jī)床振動(dòng) 的原因，謀求防止和消除機(jī)床振動(dòng)的方法， 以研制抗振性更佳的機(jī)床。 一般來說，增強(qiáng)機(jī)床 -刀具-工件工藝彈性系統(tǒng)的剛度， 是提高工藝系 統(tǒng)抗振性從而防止振動(dòng)的最普遍方法， 它在任何情況下可用來防止受 迫振動(dòng)和自激振動(dòng)， 并能消除破壞工作過程平穩(wěn)進(jìn)行的個(gè)別沖擊因素 的影響。 因此，為了提高整個(gè)工藝系統(tǒng)的剛度，增強(qiáng)工藝系

4、統(tǒng) 各環(huán)節(jié)特別是切削力傳遞路線上最薄弱環(huán)節(jié)的剛度， 顯然是很重要的。 當(dāng)減輕零件的重量既不會(huì)降低系統(tǒng)的剛度， 也不會(huì)使系統(tǒng)特性發(fā)生其 他不利的變化時(shí)，減輕主振系統(tǒng)的質(zhì)量同提高系統(tǒng)剛度的作用一樣， 都能提高系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率， 從而減小了振動(dòng)的振幅， 即起到了提 高系統(tǒng)抗振性的作用。 必須指出，增加振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼，例如 適當(dāng)調(diào)節(jié)零件某些配合處的間隙， 以及采用阻尼消振裝置等， 將增加 系統(tǒng)對激振能量的耗散作用， 從而就能防止和消除振動(dòng)， 保證系統(tǒng)平 穩(wěn)的工作。 當(dāng)振動(dòng)發(fā)生以后，減小激發(fā)振動(dòng)時(shí)的激振力，即減 小受迫振動(dòng)時(shí)的外激振力， 或自激振動(dòng)式的內(nèi)激振力， 往往是必須采 取的消振措施， 對于前者

5、例如可減少 ?轉(zhuǎn)零件的不平衡所引起的離心 力、斷續(xù)切削所產(chǎn)生的沖擊力等等，為此必須做到 1 對于轉(zhuǎn)速在 600 轉(zhuǎn)以上的零件必須予以平衡， 磨床上的砂輪應(yīng)予仔細(xì)平衡， 并經(jīng)常修 正以保持其正確的外形，也可采取自動(dòng)平衡裝置。 機(jī)床上使用 的卡盤、刀盤等均要予以平衡； 2 提高皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng) 及其他傳動(dòng)裝置的穩(wěn)定性。 在較高轉(zhuǎn)速檔下，使主軸直接用皮帶或連軸節(jié)與電動(dòng)機(jī)發(fā)生傳動(dòng)關(guān)系 ; 采用最完善的皮帶接頭，使其連 接后的剛度和厚度變化最??； 用三角皮帶代替平皮帶， 使三角皮帶的 剛度和厚度盡可能均勻些； 采用纖維織成的傳動(dòng)帶； 以斜齒輪或人字 齒輪代替正齒輪；在銑床主軸上安裝飛輪等。對于

6、高精度的小功率機(jī)床，盡量不用齒輪、 皮帶等可能成為外來振源的元件。使動(dòng)力源與機(jī)床本體充分隔離，用絲帶來傳動(dòng)。適當(dāng)調(diào)節(jié)三角皮帶拉力，合理選擇皮帶長度，使其擾動(dòng)頻率不接近主軸的轉(zhuǎn)速。 盡量使皮帶拉力的主方向不同工件或刀具運(yùn)動(dòng)的主方向相重合， 以避 免皮帶擾動(dòng)的影響； 3 改善以聯(lián)軸節(jié)相連的各軸的軸心線間的不同軸 度，從高速軸和主軸上去除帶動(dòng)油泵的凸輪； 對于后者則借助于改變 切削條件方法，如 1 選擇防震切削用量。 在任何情況下都應(yīng)該 避免切除寬而薄的切屑即在大切削深度和小走刀量下切下的切屑； 切 削速度應(yīng)該在容易發(fā)生振動(dòng)的范圍以外， 即采用較低的速度和較高的 速度來工作； 2 合理選擇刀具的幾何

7、參數(shù)。 主偏角和副偏角盡 可能選的大些。 前角對振動(dòng)的影響很大，前角愈大，切削過程 愈平穩(wěn)，故應(yīng)采用正前角。 后角應(yīng)盡可能取得小些，但不要太 小，以致刀具后刀面與加工面之間發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦， 特別是對于走刀 量較小的情形； 3 采用抗振刀具等。 以上列舉的防止和消除機(jī) 床振動(dòng)的一般方向， 并未完全概括所有可能的消振措施， 例如選擇合 理的工藝過程，可在很大程度上減少發(fā)生振動(dòng)的危險(xiǎn)如在通用機(jī)床上 避免加工極限直徑或極限長度的工件， 盡可能在接近加工處夾緊工件， 使切削力接近工件夾持處；車削薄壁管使在管內(nèi)灌水、油、或者沙， 以提高工件系統(tǒng)的阻尼性能； 提高軸類零件的頂尖孔質(zhì)量； 加工細(xì)長 軸時(shí)使用中心架； 在銑床上順銑時(shí)須有消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)間隙的裝置； 使 切削力與重力朝同一方向； 以及使力作用在導(dǎo)軌上沒有塞鐵的一面等 等。 總之，通過機(jī)床在使用過程中所暴露出的抗振性能方面的 缺陷，采取相應(yīng)的措施以提高其抗振性能，保證工件的加工精度。以提高工件系統(tǒng)的阻尼性能； 提高軸類零件的頂尖孔質(zhì)量； 加工細(xì)長 軸時(shí)使用中