郭翔翔，马爱兵

（湖北工业大学工程技术学院，湖北 武汉 430000）

在机械加工过程中会经常性遇到机械振动情况，其主要体现在工件、设备在加工时出现振幅较大的振动，进而影响机械加工工作。如果机械振动频率较低，则会出现刀具松动，加工产品不符合生产标准等问题，振动频率过大时，将会在加工产品外表造成划痕，严重时将会报废整个生产线的产品。在加工过程中，机械振动还会间接提高刀具速度，缩短使用寿命。因此，需要针对机械振动的成因，采取合理措施，从而降低机械振动所带来的不良影响，提高机械产品加工质量。

1 机械振动的成因

通过分析以往机械加工过程中出现的机械振动情况，其主要分为自由振动、强迫振动和自激振动，以下是介绍两种振动所产生的原因。

1.1 自由振动

通常情况下，在机械加工过程中，出现自动振动的原因主要有两种：一是在加工时，由于刀具转速过快，切削力会增加，导致自动振动问题；二是在加工过程中，所使用的设备和技术较多，会受到外界环境的影响产生一定的冲击力，影响加工设备，进而造成加工刀具出现振动问题，影响机械产品加工质量。[1]

1.2 强迫振动

对于产生强迫振动的原因，通过分析可知其主要存在外部和内部两种影响因素。首先对于内部影响因素，在机械加工过程中，会受到离心力过大、传动设备结构不合理、加工设备存在间隙性问题等影响，而造成外部影响因素导致加工工艺不符合科学性，出现生产问题。然后在离心力的作用下，加工设备会出现较大的振动情况，在实际机械加工过程中，由于离心力过大，将会造成电动机转子、砂轮等设备在高速工作时出现稳定性下降问题，进而造成整体机械加工过程失去平衡性，产生强迫振动问题。其次，对于传动设备结构不合理情况，由于在机械加工过程中，会使用较多的传动设备，如果该旋转零件装配不符合标准，将会影响设备运转稳定性，进而造成强迫振动问题。最后，对于加工工艺主要存在着两种问题，一是地基振动。在机械加工过程中，会应用大型机械设备，例如大型空气压缩机、锻锤和冲床等，在实际加工过程中，其会产生较大的冲击力，进而造成地基振动问题。二是由于设备运行所产生的惯性振动。加工设备在往复运动中，会持续增加动力，如果这时出现突然转向情况，将会直接造成强迫振动问题。[2]

1.3 自激振动

在机械加工过程中，会有较多加工工件共同传输，因此会使得象刀具、零部件之间产生较大的摩擦力，进而会影响加工刀具工作状态，造成自激振动问题。如果在加工过程中，所加工零件硬度不均匀，会对刀具造成一定的磨损，当其超过安全值后，会出现崩刀，导致自激振动问题。由于所安装的加工刀具刚性不符合加工标准，使加工过程中出现刀具颤动问题，特别是在加工细长轴工件时，颤动问题更加明显，由于其受力点不均匀，出现工件波动情况，进而造成自激振动问题，降低机械产品加工质量。

2 解决机械振动的措施

通过分析大量以往机械加工过程中出现的机械振动情况，可知，大多数机械振动类型为强迫振动和自激振动，自由振动所占比例过低，因此重点研究如何解决强迫振动和自激振动问题。

2.1 强迫振动的解决措施

外力影响因素是产生强迫振动问题的主要因素，因此，在机械加工过程中，需要重点关注外力影响因素，且做好外力控制工作，以此来提高机械产品加工质量。为了有效解决强迫振动所带来的不良影响，还需要综合考虑振动源头和振动规律。首先，由于大多数产生强迫振动的原因为外部因素，因此其振动源头在外部，针对于此，通过搜集机械加工过程中产生的数据信息，将其输入到系统后台中，通过数据分析技术，使其形成三维数字模型，对整体的机械加工进行全面模拟和仿真，从而明确振动源头和振动规律。当确定以后，为了有效解决强迫振动问题，还需要做好以下几个方面内容。第一，分离外部振源。在实际机械加工过程中，加工条件允许的情况下，应当根据实际加工情况来分离加工设备、电动机和油泵等设备，使其远离振动源头。如果加工条件不允许，还可以将一些硬胶皮垫、弹性模板等降低振动的材料放置到电动机底座和垫板之间，使其降低电动机的振动频率。除此之外，还能在机械加工车床尾部进行挖掘，将其与地基分离，从而解决强迫振动问题。第二，协调振源频率。如果在机械加工过程中，出现机械振动频率与加工体系振动频率一致时，会造成机械共振情况，影响加工质量。因此需要先分析机械加工设备情况，在设计前期，就需要重视加工设备的共振问题，不断优化和创新设备结构，降低出现共振问题的概率。第三，增加系统阻尼。在加工设备周围加装相应的阻尼设备，以此来提高整体加工系统的稳定性。在实际应用中，需要根据加工设备情况，选择合理的增加系统阻尼方式，目前主要有喷涂阻尼材料、填充阻尼材料等方式。例如，如果机床主轴存在强迫振动问题，应当在其侧边加装电流变液阻尼器，提高机床主轴稳定性，从而解决强迫振动问题，提高机械产品加工质量。[4]

2.2 自激振动处理措施

对于解决自激振动问题，应当结合机械加工设备实际情况，来制定合理措施。首先，通过分析机械加工设备，得到准确的刀具系数。刀具系数是直接体现加工刀具情况的数据，还能根据机械加工需求来选择合理的加工刀具。在刀具系数中，前角、主偏角系数是产生自激振动的主要原因。在实际机械加工过程中，当主偏角出现变大趋势时，前角也会随之变大，会降低刀具振动幅度。根据这种加工情况，应当适当增加主偏角，来降低出现自激振动的概率。但是在增加过程中，需要控制前角大小。如果前角过大时，将会降低刀具的强度，出现磨损问题。除此之外，综合主偏角系数后，还应当确定后角系数的合理性。需要选择较小的后角系数，才能保证机械刀具的稳定性，解决机械振动问题。其次，要根据机械加工情况来选择合理的切削用量。尤其是切削深度、切削速度，当速度增加时，将会增加切削深度，因此为了降低自激振动产生的概率，需要明确切削用量。针对自激振动问题，应当严格控制切削速度，降低切削深度，才能有效解决自激振动所带来的不良影响。最后，根据自激振动情况，应当积极采用减振措施。对于机械加工设备，应当提高机械体系强度，例如，在加工设备表面喷涂、镀锌、喷油等操作来增加接触面积；根据机械加工情况来合理调整主加工轴承的预紧力；确保顶尖孔打磨质量达到机械加工标准。除此之外，还可以使用减振设备和吸振器来消除自激振动。在实际应用中，需要先分析加工设备运行速度和距离等数据，然后在振动频率较强的区域安装阻尼器，使其达到降低振动幅度作用，从而消除自激振动问题，提高机械产品加工质量。[3]

3 结语

总而言之，机械振动是影响机械加工质量的关键因素，因此机械加工企业需要重视机械振动产生的原因，并提出合理的解决措施，从而有效消除机械振动所带来的不良影响，提高机械加工质量，促进机械加工产业的长久发展。