金屬拋光機(jī)機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的振動是一種十分有害的現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)刀具相對于工件加工表面的振動會使加工表面產(chǎn)生振痕,嚴(yán)重影響被加工零件的使用性能。
2)刀具相對工件振動時,切屑截面、切削角度、切削力等均將隨之發(fā)生周期性的變化工藝系統(tǒng)的各個組成環(huán)節(jié)將承受動態(tài)載荷的作用,刀具易于磨損,嚴(yán)重時將產(chǎn)生崩刃;機(jī)床連接特性會受到破壞,嚴(yán)重時甚至使切削加工無法繼續(xù)進(jìn)行
3)切削過程中發(fā)生的高頻振動,有時還會伴隨產(chǎn)生一種刺耳的尖叫聲,造成噪聲污染
4)為了避免發(fā)生振動或減小振動,有時不得不降低切削用量,致使機(jī)床、刀具的工作性能得不到充分發(fā)揮,限制了機(jī)械加工生產(chǎn)率的提高
機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的振動,可分為受迫振動和自激振動兩大類。
機(jī)被加工過程中受迫振動發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律與一般機(jī)械中的受迫振動完全一樣,受迫振動的頻率與干擾力的頻率相同或是它的倍數(shù);受迫振動的幅值與干擾力的幅值有關(guān),又與工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性有關(guān)。
解決受迫振動問題的關(guān)鍵是要找到產(chǎn)生受迫振動的干擾力源。受迫振動的干擾力源有來自金屬拋光機(jī)機(jī)床內(nèi)部的稱為機(jī)內(nèi)振源,也有來自機(jī)床外部的稱為機(jī)外振源。
機(jī)外振源很多,但它們都是通過機(jī)床地基傳給機(jī)床的,可通過加設(shè)隔振墊隔振,如圖1234所示,機(jī)床1用地腳螺釘裝夾在基礎(chǔ)2上,基礎(chǔ)2則通過彈性元件3支承在地基4上,在隔振參數(shù)選適當(dāng)?shù)臈l件下,機(jī)外振源便可被隔離。
金屬拋光機(jī)機(jī)內(nèi)振源主要有
1)機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)件的不平衡,如電動機(jī)轉(zhuǎn)子、軸、齒輪等。
2)機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)的缺陷,如齒輪、滾動軸承等。
3)液壓傳動裝置,主要來自液壓系統(tǒng)流量或壓力的波動。
4)切削過程中的沖擊。
5)往復(fù)運(yùn)動部件的慣性力,即其在改變方向時產(chǎn)生的慣性沖擊與受迫振動相比,自激振動(也稱顫振)具有以下特征:
1)機(jī)械加工中的自激振動是在沒有周期性外力(相對于切削過程而言)干擾下所產(chǎn)生的振動。在機(jī)床加工系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動之前,必須有一個受迫振動作先導(dǎo),但當(dāng)自激振動產(chǎn)生以后,即使將上述受迫振動去除,機(jī)床加工系統(tǒng)的自激振動仍將維持下去,其能量是由機(jī)床電動機(jī)通過切削過程傳遞過來的。
2)自激振動的頻率接近于機(jī)床加工系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的固有頻率,即取決于機(jī)械加工系統(tǒng)的固有特性
3)自由振動受阻尼作用將迅速衰減為零,而自激振動卻不因機(jī)床有阻尼而迅速衰減為零。自激振動的振幅變化與每一振動周期中振動系統(tǒng)所獲得的能量與所消耗的能量的比有關(guān)機(jī)械加工中,自激振動的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律與機(jī)被加工過程本身有著十分重要的聯(lián)系。自激振動產(chǎn)生的機(jī)理目前比較公認(rèn)的學(xué)說有再生原理、振動耦合原理和負(fù)摩擦原理。另外,對切削力滯后原理和刀具工作角度變動原理的認(rèn)同度也較高。根據(jù)激振機(jī)理的不同,產(chǎn)生的自激振動也相應(yīng)不同,其中尤以再生型顫振在實際中應(yīng)用***多,對其研究也***為成熟。
由前面的分析可知,機(jī)械加工中產(chǎn)生的振動可分為受迫振動和自激振動,自激振動又有不同類型,因此必須了解各種振動的特征,正確診斷振動的類型,才能對現(xiàn)場生產(chǎn)中的振動問題進(jìn)行深人研究。受迫振動的頻率與外界干擾力的頻率相同或是它的整數(shù)倍;自激振動的頻率接近于機(jī)床加工系統(tǒng)某一主振模態(tài)的固有頻率;混合型顫振是在受迫振動誘發(fā)下產(chǎn)生的,它的特征是振動頻率與外界干擾頻率相同或是它的整數(shù)倍,且此振動頻率還接近于機(jī)床加工系統(tǒng)某主振模態(tài)的固有頻率。因此,在判定振動類型以前,應(yīng)查明機(jī)床加工系統(tǒng)的外界干擾力源以及機(jī)被加工系統(tǒng)的主振模態(tài)。一般地,機(jī)被加工振動的診斷程序是：
1)做切削試驗,拾取機(jī)床加工過程的振動響應(yīng)信號
2)進(jìn)行譜分析處理,找出機(jī)床加工振動的各頻率成分
3)做環(huán)境試驗,查找機(jī)外振源
4)做空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗,查找機(jī)內(nèi)振源。
5)儆激振試驗,查找機(jī)床加工系統(tǒng)的主模態(tài)。
