在金屬切削機床上對其零件進(jìn)行切削加工時， 一般工藝系統(tǒng)上所受的力包括： 切削力、夾緊力、接觸部件相對運動的摩擦力、運動部件的慣性力、機床內(nèi)部的激振力、外界傳來的干擾力， 以及機床各運動部件、工件及夾具的重力等。
這些合力作用于機床- 工件- 刀具，使其產(chǎn)生一定的彈性變形， 造成工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動。這種振動的類型主要分為三種： 即自由振動、強迫振動和自激振動。而在這三種類型中， 主要是強迫振動和自激振動， 據(jù)機械加工中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 強迫振動約占3 0 % ,自激振動約占35 % , 自由振動所占比例很小。因此， 這里主要分析強迫振動和自激振動在車削過程中的影響。
1. 車削中的強迫振動
強迫振動是由外界持續(xù)激振力引起和維持的振動。
當(dāng)然除了激振力， 隨著切削時間的變化， 位移、速度及加速度也可以激起系統(tǒng)的振動。其強迫振動的特點如下：
（1） 強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程為簡諧振動（ 即自由振動） , 只要有激振力存在， 系統(tǒng)振動就不會被阻尼衰減掉。
（2） 強迫振動的頻率等于激振力的頻率。
?。?） 強迫振動的振幅與激振力的大小、系統(tǒng)的剛度及阻尼系數(shù)有關(guān)。激振力愈大， 而系統(tǒng)的剛度及阻尼系數(shù)愈小時， 則振幅愈大， 當(dāng)激振力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比等于或接近1 時將發(fā)生“共振”, 此時振幅最大， 振動也最嚴(yán)重。
通過多年對機械機床的操作， 總結(jié)出車削中強迫振動產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：
?。?） 不平衡造成的離心慣性力 在車床工作時， 由于存在質(zhì)量偏心， 當(dāng)機床高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心慣性力，這種慣性力就是使機床振動的激振力， 其振動頻率大致等于這些元件每秒鐘的相應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)， 即f = n /60 （ H z）（其中n 為機床主軸的轉(zhuǎn)數(shù)） .
?。?） 機床傳動機構(gòu)的缺陷 在機床上的零部件， 特別是傳動中的旋轉(zhuǎn)零件， 由于制造中存在一定的制造誤差， 在裝配時又存在一定的裝配誤差等等， 這些在轉(zhuǎn)動時就會產(chǎn)生周期性的干擾力， 而成為強中國金屬加工在線版權(quán)所有迫振動力的振源。如齒輪的齒形制造誤差以及嚙合剛度的變化， 不但使齒輪產(chǎn)生徑向、切向和軸向的振動， 產(chǎn)生噪聲， 而且還可通過軸和軸承成為其他零部件的振源。同時滾動軸承的精度誤差， V 帶的厚度不均勻等都會造成強迫振動。
?。?） 車削形狀不規(guī)則的斷續(xù)切削 加工這些零件時刀具和工件常常產(chǎn)生沖擊， 當(dāng)被加工部位與間斷部分有一定的節(jié)奏交替時， 就可能產(chǎn)生周期性的激振力， 而這種交變的切削力就會引起強迫振動。
?。?） 地基振動 地基振動的程度一般取決于兩方面因素： 一是鄰近設(shè)備， 如沖床、鍛錘等引起的振動強度。二是地基和建筑物承載結(jié)構(gòu)的諧振特性， 當(dāng)引起地基振動時， 地基同時也把振動傳給機床導(dǎo)致機床與地基一起振動。因此， 要想在機床上加工出高精度和表面粗糙度值低的零件， 則必須將機床與地基隔絕開來。
2. 車削中的自激振動
在沒有外力周期性的作用下， 由工藝系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)及反饋的相互作用而產(chǎn)生的周期性振動， 稱為自激振動。車削時的自激振動有低頻和高頻振動兩種。
低頻振動主要是工件系統(tǒng)的彎曲振動， 其頻率接近于工件系統(tǒng)的固有頻率， 大致在50 ~2 50 H z, 工件、刀架都在振動，振動時發(fā)出的噪聲比較低沉。高頻振動是車刀的彎曲振動所引起的， 其頻率接近于車刀的固有頻率， 大致在500 ~5000 H z, 振動時只有刀具本身振動， 噪聲尖銳刺耳， 切削表面留下振動痕跡細(xì)而密。
自激振動是在沒有外界周期性激振力的條件下產(chǎn)生的， 其形成和持續(xù)是基于過程本身產(chǎn)生的激振和反饋作用， 所以若切削停止， 其內(nèi)部激振力消失， 自激振動也隨之消失。因此， 可以認(rèn)為自激振動相當(dāng)于由系統(tǒng)內(nèi)部激振而引起的強烈振動。
上述兩種振動， 從抗振角度上來看， 車床工作條件不好， 這是因為在車床上， 工件及主軸、卡盤和尾座的等效剛度較低， 切削截面積較大， 因而在加工細(xì)長軸類零件， 以及加工直徑較中國金屬加工在線版權(quán)所有大的盤類零件， 用卡盤夾持工件時車床大都產(chǎn)生自激振動。特別是較大的盤類零件， 工件直徑超過主軸直徑， 使切削力矩大幅度增加， 這不僅對傳動系統(tǒng)造成不利的振動， 而且對刀架和床身的工作情況也是不利的， 一般都會造成自激振動。
在車床上， 振動對加工是非常不利的， 因此在切削過程中應(yīng)設(shè)法防止和消除， 那么在操作上應(yīng)該做到： 分析確定振動類型， 找出振動源， 然后結(jié)合具體情況， 針對性地采取防止和消除的方法和措施。
3. 強迫振動的消除方法
?。?） 減小激振力 主要是減小因回轉(zhuǎn)元件的不平衡所引起的離心慣性力及斷續(xù)切削所產(chǎn)生的沖擊力等， 這樣可有效地減小振幅， 使振動減弱或消失。具體應(yīng)做到以下幾點： 對轉(zhuǎn)速較高（ 600 r/m in 以上） 的主軸部件、電動機轉(zhuǎn)子、卡盤等必須給予平衡。提高機床的中國金屬加工在線版權(quán)所有齒輪制造質(zhì)量及裝配精度， 機床主軸的傳動齒輪以斜齒或人字齒輪嚙合傳動為好， 以提高傳動的平穩(wěn)性。主軸的滾動軸承應(yīng)選用精度較高的軸承， 裝配時應(yīng)盡量提高和保證其滾動軸承的裝配精度
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