JIXIEJIAGONGZHENDONGDEZHENDUANJISHUYUKONGZHICUOSHI

機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)與控制措施機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)機(jī)械加工中產(chǎn)生的振動可分為強(qiáng)迫振動和自激振動（顫振）兩大類。在自激振動中又可分為再生型、振型耦合型、摩擦型、滯后型等幾種不同的類型。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)機(jī)械加工振動的診斷，主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：要判定機(jī)械加工振動的類別，要明確指出哪些頻率成分的振動屬于強(qiáng)迫振動，哪些頻率成分的振動屬于自激振動；如果已知某個(gè)（或幾個(gè)）頻率成分的振動是自激振動，還要進(jìn)一步判定它是屬于哪一種類型的自激振動。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)例如，在強(qiáng)迫振動的診斷任務(wù)中：判別機(jī)械加工中所發(fā)生的振動是否為強(qiáng)迫振動。若是強(qiáng)迫振動，尚需查明振源，以便采取措施加以消除。結(jié)論：從強(qiáng)迫振動的產(chǎn)生原因和特征可知，它的頻率與外界干擾力的頻率相同或是它的整倍數(shù)。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動與外界干擾力在頻率方面的對應(yīng)關(guān)系是診斷機(jī)械加工振動是否屬于強(qiáng)迫振動的主要依據(jù)?？梢圆捎妙l率分析方法，對實(shí)際加工中的振動頻率成分，逐一進(jìn)行診斷與判別。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟采集現(xiàn)場加工振動信號在加工部位振動敏感方向，用傳感器（加速度計(jì)、力傳感器等）拾取機(jī)械加工過程的振動響應(yīng)信號，經(jīng)放大和A-D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸人計(jì)算機(jī)。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟頻譜分析處理對所拾得的振動響應(yīng)信號做自功率譜密度函數(shù)處理，自譜圖上各峰值點(diǎn)的頻率即為機(jī)械加工的振動頻率。自譜圖上較為明顯的峰值點(diǎn)有多少個(gè)，機(jī)械加工系統(tǒng)中的振動頻率就有多少個(gè)；譜峰值最大的振動頻率成分就是機(jī)械加工系統(tǒng)的主振頻率成分。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟做環(huán)境試驗(yàn)查找機(jī)外振源在機(jī)床處于完全停止的狀態(tài)下，拾取振動信號，進(jìn)行頻譜分析。將這些頻率成分與機(jī)床加工時(shí)測得的振動頻率成分進(jìn)行對比。結(jié)論判斷：如兩者完全相同，則可判定機(jī)械加工中產(chǎn)生的振動屬于強(qiáng)迫振動，且干擾力源在機(jī)外環(huán)境中；如現(xiàn)場加工的主振頻率成分與機(jī)外干擾力頻率不一致，則需繼續(xù)進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟做空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)查找機(jī)內(nèi)振源機(jī)床按加工現(xiàn)場所用運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但不對工件進(jìn)行加工。采用相同的辦法拾取振動信號，進(jìn)行頻譜分析，確定干擾力源的頻率成分，并與機(jī)床加工時(shí)測得的振動頻率成分進(jìn)行對比。結(jié)論判斷：除已查明的機(jī)外干擾力源的頻率成分之外，如兩者完全相同，則可判定現(xiàn)場加工中產(chǎn)生的振動屬于強(qiáng)迫振動，且干擾力源在機(jī)床內(nèi)部。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟做空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)查找機(jī)內(nèi)振源機(jī)床按加工現(xiàn)場所用運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但不對工件進(jìn)行加工。采用相同的辦法拾取振動信號，進(jìn)行頻譜分析，確定干擾力源的頻率成分，并與機(jī)床加工時(shí)測得的振動頻率成分進(jìn)行對比。結(jié)論判斷：除已查明的機(jī)外干擾力源的頻率成分之外，如兩者完全相同，則可判定現(xiàn)場加工中產(chǎn)生的振動屬于強(qiáng)迫振動，且干擾力源在機(jī)床內(nèi)部。機(jī)械加工振動的診斷技術(shù)強(qiáng)迫振動的診斷方法和診斷步驟查找干擾力源如果干擾力源在機(jī)床內(nèi)部，還應(yīng)查找其具體位置。可采用分別單獨(dú)驅(qū)動機(jī)床各運(yùn)動部件，進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，查找振源的具體位置。限制：部分機(jī)床（如車床，除電動機(jī)可單獨(dú)驅(qū)動外，其余運(yùn)動部件通常不可）無法實(shí)現(xiàn)此功能。此時(shí)需針對所有潛在振源運(yùn)動部件，依據(jù)轉(zhuǎn)速、齒輪齒數(shù)等參數(shù)算得頻率，再與機(jī)內(nèi)振源頻率比對，以確定其位置。機(jī)械加工振動的控制措施01消除或減弱產(chǎn)生機(jī)械振動的條件減小機(jī)內(nèi)外干擾力的幅值高速旋轉(zhuǎn)零件必須進(jìn)行平衡，如磨床的砂輪、車床的卡盤及高速旋轉(zhuǎn)的齒輪等。盡量減少傳動機(jī)構(gòu)的缺陷，設(shè)法提高帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動及其他傳動裝置的穩(wěn)定性。機(jī)械加工振動的控制措施01消除或減弱產(chǎn)生機(jī)械振動的條件減小機(jī)內(nèi)外干擾力的幅值對于高精度機(jī)床，應(yīng)盡量少用或不用齒輪、平帶等可能成為振源的傳動元件，并使動力源（尤其是液壓系統(tǒng)）與機(jī)床本體分離，放在另一個(gè)地基基礎(chǔ)上。對于往復(fù)運(yùn)動部件，應(yīng)采用較平穩(wěn)的換向機(jī)構(gòu)。在條件允許的情況下，適當(dāng)降低換向速度及減小往復(fù)運(yùn)動件的質(zhì)量，以減小慣性力。機(jī)械加工振動的控制措施01消除或減弱產(chǎn)生機(jī)械振動的條件適當(dāng)調(diào)整振源的頻率在選擇轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)使可能引起強(qiáng)迫振動的振源頻率f遠(yuǎn)離機(jī)床加工系統(tǒng)薄弱模態(tài)的固有頻率fn，一般應(yīng)滿足:

機(jī)械加工振動的控制措施01消除或減弱產(chǎn)生機(jī)械振動的條件采取隔振措施主動隔振，以阻止機(jī)床振源通過地基外傳；被動隔振，能阻止機(jī)外干擾力通過地基傳給機(jī)床。常用的隔振材料有橡皮、金屬彈簧、空氣彈簧、泡沫乳膠、軟木、礦渣棉、木屑等。中小型機(jī)床多用橡皮襯墊，而重型機(jī)床多用金屬彈簧或空氣彈簧。機(jī)械加工振動的控制措施02消除或減弱產(chǎn)生自激振動的條件合理選擇切削用量合理選擇刀具幾何參數(shù)增加切削阻尼機(jī)械加工振動的控制措施03增強(qiáng)工藝系統(tǒng)抗振性和穩(wěn)定性的措施提高工藝系統(tǒng)的剛度提高工藝系統(tǒng)的剛度，可以有效地改善工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性。在增強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度的同時(shí)，應(yīng)盡量減小構(gòu)件自身的質(zhì)量。應(yīng)把“以最小的質(zhì)量獲得最大的剛度”作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。機(jī)械加工振動的控制措施03增強(qiáng)工藝系統(tǒng)抗振性和穩(wěn)定性的措施增大工藝索統(tǒng)的阻尼工藝系統(tǒng)的阻尼主要來自零部件材料的內(nèi)阻尼、結(jié)合面上的摩擦阻尼及其他附加阻尼。材料的內(nèi)阻尼是指由材料的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻尼，不同材料的內(nèi)阻尼是不同的。因鑄鐵的內(nèi)阻尼比鋼大，所以機(jī)床上的床身、立柱等大型支承件常用鑄鐵制造。機(jī)械加工振動的控制措施03增強(qiáng)工藝系統(tǒng)抗振性和穩(wěn)定性的措施增大工藝索統(tǒng)的阻尼除了選用內(nèi)阻尼較大的材料制造外，還可以把高阻尼材料附加到零件上。機(jī)械加工振動的控制措施03增強(qiáng)工藝系統(tǒng)抗振性和穩(wěn)定性的措施增大工藝索統(tǒng)的阻尼機(jī)床阻尼大多來自零、部件結(jié)合面間的摩擦阻尼，有時(shí)它可占總阻尼的90%，應(yīng)通過各種途徑加大結(jié)合面間的摩擦阻尼。對于機(jī)床的活動結(jié)合面，應(yīng)當(dāng)注意調(diào)整其間隙，必要時(shí)可施加預(yù)緊力，以增大摩擦阻尼。機(jī)械加工振動的控制措施03增強(qiáng)工藝系統(tǒng)抗振性和穩(wěn)定性的措施增大工藝索統(tǒng)的阻尼實(shí)驗(yàn)證明：滾動軸承在無預(yù)加載荷作用有間隙的情況下工作，其阻尼比為0.01-0.02；當(dāng)有預(yù)加載荷而無間隙時(shí)，阻尼比可提高到0.02-0.03。對于機(jī)床的固定結(jié)合面，要求適當(dāng)選擇加工方法、表面粗糙度等級及結(jié)合面上的比壓，結(jié)合面的固定方式也有很大影響。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置如果不能從根本上消除產(chǎn)生切削振動的條件，又無法有效地提高工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性時(shí)，為保證必要的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，可以采用消振、減振裝置。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置動力減振器將彈性元件k2和附加質(zhì)量m2連接到主振系統(tǒng)m1、k1，利用附加質(zhì)量的動力作用，使其加到主振系統(tǒng)上的作用力（或力矩）與激振力（或力矩）大小相等、方向相反，從而達(dá)到抑制主振系統(tǒng)振動的目的。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置摩擦減振器摩擦減振器利用摩擦阻尼來消散振動能量。如圖所示為一個(gè)裝在車床尾座上的摩擦減振器，它靠填料圈的摩擦阻尼減小振動。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置沖擊式減振器利用兩物體相互碰撞要損失動能的原理，在振動體M上裝上一個(gè)起沖擊作用的自由質(zhì)量（沖擊塊）m。系統(tǒng)以x=Asinwt振動時(shí)，自由質(zhì)量將反復(fù)沖擊振動體，以消散振動能量，達(dá)到減振的目的。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置沖擊式減振器為獲得最有利的碰撞條件，要求振動體M和沖擊塊m都能以其最大速度運(yùn)動時(shí)發(fā)生相互碰撞，這樣才能得到最大的動能損耗。機(jī)械加工振動的控制措施04采用各種消振、減振裝置沖擊式減振器間隙的大小對減振效果影響甚大，為獲得最佳減振效果，間隙應(yīng)滿足下式要求：

式中：T——振動體M的振動周期；A——振動體M的振幅；ω——振動角頻率