金屬拋光機機械加工過程中產生的振動是一種十分有害的現象,主要表現在以下幾個方面:
1)刀具相對于工件加工表面的振動會使加工表面產生振痕,嚴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生周期性的變化工藝系統的各個組成環節將承受動態載荷的作用,刀具易于磨損,嚴重時將產生崩刃;機床連接特性會受到破壞,嚴重時甚至使切削加工無法繼續進行
3)切削過程中發生的高頻振動,有時還會伴隨產生一種刺耳的尖叫聲,造成噪聲污染
4)為了避免發生振動或減小振動,有時不得不降低切削用量,致使機床、刀具的工作性能得不到充分發揮,限制了機械加工生產率的提高
機械加工過程中產生的振動,可分為受迫振動和自激振動兩大類。
機被加工過程中受迫振動發生、發展的規律與一般機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;受迫振動的幅值與干擾力的幅值有關,又與工藝系統的動態特性有關。
解決受迫振動問題的關鍵是要找到產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機床內部的稱為機內振源,也有來自機床外部的稱為機外振源。
機外振源很多,但它們都是通過機床地基傳給機床的,可通過加設隔振墊隔振,如圖1234所示,機床1用地腳螺釘裝夾在基礎2上,基礎2則通過彈性元件3支承在地基4上,在隔振參數選適當的條件下,機外振源便可被隔離。
金屬拋光機機內振源主要有
1)機床高速旋轉件的不平衡,如電動機轉子、軸、齒輪等。
2)機床傳動機構的缺陷,如齒輪、滾動軸承等。
3)液壓傳動裝置,主要來自液壓系統流量或壓力的波動。
4)切削過程中的沖擊。
5)往復運動部件的慣性力,即其在改變方向時產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)干擾下所產生的振動。在機床加工系統產生自激振動之前,必須有一個受迫振動作先導,但當自激振動產生以后,即使將上述受迫振動去除,機床加工系統的自激振動仍將維持下去,其能量是由機床電動機通過切削過程傳遞過來的。
2)自激振動的頻率接近于機床加工系統薄弱環節的固有頻率,即取決于機械加工系統的固有特性
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所獲得的能量與所消耗的能量的比有關機械加工中,自激振動的發生、發展規律與機被加工過程本身有著十分重要的聯系。自激振動產生的機理目前比較公認的學說有再生原理、振動耦合原理和負摩擦原理。另外,對切削力滯后原理和刀具工作角度變動原理的認同度也較高。根據激振機理的不同,產生的自激振動也相應不同,其中尤以再生型顫振在實際中應用***多,對其研究也***為成熟。
由前面的分析可知,機械加工中產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,才能對現場生產中的振動問題進行深人研究。受迫振動的頻率與外界干擾力的頻率相同或是它的整數倍;自激振動的頻率接近于機床加工系統某一主振模態的固有頻率;混合型顫振是在受迫振動誘發下產生的,它的特征是振動頻率與外界干擾頻率相同或是它的整數倍,且此振動頻率還接近于機床加工系統某主振模態的固有頻率。因此,在判定振動類型以前,應查明機床加工系統的外界干擾力源以及機被加工系統的主振模態。一般地,機被加工振動的診斷程序是:
1)做切削試驗,拾取機床加工過程的振動響應信號
2)進行譜分析處理,找出機床加工振動的各頻率成分
3)做環境試驗,查找機外振源
4)做空運轉試驗,查找機內振源。
5)儆激振試驗,查找機床加工系統的主模態。