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第八节机械加工过程中的振动

第八节机械加工过程中的振动

一般说来，机械加工过程中的振动是一种十分有害的现象，它对于加工质量生产效率都有很大影响，必须认真对待。

在切削过程中，当振动发生时，加工表而将恶化，产生较明显的表面振痕。

一、机械加工过程中的强迫振动

（一）机械加工过程中的强迫振动（见P226）

1、强迫振动：是由于工艺系统外界周期性干扰力的作用而引起的振动。

机械加工中的强迫振动与一般机械中的强迫振动没有H么区别，强迫振动的频率与干扰力的频率相I可或是它的倍数。

2、强迫振动产生的原因：强迫振动的振源乂来自机床内部的机内振源来自机床外部的机外振源两大类。机外振

源甚多，但它们都是通过地基传给机床的，可通过加设隔振地基来隔离。机内振源主要又：

1（）机床电机的振动：

2（）机床高速旋转件不平衡引起的振动：

3（）机床传动机构缺陷引起的振动，如齿轮的侧隙、皮带张紧力的变化等；

4（）切削过程中的冲击引起的振动：

5（）往复运动部件的惯性力引起的振动

3、强迫振动的特征：（见P227）

1（）机械加工过程中的强迫振动，只要干扰力存在，其不会被衰减：

2（）强迫振动的频率等于干扰力的频率；

3（）在干扰力频率不变的情况下，干扰力的幅值越大，强迫振动的幅值将随之增大。

4、减少强迫振动的途径：

（1）对工艺系统中的回转零件进行平衡处理；

2（）提高工艺系统中传动件的精度：以减小冲击；

3（）提高工艺系统的刚度：

（4）隔振：隔离机外振源对工艺系统的干扰。

（二）机械加工过程中强迫振源的查找方法如果已经确认机械加工过程中发生了强迫振动，就要设法查找振源，以便

去除振源或减小振源对加工过程的影响。由强迫振动的特征可知，强迫振动的频率总是与干扰力的频率相等或是它的

倍数，我们可以根据强迫振动的这个规律去查找强迫振动的振源。

二、机械加工过程中的自激振动（颤振）

（一）机械加工过程中的自激振动（见P229）

1、自激振动：机械加工过程中，在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为自激振动,

简祢颤振。

2、自激振动的原理：

1（）电铃自激振动：见下图。（见P229）

电铃自激振动原理图▲

3、与强迫振动相比，自激振动具有以下特征:

1（）机械加工中的自激振动是在没有周期性外力（相对于切削过程而言）干扰下所产生的振动运动，这一点与强迫

振动有原则区别。维持自激振动的能量来自机床电动机，电动机除了供给切除切屑的能量外，还通过切削过程把能量

输给振动系统，使机床系统产生振动运动。

2（）自激振动的频率接近于系统的某一固有频率，或者说，颤振频率取决于振动系统的固有特性。这一点与强迫振

动根本不同，强迫振动的频率取决于外界干扰力的频率。

3（）自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为零

振幅

振动系统的能量关系

自激振动幅值的增大或减小，决定于每一振动周期中振动系统所获得的能量与所消耗的能量之差的正负号。由图知，

在一个振动周期内，若振动系统获得的能量ER等于系统消耗的能量EZ,则自振动是以0B为振幅的稳定的等幅振

动。当振幅为0A时，振动系统每一振动周期从电动机获得的能量ER大于振动所消耗的能量EZ,则振幅将不断增大,

直至增大到振幅0B时为止；反之，当振幅为0C时，振动系统每一振动周期从电动机获得的能量ER小于振动所消耗

的能量EZ,则振幅会不断减小，直至减小到振幅0B时为止。

（二）机床加工过程中产生自振动的条件

如果在一个振动周期内，振动系统从电动机获得的能量大于振动系统对外界做功所消耗的能量，若两者之差刚好能克

服振动时阻尼所消耗的能量，则振动系统将有等幅振动运动产生。

与肖U夕卜圆中白由度旅动系统模型

图中是一个单自由度振动系统模型，振动系统与刀架系统相连，且只在y方向振动。为分析问题简便起见，暂不考虑

系统阻尼的作