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對(duì)機(jī)床的振動(dòng)及防治研究論文
機(jī)床工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng),不僅會(huì)影響機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度和被加工零件的質(zhì)量,而且還要降低生產(chǎn)效率和刀具的耐用度,振動(dòng)劇烈時(shí)甚至?xí)档蜋C(jī)床的使用性能,伴隨振動(dòng)所發(fā)出的噪音會(huì)影響機(jī)床工人的健康。隨著我國(guó)機(jī)床工業(yè)的飛速發(fā)展,機(jī)床的振動(dòng)問(wèn)題也就更加引起人們的重視。
一般的說(shuō),機(jī)床工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)基本上有兩大類:
1)受迫振動(dòng);
2)自激振動(dòng)。例如在車床、銑床和磨床上,經(jīng)常見(jiàn)到回轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)的受迫振動(dòng),其頻率取決于回轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速(在銑削時(shí)還與銑刀的齒數(shù)有關(guān))。在機(jī)床上發(fā)生的自激振動(dòng)類型較多,例如有回轉(zhuǎn)主軸(或與工件、或與刀具聯(lián)系)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)或彎曲自激振動(dòng);機(jī)床床身、立柱、橫梁等支撐件的彎曲或扭擺自激振動(dòng);還有工作臺(tái)等移動(dòng)部件在低速運(yùn)行時(shí)所發(fā)生的張弛摩擦自激振動(dòng)(通稱爬行)等等。通常把金屬切削過(guò)程中表現(xiàn)為刀具與工件之間強(qiáng)烈的相對(duì)振動(dòng)的這種自激振動(dòng)稱為“顫振”。
機(jī)床工作時(shí)發(fā)生振動(dòng)是常見(jiàn)的。機(jī)床振動(dòng)不僅歪曲了工件的幾何形狀和尺寸,而且還將在已加工表面上留下振紋,降低了精度和表面光潔度,加劇了金屬表面層的冷硬情況,振動(dòng)時(shí)刀具的耐用度也將急劇下降,甚至導(dǎo)致刀刃的崩壞,這個(gè)問(wèn)題對(duì)于性質(zhì)較脆的硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。機(jī)床發(fā)生振動(dòng)后,往往迫使操作工人降低切削用量,因>:請(qǐng)記住我站域名/<而限制了機(jī)床的生產(chǎn)率。此外,在機(jī)床自動(dòng)線中,只要有一臺(tái)機(jī)床發(fā)生振動(dòng)而被迫暫停運(yùn)轉(zhuǎn),就會(huì)破壞生產(chǎn)的節(jié)律,引起生產(chǎn)過(guò)程的混亂。可見(jiàn)機(jī)床振動(dòng)是必須引起注意的一個(gè)重要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展,對(duì)機(jī)床零件的制造精度和表面質(zhì)量提出了更高的要求,從而使機(jī)床振動(dòng)問(wèn)題的研究成為研制、生產(chǎn)和使用機(jī)床等部門必須面對(duì)的重大課題,研究機(jī)床振動(dòng)的目的在于探究機(jī)床振動(dòng)的原因,謀求防止和消除機(jī)床振動(dòng)的方法,以研制抗振性更佳的機(jī)床。
一般來(lái)說(shuō),增強(qiáng)“機(jī)床—刀具—工件”工藝彈性系統(tǒng)的剛度,是提高工藝系統(tǒng)抗振性從而防止振動(dòng)的最普遍方法,它在任何情況下可用來(lái)防止受迫振動(dòng)和自激振動(dòng),并能消除破壞工作過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行的個(gè)別沖擊因素的影響。因此,為了提高整個(gè)工藝系統(tǒng)的剛度,增強(qiáng)工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)特別是切削力傳遞路線上最薄弱環(huán)節(jié)的剛度,顯然是很重要的。當(dāng)減輕 零件的重量既不會(huì)降低系統(tǒng)的剛度,也不會(huì)使系統(tǒng)特性發(fā)生其他不利的變化時(shí),減輕主振系統(tǒng)的質(zhì)量同提高系統(tǒng)剛度的作用一樣,都能提高系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率,從而減小了振動(dòng)的振幅,即起到了提高系統(tǒng)抗振性的作用。必須指出,增加振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼,例如適當(dāng)調(diào)節(jié)零件某些配合處的間隙,以及采用阻尼消振裝置等,將增加系統(tǒng)對(duì)激振能量的耗散作用,從而就能防止和消除振動(dòng),保證系統(tǒng)平穩(wěn)的工作。當(dāng)振動(dòng)發(fā)生以后,減小激發(fā)振動(dòng)時(shí)的激振力,即減小受迫振動(dòng)時(shí)的外激振力,或自激振動(dòng)式的內(nèi)激振力,往往是必須采取的消振措施,對(duì)于前者例如可減少回轉(zhuǎn)零件的不平衡所引起的離心力、斷續(xù)切削所產(chǎn)生的沖擊力等等,為此必須做到:
1)對(duì)于轉(zhuǎn)速在600轉(zhuǎn)/min以上的零件必須予以平衡,磨床上的砂輪應(yīng)予仔細(xì)平衡,并經(jīng)常修正以保持其正確的外形,也可采取自動(dòng)平衡裝置。機(jī)床上使用的卡盤、刀盤等均要予以平衡;
2)提高皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及其他傳動(dòng)裝置的穩(wěn)定性。在較高轉(zhuǎn)速檔下,使主軸直接用皮帶或連軸節(jié)與電動(dòng)機(jī)發(fā)生傳動(dòng)關(guān)系;采用最完善的皮帶接頭,使其連接后的剛度和厚度變化最。挥萌瞧Т嫫狡,使三角皮帶的剛度和厚度盡可能均勻些;采用纖維織成的傳動(dòng)帶;以斜齒輪或人字齒輪代替正齒輪;在銑床主軸上安裝飛輪等。對(duì)于高精度的小功率機(jī)床,盡量不用齒輪、皮帶等可能成為外來(lái)振源的元件。使動(dòng)力源與機(jī)床本體充分隔離,用絲帶來(lái)傳動(dòng)。適當(dāng)調(diào)節(jié)三角皮帶拉力,合理選擇皮帶長(zhǎng)度,使其擾動(dòng)頻率不接近主軸的轉(zhuǎn)速。盡量使皮帶拉力的主方向不同工件或刀具運(yùn)動(dòng)的主方向相重合,以避免皮帶擾動(dòng)的影響;
3)改善以聯(lián)軸節(jié)相連的各軸的軸心線間的不同軸度,從高速軸和主軸上去除帶動(dòng)油泵的凸輪;對(duì)于后者則借助于改變切削條件方法,如:
。1)選擇防震切削用量。在任何情況下都應(yīng)該避免切除寬而薄的切屑(即在大切削深度和小走刀量下切下的切屑);切削速度應(yīng)該在容易發(fā)生振動(dòng)的范圍以外,即采用較低的速度和較高的速度來(lái)工作;
。2)合理選擇刀具的幾何參數(shù)。主偏角和副偏角盡可能選的大些。前角對(duì)振動(dòng)的影響很大,前角愈大,切削過(guò)程愈平穩(wěn),故應(yīng)采用正前角。后角應(yīng)盡可能取得小些,但不要太小,以致刀具后刀面與加工面之間發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦,特別是對(duì)于走刀量較小的情形;
(3)采用抗振刀具等。
以上列舉的防止和消除機(jī)床振動(dòng)的一般方向,并未完全概括所有可能的消振措施,例如選擇合理的工藝過(guò)程,可在很大程度上減少發(fā)生振動(dòng)的危險(xiǎn):如在通用機(jī)床上避免加工極限直徑或極限長(zhǎng)度的工件,盡可能在接近加工處夾緊工件,使切削力接近工件夾持處;車削薄壁管使在管內(nèi)灌水、油、或者沙,以提高工件系統(tǒng)的阻尼性能;提高軸類零件的頂尖孔質(zhì)量;加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)使用中心架;在銑床上順銑時(shí)須有消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)間隙的裝置;使切削力與重力朝同一方向;以及使力作用在導(dǎo)軌上沒(méi)有塞鐵的一面等等。
總之,通過(guò)機(jī)床在使用過(guò)程中所暴露出的抗振性能方面的缺陷,采取相應(yīng)的措施以提高其抗振性能,機(jī)床的振動(dòng)及防治研究保證工件的加工精度。
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