车床加工过程中的自激振动分析及消振措施.docx

车床加工过程中的自激振动分析及消振措施袁梁梁（江苏广播电视大学武进学院，江苏 常州 213149） 摘要：本文就车削过程中产生的振动及其对加工的影响进行了简单地描述，重点对车削过程中产生自激 振动的因素及其特点进行了描述和分析，并从切削用量、刀具的几何参数、工艺系统的抗振性、机床系 统的抗振性、工艺系统薄弱环节的刚度等几方面有针对性的对自激振动采取相应的控制及消振方法、措 施进行描述关键词：自激振动 低频振动 高频振动 消振措施0序言机械加工中，工艺系统如发生振动，将会使工艺系统的正常运动方式受到干扰，破坏了机床、工件 刀具的正确位置及相互的运动关系，使加工表面出现振纹（表面波纹），严重恶化加工精度和加工表面质 量，降低刀具耐用度和机床使用寿命，限制了生产率的提高，而且振动还往往带来噪音、污染环境，对 工人身心健康也有一定的影响随着科学技术和生产的不断发展，对零件的表面质量要求愈来愈高，振动往往成为提高产品质量的 主要障碍，因此研究机械加工中产生振动的机理、探求消振的有效措施，是机械加工工艺领域的一个重 要课题对于机床来说，自激振动并非在所有情况下都会出现，只在某些条件下产生自激振动是一个 比较复杂和难解决的问题，本文就针对车削过程中产生的自激振动的原因进行研讨和分析，并采取些相 应的减振、消振措施。

1 车削过程中的振动及其对加工的影响由机床（包括夹具）、工件和刀具组成的工艺系统是一个弹性系统在切削加工时，工艺系统在各种 力的作用下，除产生静态的变位（即变形）外，还可能使刀具相对于工件表面，在振动方向上产生一个 附加运动，引起动态的变位（即振动），从而使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏机械加工中的振动，有自由振动、受迫振动和自激振动（约占振动的 65%）三种类型自由振动、 受迫振动是比较容易消除的，只要把激起振动的原因除去，振动就可以消除比如，由冲击引起的自由 振动，只要除去冲击的外力就可以消除振动受迫振动只要平衡转动部件，提高齿轮和轴承的精度就可 以消除由于这些原因，一般在机床试车阶段就开始采取消振措施了2 车削过程中的自激振动分析2.1 自激振动的特点 在没有周期性外力作用的情况下，由系统内部激发及反馈的相互作用而产生的稳定的周期性振动，称 为自激振动（即颤振）它具有以下特点：自激振动是一种不衰减振动；自激振动的频率等于或接近于系 统的固有频率；自激振动只能在特定的系统中产生，系统简称为自振系统；自激振动的形成和持续是基于 振动过程自身产生的激振和反馈作用，如若停止切削，其内部激振力消失，则自激振动也随之消失。

2.2 车削过程中的两类自激振动车削过程中所出现的振动主要是自激振动从抗振角度来看，车床的工作条件不好，因而在加工细长 轴类工件，用卡盘夹持加工工件，以及加工大直径工件时，车床多半发生颤振车削颤振时将使刀具和工 件不停地产生相对振动车削时的自激振动有低频振动和高频振动两类前者主要是工件系统的弯曲振动，其频率按近于工件 系统的固有频率，一般振动比较剧烈，常使机床部件（如尾架、刀架等）松开，并打坏硬质合金刀片；后 者是车刀的弯曲振动，其频率接近于车刀的固有频率，振动时只是刀具本身在振动，而工件及机床部件相 对来说则很平静3 自激振动的控制及消振措施3.1合理选择切削用量在车削中，自激振动的产生很大程度上取决于切削用量选择的合适与否图1中随着切削深度的增加， 振幅增加，两者成正比例关系；图2中随着进给量的增加，振幅减小，两者成反比例关系；图3中切削速度 以40m/m in为分界，当切削速度小于40m/m in振幅增加，当切削速度大于40m/min振幅减小3.2 避免自激振动的措施通过分析，可得出避免自激振动的措施有以下几个方面：（1） 合理选择刀具的几何参数对避免自激振动有很大的因素2） 工件系统往往是易发生振动的薄弱环节，因此提高工件系统的抗振性是很必要的。

3） 增大车刀截面、减小车刀装夹时的悬伸距离、提高车刀的刃磨质量和接触刚度等，均是提高刀具 系统抗振性能的重要措施4） 对使用中的机床，主要了解其动态特性，再针对薄弱环节采取适当措施，提高机床系统的抗振性 5） 合理安排系统低刚度主轴位置，使小刚度主轴位于切削力和法向的夹角范围之外，对提高系统抗 振性有良好的效果6) 在采用上述各种措施后仍不能收到满意的消振效果时，可考虑使用消振刀具和消振器(减振装置)4．结束语机械加工过程中产生的振动非常复杂，通过对车削加工过程中产生自激振动的原因和基本规律分 析并采取相应的消振措施，可使车削加工中的振动现象明显减小，大大提高工件表面质量及机床刀具的 工艺能力但完全消除振动现象，尚待进一步深入研究自激振动机理、寻找其产生原因及消除措施 参考文献1. 韩志华，罗学科.机床加工过程中的振动实验研究.机床与液压[J],2007,35 (2):75-792. 孙月明，唐任仲•机械振动学[M].杭州：浙江大学出版社.1991,103. 徐伟•机械加工自激振动的研究•机械研究与应用[J],2004, 17(3):23-244. MANN B P, INSPERGER T, BAYLY P V, et al. stability of upmilling and downmilling, part2: experimental verification[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture,2003,43(1):25-34.5•李宝灵，高尚晗，高中庸，韦高.金属切削过程中自激振动的实验分析•机械制造[J],2004,42(8):51-536.何理瑞.金属切削过程中的振动及其抑制措施分析.机床与液压[J],2009,37(6);249-250。