机械加工自激振动的研究

机械加工过程中机械振动的成因及解决措施摘要：在我国机械加工行业发展日益加快的背景下，机械管理工作迎来更高的挑战。

虽然在一定程度上提高了我国机械加工的效率和精确度，但由于在加工过程中，刀具和被加工机械做周期性往复运动，因此加工过程中产生机械振动是难以避免的。

而一旦发生机械振动不仅会影响到机械加工质量，甚至也会导致加工机械出现损坏。

因此，研究机械加工振动的解决措施，对于促进我国机械加工行业的发展具有重要的意义。

关键词：机械加工；机械振动；成因；解决措施引言在以往的机械加工过程中，经常会出现振动现象，使加工的精准度和精细度受到严重影响。

引起机械振动的原因是多样的，本文分析了机械加工过程中机械振动的不同成因，并针对成因提出了解决措施。

一、机械加工过程中机械振动形成的原因（一）强迫振动形成的原因在整个机械加工过程中，设备加工生产会受到各类外界因素的影响，强迫振动作为主要出现的振动类型，是受到外界因素影响最多的一种振动。

强迫振动就是指在周期性外力的影响之下形成的受破振动，他主要代表的是一种驱动力，由外力影响而诞生的一种额外的驱动性力量。

[1]关于强迫振动，有以下几个特征。

首先是强迫振动本身不会影响到干扰力，因此在加工生产的工程中，强迫振动的体现并不直接，在生产加工阶段我们无法对强迫振动进行额外的干扰，只有后续技术工艺阶段加入进来之后，强迫振动的现象才会停止。

其次是强迫振动受到的外部影响很深，因此其发生频率与外界干扰的周期频率是非常相似的，大部分的强迫振动频率都保持在干扰周期频率的整倍数上。

最后是强迫振动还具有一定的辐射性，它很可能会引起机械的共振现象，进一步的影响到机械设备的作业情况，影响设备生产的精度。

因此总的来看，在思考强迫振动形成原因的时候，更多的是需要关注外部影响和干扰因素对强迫振动的影响，外部的干扰因素越多那么强迫振动的振幅也就越高。

（二）自激振动形成的原因自激振动同其他振动之间有明显的区别，也就是说，在开展自激振动的过程中，外力的影响没有相对应的周期性。

机械加工自激振动的研究
徐伟;雷盛开
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2004(017)003
【摘要】探讨机械加工中自激振动的产生机理,简述减少自激振动的途径,通过合理选择切削用量,提高工艺系统的抗振性等措施,可取得较好效果.
【总页数】3页(P23-24,34)
【作者】徐伟;雷盛开
【作者单位】广东技术师范学院,广东,广州,510655;三峡大学,职业技术学院,湖北,宜昌,447002
【正文语种】中文
【中图分类】TH113.1
【相关文献】
1.抑制机械加工中自激振动的途径 [J], 刘海平
2.轮式车辆动力传动系自激振动研究（Ⅳ）——影响自激振动稳定性的因素… [J], 贾建章;王登峰
3.轮式车辆动力传动系自激振动研究（Ⅲ）——自激振动系统的稳定性分析 [J], 郑联珠;张友坤
4.轮式车辆动力传动系自激振动研究(I)——自激振动的机理分析 [J], 郑联珠
5.轮式车辆动力传动系自激振动研究(Ⅱ)——自激振动系统的能量反馈与控制系统分析 [J], 贾建章
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机械加工过程中的振动
1) 刀具相对于工件振动会使加工表面产生波纹，这将严峻影响零件的使用性能；
2) 刀具相对于工件振动，切削截面、切削角度等将随之发生周期性变化，工艺系统将承受动态载荷的作用，刀具易于磨损（有时甚至崩刃），机床的连接特性会受到破坏，严峻时甚至使切削加工无法进行；3）为了避开发生振动或减小振动，有时不得不降低切削用量，致使机床、刀具的工作性能得不到充分发挥，限制了生产效率的提高。

一、机械加工过程中的强迫振动
机械加工过程中的强迫振动是指在外界周期性干扰力的持续作用下，振动系统受迫产生的振动。

机械加工过程中强迫振动的振动频率与干扰力的频率相同或是它的整数倍；当干扰力的频率接近或等于工艺系统某一薄弱环节固有频率时，系统将产生共振。

二、机械加工过程中的自激振动（颤振）
1．机械加工过程中的自激振动
机械加工中的自激振动是指在没有周期性外力（相对于切削过程而言）干扰下产生的振动运动。

2．自激振动的激振原理
（1）再生原理
（2）振型耦合原理
三、掌握机械加工振动的途径
1．消退或减弱产生振动的条件（1）消退或减弱产生强迫振动的条件（2）消退或减弱产生自激振动的条件2．改善工艺系统的动态特性
3．采纳减振装置。

机械加工过程中机械振动成因及解决措施分析摘要：近年来，机械加工在平常生活中的利用率愈来愈高，机械的加工技术也逐渐成熟。

在实际的应用过程中，机械加工过程存在一些问题，特别是机械振动对机械加工的影响及危险非常的明显。

出现振动情况会直接影响加工件质量，因此怎样杜绝机械振动成为现阶段首要解决问题。

本文将主要围绕机械加工过程中出现振动的成因和其特点展开分析。

关键词：机械加工；机械振动；成因1.机械加工过程中机械振动的成因及特点1.1自由振动自由振动在机械加工过程非常普遍，产生自由振动的主要原因是机械在对零件进行加工时存在切削力而造成波动，导致自由振动现象的出现。

机械在发生自由振动之后频率会迅速削弱，自由振动不会对机械的加工造成任何不利影响，但是时问一长会引发机械发生自激振动。

1.2强迫振动机械加工过程中产生强迫振动既有内部原因也有外部原因，机械运转加工零件时产生的离心惯性会导致振动出现；机械在运转过程中会让各个设备之问产生一定的不平衡力，这种不平衡也会引发离心惯性的出现，从而引发强迫振动；机械自身的设计问题也是导致强迫振动出现的原因团，诸如轴承轨道不合理等因素也会让机械产生强迫振动；机械附近如果有冲床等其他大型机械，在加工过程中也会产生振动，导致设备发生强迫振动。

从强迫振动自身的特点来看，机械本身是不会消除任何干扰力的，如果采用有效的措施将干扰力去除，强迫振动也就随之停比。

强迫振动的频率与外界的干扰周期有直接关系，强迫振动会让机械设备产生共振现象，对机械设备的正常运转带来不利影响。

外界干扰力越大，机械产生的强迫振动也就越大。

1.3自激振动自激振动也可以称之为颤动，就是机械在正常运转过程中产生较为剧烈的振动。

机械加工时，刀具和零件之问会进行摩擦，短时问内发生变化，引起自激振动。

如果零件的硬度比较大，就会让刀具产生崩刀现象，引发自激振动；如果刀具的质量比较差，刀杆也会引发自激振动。

自激振动振动的频率与机械加工的频率相似。

振动力学论文题目：自激振动形成及分析院系：新科学院机械工程系专业年级：机制104姓名：王岩军学号：2010200417摘要：机械加工过程中产生的的自激振动主要分强迫振动与自激振动。

本文主要讲述关于工艺系统中自激振动产生的原因，对其进行全面分析，最后得到控制的方法。

关键词：强迫振动，自激振动，强迫振动的特征，自激振动产生的原理，产生自激振动的条件，自激振动的激振机理，解决方法。

序言：振动是在机械加工过程中，因机床工件或刀具发生周期性的跳动。

加工过程中如发生振动，会使工件已加工表面上出现条痕或布纹状痕迹，使表面光洁度显著下降，还会使机床、夹具中的连接零件松动，缩短机床使用寿命，影响工件在夹具中的正确定位。

此外，由于振动，势必降低切削速度，损坏切削工具，降低生产率，造成噪声污染。

如在磨削过程中，由于电动机、高速旋转的砂轮及皮带轮等不平衡，三角皮带的厚薄或长短不一致，油泵工作不平稳等，都会引起机床的强迫振动，它将激起机床各部件之间的相对振动幅值，影响机床加工工件的精度，如粗糙度和圆度。

对于刀具或做回转运动的机床，振动还会影响回转精度。

【1】1、机械加工过程中的强迫振动机械加工中的强迫振动是由于外界（相对于切削过程而言）周期性干扰力的作用而引起的振动。

1.1强迫振动产生的原因强迫振动的振源有来自机床内部的称为机内振源，也有来自机床外部的，称为机外振源。

机外振源甚多，但它们都是通过地基传给机床的，可以通过加设隔振地基加以消除。

机内振源主要有机床旋转件的不平衡、机床传动机构的缺陷、往复运动部件的惯性力以及切削过程中的冲击等。

【2】1.2强迫振动的特征机械加工中的强迫振动与一般机械振动中的强迫振动没有本质上的区别：在机械加工中产生的强迫振动，其振动频率与干扰力的频率相同，或是干扰力频率的整数倍。

强迫振动的幅值既与干扰力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关：在干扰力源频率不变的情况下，干扰力的幅值越大，强迫振动的幅值将随之增大。

铣削加工自激振动的主动控制理论与技术研究薄壁类零件在国防、运载和能源等行业有着广泛的应用。

该类零件在铣削加工中一般具有刚度低、强耦合、易产生形变和振动等特点,导致了加工质量和效率的下降以及加工成本的上升。

为了抑制振动的发生,需要深入研究其发生的机理和特点,进而设计有效的主动控制器。

为了解决薄壁件形变问题,需要进行大量的实验研究和分析,进而设计高效的形变预测和补偿方案。

本文针对薄壁类零件铣削加工过程中,因为本身能量的积累导致的自激振动和形变等问题开展了如下研究工作:针对受到输入约束的非线性铣削加工动力学系统,提出了输入约束下的铣削加工过程模型预测主动控制方法,拓展了系统的稳定区域。

通过有限傅里叶级数近似和摄动系统离散化,将自激振动系统转化为带有输入约束的线性时变系统,利用线性多面体技术结合滚动优化方法求解最优工作点,并在线获取所拓展的系统状态,应用于有限铣削功率下的铣削自激振动抑制过程,拓展了“转速-切深”构成的叶瓣图中的闭环稳定区域,显著提高了铣削加工材料移除率和加工效率。

结合自激振动的动力学系统本身所具有周期性时变特性,提出了通过傅里叶级数近似铣削过程中的周期性动态切削力,去除了对切削周期精确测量的依赖;结合高速铣削和较大轴向切深范围的自激振动抑制过程中需要低计算复杂度和较大主动控制力的特点,提出了利用反步法和建立的单调非减奇函数来设计半全局输入饱和自适应控制器,并沿着闭环系统轨迹对建立的正定Lyapunov函数求导,最终根据LaSalle-Yoshizawa定理证明该方法能有效拓展高速铣削加工闭环稳定区域,因此具有提高加工质量和效率的潜力。

针对铣削加工过程中经常出现小切入比情况,即径向切削厚度小于铣刀直径,充分考虑到其动态切削力幅值变化较大的问题,提出了切削力变化矩阵不确定性集拟合化方法。

为了保证指定转速和切深范围内的薄壁件铣削加工过程的稳定,将自激振动系统的时延不确定性通过Pade近似和不确定集来覆盖,进而建立了包含结构不确定性的线性系统,最后经过D-K 迭代μ综合方法得到鲁棒主动控制律。

机械加工过程中机械振动的成因及解决措施探讨【摘要】机械加工中的振动问题是一项常见而重要的挑战，振动不仅会影响加工质量和工件精度，还会降低生产效率和延长加工周期。

本文首先分析了机械振动的成因，包括切削力、刀具不平衡和机床结构等问题。

然后探讨了解决振动问题的措施，如使用平衡刀具、提高机床刚度、优化切削参数和使用减振设备等方法。

最后总结了振动问题的解决方法，展望了振动控制技术的发展前景，并强调了振动控制对机械加工的重要性。

通过本文的学习，读者将更深入地了解机械振动问题及其解决方法，提高加工质量和效率。

【关键词】机械加工，机械振动，切削力，刀具平衡，机床结构，振动问题解决，刚度，减震性能，控制切削参数，优化加工工艺，减振设备，隔振装置，振动控制技术，发展前景，重要性。

1. 引言1.1 介绍机械加工中的振动问题在机械加工中，振动是一个普遍存在的问题，它直接影响着加工质量和工件精度。

振动会导致切削力不稳定，进而影响刀具的切削性能，造成加工表面粗糙度增大、形状偏差加大，甚至使工件破裂。

振动还会加速刀具的磨损，降低加工效率，增加生产成本。

振动问题的严重性不容忽视，需要引起机械加工行业的高度重视和关注。

解决振动问题不仅可以提高加工质量和工件精度，减少损耗和成本，还可以提升机械加工的稳定性和可靠性，提高生产效率。

探讨机械振动问题的成因及解决措施，对于提升机械加工的水平和质量具有重要意义。

通过深入分析振动问题的根源，寻找针对性的解决方法，不仅可以改善加工质量，提高工件精度，还可以推动振动控制技术的进步，促进机械加工行业的发展。

1.2 阐述振动对加工质量和工件精度的影响振动是机械加工过程中常见的问题，它直接影响着加工质量和工件精度。

振动会导致切削过程不稳定，使得工件表面出现凹凸不平的情况，从而影响加工表面的光洁度和精度。

在高速加工过程中，振动还会导致刀具磨损加剧，加工精度降低，甚至加速机床的磨损，降低机床的使用寿命。

振动还会影响加工中切屑的形成和排除。

机械加工中的自激振动自激振动是在外界偶然因素激励下产生的振动，但维持振动的能量来自振动系统本身，并与切削过程密切相关。

这种在切削过程中产生的自激振动也叫做颤振。

由于切削过程本身的原因，在一定条件下，即使没有外加激振力维持，切削力也可能产生周期性的变化，并由这个周期性变化的动态力反过来对振动系统做功，即输入能量，来补偿系统由于阻尼耗散的能量，以加强和维持这种振动。

这种由振动过程本身所产生的周期性动态力所维持的振动，就是自激振动。

切削过程中产生的自激振动是频率较高的强烈振动，通常又称为颤振。

颤振常常是影响加工表面质量及生产效率的主要因素。

自激振动的振动频率接近于或略高于工艺系统的低频振型固有频率，这是区分自激振动与强迫振动的最本质特点。

1.再生自激振动原理在切削或磨削加工中，一般进给量不大，刀具的副偏角较小，当工件转过一圈开始切削下一圈时，刀刃会与已切过的上一圈表面接触，即产生重叠切削。

重叠切削是再生颤振发生的必要条件，但并不是充分条件。

实际加工中，重叠切削极为常见，并不一定产生自激振动。

相反，如果系统是稳定的，非但不产生振动，还可以将前一转留下的振纹切除掉。

除系统本身的参数外，再生颤振的另一个必要条件是前后两次波纹的相位关系。

2.振型耦合自激振动原理在有些情况下，如车削方牙螺纹外表面时，在工件相继各转内不存在重叠切削现象，这样就不存在发生再生颤振的必要条件。

但生产中经常发现，当切削深度增加到一定程度时，仍然可能发生切削颤振。

可见，除了再生颤振外，还有其他的自激振动原因。

实验证明，在这种情况下发生的颤振，刀尖与工件相对运动的轨迹是一个形状和位置都不十分稳定的椭圆，通常称为变形椭圆，其长轴称为变形椭圆主轴。

振动轨迹为椭圆说明，颤振既发生在Y轴方向，也存在于Z轴方向，不是单自由度问题。

可用振型耦合自振原理来解释这种自激振动。

关于机械加工过程中的机械振动的研究【摘要】机械加工中的振动有自由振动、强迫振动和自激振动。

文章分别对这几类振动的产生原因和控制方法进行了研究。

【关键词】机械加工；振动；原因；控制方法1 机械加工过程中的振动分类1.1 自由振动当振动系统受到初始干扰力（又称激振力）的作用而破坏了平衡状态后，去掉激振力或约束后所发生的振动，称为自由振动。

由于系统总是存在阻尼，故自由振动总是衰减的，因此，一般来说，自由振动对加工过程的影响不大。

自由振动的特性取决于系统本身，即其固有频率，振型取决于振动系统的质量和刚度。

1.2 强迫振动在外界周期性干扰力的作用下，系统受迫产生的振动称为强迫振动。

由于有外界周期性干扰力作能量补充，所以振动能够持续进行。

只要外界周期性干扰力存在，振动就不会因阻尼而停止。

强迫振动的频率等于外界周期性干扰力的频率或者是它的整数倍。

1.3 自激振动由振动系统自身产生的交变力激发和维持的一种周期性振动称为自激振动。

切削过程中产生的自激振动也称为颤振。

2 机械加工过程中振动产生的原因分析2.1 自由振动产生的原因在机械加工中，自由振动是最简单的振动，所占振动比率仅5%左右，引起自由振动的主要原因有：（1）在机械设备加工过程中，切削力突然发生变化引起自由振动。

（2）机械加工设备在加工时，外界力对其产生冲击而引起自由振动。

机械加工过程产生的自由振动过程没有外来能量的补充，其振动一般会因阻尼的作用而迅速衰减，可见，自由振动对机械加工过程影响较小，但是自由振动在一定条件下诱发产生自激振动。

2.2 强迫振动产生的原因机械加工过程中强迫振动产生的主要原因有工艺系统内部和外部两方面因素。

工艺系统内部因素造成强迫振动的原因：一是离心惯性力引起的振动。

在机械加工工艺系统中，电动机的转子、联轴节、皮带轮、砂轮以及被加工的高速回转工件会发生不平衡现象，这种不平衡会产生离心惯性力，从而引发强迫振动，所引发振动频率与这些元件每秒钟的相应转数大致相等。