金属切削加工中的振动分析及控制途径

浅论车削过程中的振动与控制在车削过程中产生的振动，不仅干扰了正常的切削过程，严重影响了加工件的表面质量，还会缩短机床及刀具使用寿命。

由此产生的噪音甚至可能影响到操作者工作情绪，对正常工作的开展带来一定负面影响；而为了减少振动，往往不得不减少加工时的进刀量，从而降低了生产率。

本人通过在工作中对这一现象不断观察、分析、实践、总结，取得了一些效果，现提出一些看法供大家探讨。

1、振动的分类一般来讲，在机械加工中产生的振动都具有受迫振动和自激振动，与机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的动态特性有关。

在消除机床回转组件(如电机、工件、旋转轴等)和传动系统(如皮带轮、滚动轴承、液压传动系统的压力脉冲等)的振动后，车削加工中的振动主要是不随车削速度变化的自激振动，主要是车削过程中工件系统的弯曲振动(其频率接近工件的固有频率的低频振动)和车刀的变形产生的弯曲振动(其振动频率接近车刀的固有频率的高频振动)。

2、振动原因分析低频振动的振动频率较低，通常发出的噪音比较低沉，振动较为剧烈，在加工表面留下的振动痕迹深而宽。

在低频振动时通常工件系统和刀架系统都在振动，它们时而趋远，时而趋近，产生大小相等方向相反的作用和反作用力。

在振动过程中，当工件与刀具趋远时，切削力与工件位移方向相同，所做之功为正值，当工件趋近刀具时，切削力与工件位移方向相反，所做之功为负值，在车削过程中，由于各种因素的影响都可能引起切削力周期性的变化，使在每一振动周期中，切削力对工件(或刀具)所做之正功总是大于它对工件(或刀具)所做之负功，从而使工件(或刀具)获得能量补充产生自激振动。

在车削过程中，影响切削力周期性地变化，并使退出时切削力大于切人时切削力的情况有以下几个因素： 2.1切削与刀具相对运动产生的摩擦力。

在加工韧性钢材时径向切削分力开始随切削速度的增加而增大，自某一速度开始，随切削速度的增加而下降。

据切削原理可知，径向切削分力主要取决于切削与刀具相对运动产生的摩擦力，即切削与刀具前刀面的摩擦力。

切削加工中振动产生的原因及消减措施作者：刘世良来源：《硅谷》2011年第14期摘要：论述机械切削加工中振动现象及产生的原因，并从工件装夹、刀具刃磨、机床调整、切削用量选择等多方面提出相应的消除或减小振动的措施，进而避免切削加工中振动带来的负面影响。

关键词：自由振动；受迫振动；自激振动；工艺措施中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720140－01在切削加工过程中常常会发生振动，这在一般情况下是一种极其有害的现象。

产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，它不仅使机床和刀具的使用寿命缩短，而且使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，还发出噪声，恶化工作环境，影响人体健康。

切削过程中的振动是一种十分复杂的物理现象，有些类型振动的机理至今还没有研究的十分透彻，因此，随着机械加工工艺日益向高生产率、高精度和自动化方向发展，如何防止和消除切削过程中的振动，就日益成为紧迫的研究课题。

1 机械振动的基本类型1.1 自由振动。

自由振动是一种最简单的振动，所占比重很小。

自由振动往往是由于切削力的突然变化或其它外界力的冲击等原因所引起的，在振动过程中没有外来能量的补充，由于系统总存在着阻尼，因此这种振动一般可以迅速衰减，对机械加工过程的影响较小。

但在某些条件下，有可能诱发出自激振动。

1.2 受迫振动。

受迫振动是一种由于外界周期性干扰力的作用而引起的不衰减的振动，它主要有工艺系统内部或外部周期交变的激振力（即振源）作用而引起。

受迫振动的两个重要特点是：①系统的振动频率等于外界周期性干扰力的频率。

②当外界周期性干扰力的频率等于或接近系统的固有频率时，将出现共振现象，此时振幅显著增大，可能使振动系统受到严重破坏。

1.3 自激振动。

自激振动是自然界和工程界常见的现象，它是一种由外界吸收能量，但又不存在周期性干扰的不衰减的振动。

自激振动的特点如下：①自激振动是一种不衰减的振动。

金属加工机械的振动与噪声分析与控制金属加工机械在生产过程中起着至关重要的作用。

然而，这些机械在运行过程中产生的振动与噪声问题也给生产环境和操作人员带来了许多不便。

本文将重点分析金属加工机械振动与噪声的产生原因，并提出相应的控制措施。

1. 振动与噪声的产生原因金属加工机械在运行过程中，振动与噪声的产生主要可以归结为以下几个方面：1.1 机械结构设计不合理机械结构设计不合理是导致振动与噪声的一个重要原因。

例如，机架的结构刚度不足、零部件之间的配合间隙不当等都会导致机械运行过程中的振动与噪声。

1.2 加工过程中产生的高频振动金属加工过程中，如车削、铣削、磨削等操作产生的高频振动也是振动与噪声的一个重要来源。

这些振动会传播到整个机械结构中，导致噪声的产生。

1.3 机械零件的磨损与故障机械零件在长时间运行过程中，由于磨损和故障，会导致振动与噪声的产生。

例如，轴承磨损、齿轮损坏等都会导致机械运行过程中的振动与噪声。

针对上述振动与噪声的产生原因，可以采取以下控制措施：2.1 优化机械结构设计通过优化机架的结构刚度、合理设置零部件之间的配合间隙等方法，可以有效降低机械运行过程中的振动与噪声。

2.2 采用减振材料和隔振措施在金属加工过程中，采用减振材料和隔振措施可以有效降低高频振动对整个机械结构的影响。

例如，在机械结构中加入橡胶减振垫、采用隔振支架等。

2.3 定期维护和检查通过定期对机械零件进行维护和检查，及时发现并解决磨损和故障问题，可以有效降低振动与噪声的产生。

3. 结论金属加工机械振动与噪声的产生原因复杂多样，需要从多个方面进行分析和控制。

通过优化机械结构设计、采用减振材料和隔振措施以及定期维护和检查，可以有效降低振动与噪声问题，提高生产环境和操作人员的舒适度。

以上内容为金属加工机械振动与噪声分析与控制左右。

后续内容将详细介绍振动与噪声的测量方法、分析手段以及具体的控制方案等。

为了有效地分析和控制金属加工机械的振动与噪声，首先需要对其进行准确的测量。

剖析金属切削加工中的振动及其抑制措施摘要：金属切削加工中普遍存在振动现象，也是一种无法忽视的有害现象。

如果金属切削加工中出现振动现象，会导致刀具与工件之间产生航相对位移，则会造成加工表面出现振动痕迹，对零件的质量和性能容易造成不良影响。

其振动产生噪音会对人体听力造成损害，对于这些情况则需要对金属切削加工中的振动现象给予重视。

本文主要是对金属切削加工中的振动现象进行了分析，并提出科学合理的抑制措施。

关键词：金属切削加工；振动；抑制措施；引言：在金属切削加工中产生振动是非常普遍的现象，容易对工艺系统的正常切削过程造成不良影响，发生振动现象的原因比较多，一般是因为各种因素的影响所造成的。

但是对其产生原因进行排查和分析，根据分析结果采用具有针对性的抑制措施，便可以在一定程度上抑制振动的产生，同时还能控制振动造成的破坏影响，从而有效提升工件的加工质量，以及延长刀具的使用期限。

1.金属切削加工中振动现象的产生原因比如说在车削加工中也会产生振动，在车床安装的过程中通过加设隔振地基、且保障传动系统并不存在缺陷的情况下，在进行加工的过程中依旧还是会产生一定程度上的振动。

一般来说在金属切削加工中的振动类型分别是：自激振动、强迫振动[1]。

通常在机床中强迫振动的产生频率达到50%~60%，自激振动的产生频率占有40%左右。

1.强迫振动。

其产生原因主要在于在存在不平衡的情况下则会造成离心惯性力，当设备在运行的过程中，其质量存在偏心问题，当机床在运转的时候则会产生离心惯性力，也就是导致机床产生振动的原因。

2.机床传动机构存在缺陷。

一般来说在机床传动系统中的旋转零件，由于在制造的过程中存在误差问题，导致在转动的过程中会形成下干扰力，并且具有周期性的特点，进一步会产生出现强迫振动的激振力。

比如在制造齿轮的时候没有准确把握齿形的制造质量，以及没有精准控制啮合刚度，从而导致齿轮的轴向、切向等产生振动现象，甚至还能通过轴承、轴对其他零部件造成振动影响。

加工深孔时刀具振动现象的分析摘要：机械加工过程甲时常发生刀具振动（振刀）现象，在进行深孔加工时这一现象尤为突出。

分析了探孔加工过程中振刀现象对零件加工的影响，阐述了产生振刀现象的原因，进一步提出降低振刀现象的几种方法和措施。

关键词：深孔加工；振刀；方法前言加工过程中振刀是一种十分有害的现象。

若加工中产生了振刀，刀具与工件间将产生相对位移，会使加工表面产生振痕，严重影响零件的表面质量和性能；工艺系统将持续承受动态交变载荷的作用，刀具极易磨损（甚至崩刃），机床连接特性受到破坏，严重时甚至使切削加工无法继续进行。

为减小振动，有时不得不降低切削用量，使机床加工的生产效率降低。

而深孔加工时刀具更易产生振动，因此，分析深孔加工中的振刀原因并掌握控制振刀的途径是很有必要的。

1 深孔加工中刀具振动的原因以内孔车刀杆的振动分析来看：刀尖切削工件时会产生切削力，这个力使镗刀杆产生弹性变形，当刀尖上的铁屑断掉后，刀杆的弹性变形就恢复。

随着铁屑不断产生再断掉，那么径向切削力随着铁屑的生成和断裂由大到小不断变化，形成正弦波动镗削力F。

此力的大小和方向是一直有规律的变化，如果切削力的变化频率等于或在刀具固有的弹变频率范围之内，镗削振动就产生了。

其实即使刚性很好的刀杆也不能确保切削时刀杆不会产生弹变，实际上刀片在切削时都是颤动的，但是只有弹变足够大时颤动才变为振动[1]。

刀具在切削工件时发生振动需要有以下三个条件同时存在：第一是包括刀具在内的工艺系统刚性不足导致其固有频率低；第二是切削时产生了一个足够大的外激力；第三是这个外激力的频率与工艺系统固有频率相同随即产生共振。

2 深孔加工中振刀产生的影响2.1刀杆振刀。

当加长刀杆长径比接近12：1时，就已经远远超过了一般普通合金钢刀杆的4倍长径比的范围，在深孔加工中，振动几乎成了不可也无法避免的问题，即便是每刀只切0．1mm，也无法阻止振动的发生。

而在加工过程中，我们的操作者经过调试，将最佳切深控制在每刀0．25mm，而且为了消除振刀时可能产生的挖刀（这种挖刀痕如果不加以消除的话会有不断扩大的危险趋势），每加工3，4刀就要在不进刀的情况下反复走刀以消除让刀量和挖刀痕，效率之低可想而知。

机床切削时的振动分析及预防措施摘 要：切削时机床产生的振动对加工过程和工件的加工质量以及机床连接特性都有很大影响，而且还会影响生产效率。

因此，减少机床振动的产生，对控制产品的质量非常关键。

本文对机床切削加工时产生振动的各种原因进行了归纳，分析了机床振动对产品加工质量造成的影响，提出了防止和减小机床振动的各种有力措施。

关键词：机床切削 振动 分析1、振动产生的原因产品切削加工过程中机床所发生的振动是非常复杂的，引起振动的原因是多方面的，经分析，主要有以下几个方面：（1）工件的外形复杂而装夹部位选择不合适：工件外形结构不规则，没有好的基准面，不方便装夹，工件夹不紧，容易在加工时产生松动，随着切削力的变化而发生相应振动。

（2）工件内部组织不均匀：铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。

切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使机床产生震动，有时还会造成打刀，工件的加工质量也很难控制。

（3）刀具选择不合理：刀体材料不合适，刚性差，是引起振动的主要原因之一。

若选错了刀具，有时会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出现打刀引起振动而影响产品质量。

（4）切削用量和机床转速的选择不合适：① 切削速度1000ωωπn d v =。

切削速度与工件待加工表面直径、工件转速成正比，当ωd 一定时，转速越快，切削速度越快，引起振动的可能性越大； ②进给量f 越大，刀尖受力越大，越容易引起振动：③切削深度p a 切削深度越大，受到的剪应力越大越引起对刀尖的阻力增大而引起振动。

（5）机床自身状况的影响机床本身的精度不够也是振动产生的一个方面。

机床主轴箱内各啮合齿轮、轴承等配合精度低，导轨的磨损，各夹紧装置的不可靠等，在切削中都可能产生振动。

（6）机床周围环境的影响附近有产生振动的大型设备，或有重型车辆在行驶，引起地基振动，并传递到床身．易造成共振。

2、振动对加工质量的影响振动对加工质量的影响是非常大的，主要表现在以下几个方面：（1）加工过程中的振动降低了加工表面的质量，引起加工表面的振动波纹，表面粗糙度值大。

机械加工过程中的振动和防止方法机械加工过程中的振动会恶化加工表面质量，损坏切削刀具，降低生产率。

本文着重介绍振动的两种类型，振动产生的原因及消除方法。

标签：机械加工振动原因防止方法0 前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。

1 机械加工振动的表现和特点振动分强迫振动和自激振动两种类型。

具体表现和特点如下。

1.1 强迫振动强迫振动是物体受到一个周期变化的外力作用而产生的振动。

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。

强迫振动的特点是：①强迫振动本身不能改变干扰力，干扰力一般与切削过程无关（除由切削过程本身所引起的强迫振动外）。

干扰力消除，振动停止。

如外界振源产生的干扰力，只要振源消除，导致振动的干扰力自然就不存在了。

②强迫振动的频率与外界周期干扰力的频率相同，或是它的整倍数。

③干扰力的频率与系统的固有频率的比值等于或接近与1时，产生共振，振幅达到最大值。

此时对机床加工过程的影响最大。

④强迫振动的振幅与干扰力，系统的刚度及阻尼大小有关。

干扰力越大、刚度及阻尼越小，则振幅越大，对机床的加工过程影响也就越大。

1.2 自激振动（颤振）由振动系统本身在振动过程中激发产生的交变力所引起的不衰减的振动，就是自激振动。

即使不受到任何外界周期性干扰力的作用，振动也会发生。

如在磨削过程中砂轮对工件产生的摩擦会引起自激振动。

工件、机床系统刚性差，或砂轮特性选择不当，都会使摩擦力加大，从而使自激振动加剧。

机床振动原因分析及控制方法摘要：机床在工作过程中常会出现一种不利因素—振动，它不仅影响工件的表面质量和加工精度，还会影响刀具的耐用度和机床寿命，恶化工作环境，影响工人健康。

关键词:振动原因控制方法1、机床振动的影响及原因分析1.1机床方面在金属的切削加工过程中，工件的几何形状精度、表面粗糙度、尺寸精度都出现超差等质量问题，这些问题都与机床的振动有关系，而引起机床振动有时是由机床本身存在的故障造成的。

下面以车床为例进行说明车床哪些原因会产生振动及产生的影响：1.1.1工件几何形状精度超差(1)工件出现圆度超差主要原因有主轴轴颈、轴承内滚道或箱体孔圆度超差或者轴承磨损、主轴轴承间隙过大等。

(2)工件圆柱度超差主要原因为车床导轨磨损引起主轴轴线与床身导轨不平行或导轨水平方向直线度超差。

1.1.2工件表面粗糙度达不到要求(1)精车后，表面有螺旋状振纹产生的原因有：主轴齿轮精度降低，啮合不良；主轴与主轴轴承的间隙过大，主轴轴颈的圆度超差，轴承制造精度不够。

(2)精车后，表面出现乱纹产生的原因可能是主轴轴承磨损，也可能是游隙过大。

(3)精车端面平面度超差由于主轴轴向窜动量超差或者床鞍横向导轨对主轴轴线不垂直或平行度超差造成的。

(4)切断困难切断时发生振动，原因主要是主轴径向间隙过大，刀架滑板间隙过大，横向进给丝杠螺母间隙未消除，切断刀装夹时伸出过长，三爪自定心卡盘与主轴配合定位面间隙过大。

(5)车削螺纹时螺纹表面有波纹原因是主轴轴向游隙过大，传动链中的挂轮间隙过大，溜板箱的长丝杠轴向游隙过大，开合螺母滑道间隙过大，跟刀架太松或太紧等。

1.2刀具方面刀具的材料不合适，刚性差、切削刃角度选择不合适是引起振动的主要原因。

切削时由于刃口高度的误差或因断续切削引起的冲击，容易产生振动。

出现振动会降低刀具的使用寿命：影响了刀具的正常切削条件，加快了刀具磨损，还可能引起刀具的崩裂，机床、夹具连接部分松动，缩短刀具及机床、夹具的使用寿命。

金属切削中刀具振动的原因及控制方法研究刀具振动是金属切削中常见的问题。

它不仅影响加工质量和效率，还会导致机床和工件的损坏。

因此，研究刀具振动的原因以及有效的控制方法对于提高金属切削加工的质量和效率非常重要。

刀具振动的原因：1. 切削力的不平衡：切削力的不平衡是引起刀具振动的主要原因之一。

切削力不均匀分布会导致切削力矩，使刀具发生振动。

2. 刀具与工件之间的剧烈摩擦：金属切削过程中，刀具与工件之间会产生剧烈的摩擦，特别是在较高的切削速度下。

摩擦力反作用于刀具，导致刀具振动。

3. 刀具磨损和材料失效：刀具磨损和材料失效也会导致刀具振动。

当刀具齿刃磨损或材料出现裂纹时，切削过程中的动态特性会发生变化，从而引起振动。

控制刀具振动的方法：1. 优化切削参数：合理选择切削速度、进给量和切削深度等切削参数，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动的发生。

2. 使用刚性刀具和工件夹具：增加刀具和工件夹具的刚性，可以减少振动的传递并提高切削稳定性。

选用高刚性的刀具和夹具，同时加强工件的固定，可以有效地降低刀具振动。

3. 选择合适的刀具几何形状：刀具几何形状的选择直接影响到切削过程中的振动。

根据具体的加工要求和工件材料，选择合适的刀具几何形状，可以减少切削力的不平衡，从而降低刀具振动。

4. 刀具润滑和冷却：通过适当的刀具润滑和冷却，可以减少切削过程中的摩擦力和加热现象，从而降低刀具振动的发生。

5. 刀具动态平衡：对于高速切削、精密加工等对刀具平衡性要求较高的场景，可以采用动态平衡技术，通过对刀具进行平衡校正，减少刀具振动的产生。

6. 切削液的选择：使用适合切削工艺的切削液，可以帮助减少切削力和摩擦，从而减小刀具振动。

总结：金属切削中刀具振动的原因复杂多样，但通过合理优化切削参数、使用刚性刀具和工件夹具、选择合适的刀具几何形状、刀具润滑和冷却、刀具动态平衡以及切削液的选择等控制方法，可以有效地降低刀具振动的发生。

对于提高金属切削加工的质量和效率具有重要的意义。

金属切削加工中的振动分析及控制途径摘要：在金属切削加工过程中，如果产生振动，会造成很多不良的影响，不仅严重影响机器和零部件本身的性能和工艺，而且振动中产生的噪音还会对操作者本身的身体健康产生有害的影响。

本文将通过分析金属切削加工中产生振动的原因、主要类型和特点，重点提出控制甚至消除振动的有效途径，以促进金属切削加工技术的发展。

关键词：切削加工振动原因振动类型振动特点控制途径引言：近些年来，随着机械制造行业的不断发展，各种先进的制造技术也不断被研发出来，金属切削加工则是这些技术中的佼佼者，已经被应用到各个领域的机械制造和生产中。

在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。

金属切削加工过程中，刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律现已经成为了一门学科。

在金属切削加工过程中，如果产生振动，会造成很多不良的影响，不仅严重影响机器和零部件本身的性能和工艺，而且振动中产生的噪音还会对操作者本身的身体健康产生有害的影响。

下面本文将通过分析金属切削加工中产生振动的原因、主要类型和特点，重点提出控制甚至消除振动的有效途径。

一、振动的基本类型从一般情况而言，在金属切削加工过程中所产生的振动大致可以分为两种类型，即：自激振动和强迫振动。

相比较而言，这两种振动中自激振动的概论一般低于40%，而强迫振动则占主要方面，大约为60%。

二、产生振动的主要原因通过统计分析我们可以清晰的看出，金属切削加工过程中产生振动的类型基本分为两种：自激振动和受迫振动。

因此，在机械制造过程中，根据这两种不同类型的振动，可以通过机床不同的运行状态来分析振动产生的原因。

（一）空转时存在的振动及原因分析当机床在空转时也有可能产生一定的振动。

造成振动的主要原因可能是床鞍导轨之间的爬行，也可能是是由于外部传来的振动，例如：地基周期或者非周期的干扰力。