切削振动产生原因和解决

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。

金属切削机床的常见故障及解决方法金属切削机床是现代制造业中不可或缺的重要设备，它能够将金属材料切削成所需的形状和尺寸。

然而，在使用过程中，切削机床也常常会遇到一些故障。

本文将介绍金属切削机床的常见故障，并提供解决方法，以帮助读者更好地应对这些问题。

一、进给系统故障1. 切削过程中进给速度不稳定进给系统故障可能导致进给速度不稳定的问题。

解决方法包括：- 检查进给伺服电机和传感器，确保其正常工作；- 优化伺服参数和PID控制器的参数；- 清洁和润滑进给机构，确保其顺畅运转。

2. 进给轴卡滞进给轴卡滞是常见的机床故障之一，可能会导致加工误差和工件表面质量下降。

解决方法包括：- 检查进给轴导轨和螺杆，清除积累的污垢和切屑；- 对进给轴进行润滑和调整，确保其灵活运动；- 检查进给系统传动部件是否松动或损坏，修复或更换。

二、主轴系统故障1. 主轴振动主轴振动是金属切削机床常见的故障之一，可能导致切削质量低下和刀具寿命缩短。

解决方法包括：- 检查主轴松动和扭转，紧固主轴螺母；- 进行平衡调整，确保主轴平衡；- 检查主轴轴承磨损情况，更换磨损的轴承。

2. 主轴噪音过大主轴噪音过大可能是由于主轴轴承失效或主轴齿轮系统故障引起的。

解决方法包括：- 检查主轴轴承，如有必要，更换磨损或失效的轴承；- 清洁和调整主轴齿轮系统，确保齿轮啮合正常；- 检查主轴齿轮系统是否需要加注润滑油，及时进行维护。

三、液压系统故障1. 液压油温过高液压油温过高可能会导致系统压力不稳定和液压元件磨损加剧。

解决方法包括：- 检查液压系统冷却器，确保其正常工作；- 清洁液压油冷却器，防止堵塞影响散热效果；- 定期更换液压油并确保使用合适的机油粘度。

2. 液压泵噪音异常液压泵噪音异常可能是由于液压油泵损坏或液压系统中气体混入引起的。

解决方法包括：- 检查液压泵的工作状态和密封性，如有必要，更换损坏的泵；- 检查液压油中是否有气体混入，及时排气和更换液压油。

Internal Combustion Engine &Parts———————————————————————作者简介:曹磊（1984-），女，江苏新沂人，研究生，讲师，研究方向为职业学校实训教学改革。

0引言在数控车床加工中常出现振纹现象，这一种现象是一种不正常的加工现象。

它给零件的美观、精度、配合都带来了很大的影响，从而也影响到了零件的经济性和使用寿命。

那么振纹是怎么产生的？又该如何解决？笔者在学校学习过程中很注意这方面知识的搜集，经过分析和实操，终于将这个问题搞清楚并解决了。

以下是笔者在实际加工中碰到和解决的问题，并做了一些分析和总结。

1振纹出现的原因笔者对零件在加工中出现振纹进行分析，找出引起振纹的原因，这样才能采取相应的措施来提高工件的使用寿命和经济性。

引起零件振纹的因素很多，主要包括工件的材料及安装、刀具的装夹及磨损和切削用量的选择等。

1.1工件的材料及安装用于数控加工中的工件材料有很多，如钢件、不锈钢、铸件、铸铁等，笔者用的是45号钢，在以前加工中用同样的材料没有引起振纹，所以这就跟工件的材料没有关系了。

数控车床的夹具主要是三爪卡盘，数控车床在装夹时的注意事项：①在工件安装时，要依据材料切割剩余大小来对卡盘爪紧力、行程与直径进行调节。

如果有一定需求，可以在工件的尾部制定中心孔，利用顶部对其夹紧。

②工件必须保留相应的夹持距离，其长短具有相应的要求，必须依据工件的长度来确定夹持长度的具体长短。

③工件的中心点与主轴的中心点尽可能的重合。

如果工件夹持位置需要进行加工，那必须将工件外圆包裹，防止加工过程中损坏外圆。

笔者在加工时这些都注意了，所以排除了工件安装问题。

1.2刀具的装夹及磨损装刀是数控机床加工中极其重要并十分棘手的一项。

刀具是否安装完善，对切削能否顺利完成造成直接影响，同时还会影响到工件质量，所以，一定要保证刀具安装正确，以下是主要重视和注意的几个相关问题：①安装刀具之前，确保刀片与刀杆完整且干净。

切削加工以及切削颤振简述切削加工作为机械制造行业的传统生产加工工艺，是机械制造的流程中完成零件制作这一中心环节的重要生产技术，文章介绍了切削加工的基本方法，切削加工使用的刀具以及切削过程中产生的切削颤振和相应的控制方法。

标签：切削加工；切削；颤振切削加工是机械加工产品生产过程中必要而又值得信赖的技术手段，这一技术手段为了能够跟上市场需求的不停改变，对切削工具提出了新的要求，而切削刀具日新月异的发展又促使切削加工成为机械产品加工众多环节中备受关注的生产步骤。

在切削加工过程中，也存在着大大小小的问题等待着我们去发现和总结，其中切削颤振就加工生产的主要问题之一，对切削颤振有一个细致的认识，进而采取一定的手段对其实施加工控制，是我们一直探索的科研课题。

1 切削加工概述1.1 切削加工概念在机械产品加工生产过程中，按照产品生产规格、质量、工艺等要求，技术人员需要利用合适的切削工具对选取材料进行切割塑形，这一加工生产程序被称作为切削加工。

1.2 切削加工的要素满足切削加工的要拥有生产的三个重要因素，切屑刀具、切削运动和切削角度。

简单的说，刀具就是进行机械生产加工的重要切割工具；刀具与被切割材料的相对运动，就是切削运动；刀具自身固有、安装以及切割金属时所参照的切割偏角数据，也就是切削角度。

由于刀具是直接接触产品表面的生产工具，产品的表面微观粗糙程度，大小精确程度和外形都主要取决于刀具，所以刀具自身材料的硬度、柔韧度、抗腐蚀能力以及生产加工质量工艺等一系列的问题都会对切削加工机床的生产速度、产品质量、以及机床的使用寿命造成不可忽视的影响，进而影响到机械生产加工行业的技术整体水平，还会涉及到生产厂家的刀具生产信誉和使用刀具造成的经济损失。

切削加工过程中，刀具对产品会产生一定的作用力，根据物体受力原理，会有相应的反作用力的产生，力的相互作用会给刀具带来一定的损耗，造成刀具固有角度的几何参数发生改变，从而对被加工产品产生影响。

切削振动振动相关知识阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。

阻尼比在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念，指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。

阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。

可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间.影响因素：主要针对土木、机械、航天等领域的阻尼比定义来讲解。

阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因。

（2）周围介质对振动的阻尼。

（3）节点、支座联接处的阻尼（4）通过支座基础散失一部分能量。

（5）结构的工艺性对振动的阻尼。

模态是机械结构的固有振动属性,结构的动力特性主要取决于它的模态参数,包括各阶固有频率、阻尼系数、振型系数等。

模态分析方法最早应用于航空航天领域,是研究结构动力特性的一种方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用,最终目的就是为确定结构的动力特性,以得到该结构一系列的振型和对应各个振型的频率,以分析结构系统的振动特性、诊断系统的振动故障以及对系统的动力特性进行设计优化。

车削振动[1]在机械加工中产生的振动，按产生的原因来分类，有自由振动、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。

自由振动是当振动系统的平衡被破坏，由弹性力来维持系统的振动。

是切削力的突然变化或其它外力冲击引起的。

可快速衰减，对车床加工影响非常小，可忽略不计。

受迫振动产生的原因是由系统外部或内部周期变化的激振力(也叫振源)的作用下而产生的振动，共振是受迫振动中的一个特例。

此振动主要由以下几方面原因产生高速回转存在不不衡，例如卡盘和工件、主轴、电动机转子、带轮等。

就是因为零件的不平衡而产生激振力F(也叫离心惯性力)，车床传动存在误差，车床传动当中的齿轮组，由于制造误差、装配误差产生了周期变化的激振力；液压传动中油液脉动、轴承滚动体尺寸差、皮带接缝等因素。

车削加工中振动产生原因及消除措施作者：黄建国来源：《中国教育技术装备》2011年第28期1 振动的类型一般来讲，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 振动原因分析在车床安装时加设隔振地基、传动系统无缺陷以及切削过程中无冲击存在的情况下，车削振动的主要类型是不随车削速度变化而变化的自激振动，其主要原因是加工过程中工件及刀架系统变形而产生的低频振动以及因车刀的变形而产生的高频振动（其频率接近车刀的固有频率）。

这类振动常常使机床尾座、刀架松动并使硬质合金刀片碎裂，且在工件切削表面留下较细密的痕迹。

车削中的低频振动通常是工件、刀架都在振动，它们时而相离（振出），时而趋近（振入），产生大小相等、方向相反的作用力与反作用力（即切削力Fy和弹性恢复力F 弹）。

刀架的振出运动是在切削力Fy作用下产生的，对振动系统而言，Fy是外力。

在振动过程中，当工件与刀架作振出运动时，切削力F振出与工件位移方向相同，对振动系统做正功，振动系统则从切削过程中吸收一部分能量W振出储存在振动系统中；刀架的振入运动则是在弹性恢复力F弹作用下产生的。

当刀架振入时，F振入与工件位移方向相反，振动系统对切削过程做功，即振动系统要消耗能量W振入。

由于切削力周期性变化，使得W振出＞W振入或F振出＞F振入，从而使工件或刀具获得了能量补充产生低频的自激振动。

此时，在力和位移的关系图中，振出过程曲线处在振入过程曲线的上部。

而高频振动产生的原因是在某速度区段内，刀具后刀面与切屑之间的摩擦，使切削力Fy随切削速度V的增加而减小，即具有下降特性，造成F振出＞F振入，故加工系统有自激振动产生。

机械加工振动产生的原因及消除方法摘要：众所周知，在机械加工的过程中，存在着一个普遍的现象那就是机械振动，其实，机械振动是由多方面的因素造成的。

本文主要对机械加工过程中，机械振动的分类和特点进行了阐述，对机械振动的成因和影响展开了分析，同时对如何更好的解决机械振动产生的不利影响进行了深入的研究。

关键词：机械加工；振动产生；原因；消除方法引言机械加工是一项长期、循环往复的过程，由于长时间的运行，刀具和工件往往会受到很大的影响，因而不可避免的出现机械振动的情况。

在振动现象的影响下，加工部件的精度大大被降低，这对生产率的提高是非常不利的。

所以，应根据机械加工中出现的振动类型和产生的原因加以分析，采取有效的手段来降低或消除振动，从而提高机械生产的效率和质量。

1 机械加工振动类型在长时间的分析和实践中，按照机械振动产生的原因来分可以分为三类：自由振动、强迫振动和自激振动。

在机械运转时如果振动系统受到激振力的作用时会破坏机械的平衡状态，把能约束激振力的方式叫做自由振动，制造企业的机械加工系统自身具有一定阻尼，因此，自由振动会相对减弱，不会对机械加工产生过多的负面影响，属于机械加工振动中影响最小的一种振动。

而不同于自由振动，受迫振动和自激振动本身不能靠系统自身减弱振动，相反会对机械加工产生严重影响，本文接下来将对受迫振动及减振措施和自激振动及减振措施进行详细的分析和探讨。

2 振动产生的原因分析2.1自由振动产生的原因发生自动振动形式的主要原因是由于机械系统自身的弹力、重力作用下形成的，而没有任何外力参与。

因为组你和内耗都是振动系统中的一部分，比如简谐振动等，因此产生自由振动的原因是由于弹性元件或者惯性元件引发的。

2.2强迫振动产生的原因2.2.1高速回转出现不平衡状态，机械机床中高速回转的零件非常多，其中包括主轴、电机、皮带、磨床中的砂轮等等，就是由于出现不平衡状态导致出现离心惯性作用。

2.2.2机床传动零件缺陷所引起的周期性变化的传动力。

车削内孔的加工中，刀具的振动将会影响到加工精度。

在传统机械加工车间中刀具振动的解决还是采用老式的加工理论，往往是以牺牲生产效率为代价，并且其中许多加工理念已经不再适合现代加工技术。

但随着国外越来越多先进的机夹刀具进入到传统机械加工车间后，给我们带来了新的加工理念。

现在向大家介绍这种高效率的解决方法，希望对各位有所帮助。

刀具振动的原因：刀具振动实际应该切削振动，通常发生在长悬臂刀杆的镗削和铣削，薄壁件的切削加工等。

切削振动顾名思义只有在刀具进行切削时才产生。

而切削振动最明显的是工件被加工表面有振纹。

我们将振动分为三种。

它们是高频振动、中频振动和低频振动。

我们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。

随着铁屑不断产生在断掉，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，形成正玄波动镗削力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。

其实任何强壮的刀杆都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震动。

因此我们得到这样的结论：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。

削2；刀杆夹紧采用螺栓侧压，定位采用V型铁或孔柱间隙配合那么消除振动的方法便可根据下面三个原则：一是减小切削力至最小；二是尽量增强刀具系统或者夹具与工件的刚性；三是在刀杆内部再制造一个振动去打乱外激切削力的振频，从而消除刀具振动。

1.采用阻尼避振刀杆从而减轻振动我们虽然可通过改变刀杆的材质来达到消振的目的。

即把钢质刀杆改成整体硬质合金刀杆或重金属刀杆，它的刀杆夹持悬伸与刀杆直径避振极限比值（简称长径比）可达7-8倍。

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。