磨削等各种加工过程中会发生振动,会使工件已加工表面上出现条痕或布纹状痕迹,使表面质量显著下降,降低生产率,造成噪声污染。
1.强迫振动和自激振动
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、高速旋转的砂轮及带轮等不平衡,都会引起强迫振动。
自激振动(颤振)是工艺系统没有外力作用而由自激力自激产生的振动。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。系统刚性差、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。自激振动的频率等于或接近系统的固有频率,按频率的高低可分为高频颤振(一般频率在500~5000Hz)及低频颤振(一般频率为50~500Hz)。
2.消减振动的措施
(1)消减强迫振动的措施
1)对高速回转(600r/min以上)的零件进行平衡(静平衡和动平衡)或设置自动平衡装置,或采用减振装置。
2)调整轴承及镶条等处的间隙,改变系统的固有频率,使其偏离激振频率;调整运动参数,使可能引起强迫振动的振源频率,远离加工薄弱模态的固有频率。
3)提高传动装置的稳定性,如在磨床上采用少接头、无接头传动带,传动带应选择长短一致,用斜齿轮代替直齿轮,在主轴上安装飞轮等。
4)在精密磨床上用叶片泵代替齿轮泵,在液压系统中采用缓冲装置等以消除运动冲击。
5)将高精度磨床的动力源与机床本体分置在两个基础上以实现隔振。常用的隔振材料及隔振器有橡胶隔振器、泡沫橡胶、毛毡等。(www.daowen.com)
6)适当选择砂轮的硬度、粒度和组织,适当修整砂轮,减轻砂轮堵塞,减少磨削力的波动。
(2)消减自激振动的措施
1)合理选择切削用量。
切削速度v的选择:一般当速度在30~70m/min范围内容易产生振动。当速度低于或高于这个范围,振动处于减弱状态。
进给量f的选择:在加工表面粗糙度允许的情况下,选取较大的进给量以避免自激振动。
背吃刀量ap与切削宽度bD的关系:当背吃刀量ap增大时,切削宽度也增加,振动也加强。故选择背吃刀量ap时一定要考虑切削宽度bD。
2)增大工艺系统的刚度和阻尼。加强前后顶尖的刚度,工件刚度不足时采用中心架。在保证砂轮架轴承温度升高限度内尽量减少轴承间隙,以提高轴承的油膜刚度。
3)减小工件速度,增大砂轮速度。提高砂轮与工件的速比,有利于减少自激振动。要注意砂轮速度的提高会引起强迫振动。
4)选择适当的砂轮硬度。砂轮太硬或太软都不利于消振,同时砂轮应尽可能修整得锐利些。
5)采用减振装置。当使用上述各种措施仍然不能达到消振的目的时,可考虑使用液压阻尼器进行减振。阻尼越大,减振的效果越好。
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