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机械加工工艺系统的振动

时间:2015-09-19 18:31来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
一、机械加工中的振动及分类 1.自由振动:由切削力突然变化、冲击引起,一般可迅速衰减,危害较小; 2.强迫振动:在外界周期力作用下产生,维持一定振幅,危害大; 3.自激振动:由系统内部激发反馈产生的周期振动,危害大。 二、机械加工中的强迫振动及其控

一、机械加工中的振动及分类

1.自由振动:由切削力突然变化、冲击引起,一般可迅速衰减,危害较小;
2.强迫振动:在外界周期力作用下产生,维持一定振幅,危害大;
3.自激振动:由系统内部激发反馈产生的周期振动,危害大。

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二、机械加工中的强迫振动及其控制措施

强迫振动的特征
1、为等幅周期振动;
2、振动频率与干扰力频率相等;
3、当频率比接近1时,λ=ω/ωo→1,产生共振;
4、振幅与各参数之间的关系:
干扰力幅值Po↑→A2 ↑
弹簧系数k↑ → A2 ↓
阻尼系数c↑→ A2 ↓

三、强迫振动产生的原因及诊断

1、机加工中强迫振动振源
机内振源:电机、回转件、齿轮啮合冲击
机外振源:可通过隔振地基消除
2、强迫振动诊断
比较振动频率与振源频率

四、消除强迫振动的措施

1、减小Po,消除振源激振力
2、隔振,尤其是外界振源
3、提高阻尼系数c,变化频率比λ,使其远离1。

五、机械加工中的自激振动及控制 本文来自www.eadianqi.com

(一)自激振动的产生:
无周期外力,由系统内部激发反馈产生的周期振动,其振动频率与系统固有频率接近。只开机不切削,工艺系统无自激振动。

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自激振动系统包含四个环节:
①不变(非振)的能源机构;②控制进入振动系统能量的调节系统;③振动系统;④振动系统对于调节系统的反馈,控制进入系统能量的大小。 本文来自www.eadianqi.com

(二)自激振动的特点: 本文来自www.eadianqi.com

1、自激振动为不衰减的振动,外部干扰只起初始作用;
2、自激振动的频率等于或接近于系统固有频率;
3、自激振动能否产生、振动大小,取决于每一振动周期内输入与消耗能量的对比情况。

(三)产生自激振动的几种学说

1、负摩擦自振原理
刀具→物体,切屑→皮带,机床、刀架→弹簧
径向切削分力Fy随切削速度的增大先增后减,在曲线下降区域容易出现自激振动。
2、再生效应自振原理

(四)控制和减小自激振动的主要措施

首先,应区分是强迫振动还是自激振动。

1、消除、或减少产生自激振动的条件
(1)尽量减小重叠系数(抑制再生型自振)
(2)尽量增加切削阻尼
减小刀具后角,可增大摩擦阻尼,切削稳定
性提高,但太小也不好,以2~3度为好。也可
在后刀面上磨出消振棱。
(3)考虑振型耦合影响,合理布置主切削力和小刚度主轴的位置

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2、提高工艺系统的抗振性和稳定性
(1)提高工艺系统的刚度
A、提高机床结构系统的动刚度
主要是薄弱环节的动刚度
B、提高刀具和工件夹持系统的动刚度

(2)增大系统阻尼
A、材料的内阻尼
混凝土阻尼>铸铁阻尼>焊接钢件阻尼
机床床身常采用铸铁;也可在零件上加阻尼材料。
B、摩擦阻尼
对于活动结合面可施加预紧力,增大摩擦阻尼。
C、附加阻尼
可在振动系统上附加阻尼减振器。

3、采用各种消振、减振装置
A、阻尼减振器:利用固体或液体摩擦阻尼消耗振动能量
B、摩擦减振器:利用摩擦阻尼消耗振动能量
C、冲击减振器:利用质量反复冲击壳体消耗振动能量。
D、动力减振器:利用附加质量的动力作用抵消激振力。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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