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振动在机械加工中的应用和控制

【摘要】:干扰力消除,强迫振动停止。自激振动(颤振)机械加工过程中,在没有周期性外力的作用下,由系统内部激发反馈产生的周期性振动。自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率。自激振动能否产生及其振幅的大小,决定于每一振动周期内系统所获得的能量与系统阻尼消耗的能量的对比情况。

1.切削振动的类型及特征

(1)强迫振动由外界周期性干扰力(工艺系统、内部或外部振源)所激发的振动。强迫振动的频率与外界周期性干扰力的频率相同,或是它的整数倍。强迫振动的振幅与干扰力的振幅、工艺系统的刚度与阻尼大小有关。在干扰力频率不变的情况下,干扰力的幅值越大、工艺系统的刚度及阻尼越小,强迫振动振幅越大。干扰力频率与工艺系统某一固有频率的比值等于或接近于1时系统将产生共振,振幅达到最大值。干扰力消除,强迫振动停止。

(2)自激振动(颤振)机械加工过程中,在没有周期性外力的作用下,由系统内部激发反馈产生的周期性振动。自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率。自激振动能否产生及其振幅的大小,决定于每一振动周期内系统所获得的能量与系统阻尼消耗的能量的对比情况。由于维持自激振动的干扰力是由振动(切削)过程本身激发的,故振动(切削)一旦中止,干扰力及能量的补充过程立即消失。

2.机械振动的防止

(1)消除或减弱产生强迫振动的条件减小干扰力的幅值,改变振源或系统的固有频率;采取隔振措施。

(2)消除或减弱产生自激振动的条件减小切削刚度;增加切削阻尼;调整振动系统中小刚度主轴位置;调整切削速度,避开临界切削速度;改善工艺系统的动态特性,提高工艺系统的稳定性。