2 车削振动理论与测试基础

2。1  车削振动的分类及原因

车削加工过程中，机床、工件和刀具组成的工艺系统在外力的作用下，不仅产生了弹 性变形，而且使刀具相对工件表面产生周期性的相对运动，即振动．车削振动不仅影响工 件的表面精度，而且生产进程也受到干扰。此外还会减少机床的正常使用寿命，降低刀具 的耐用度，导致车床和刀具的优良性能不能发挥到极致。工作人员的情绪和身心健康也会 受到振动噪音的严重影响，工作积极性降低，不利于正常的车间生产。当振动很剧烈时， 就会发生车刀崩刃现象，切削加工根本无法进行。很多时候，不得不降低切削用量来减少 车削振动，但是这样做的同时也降低了生产效率。为了能提供更有效解决措施，我们就要 了解车削振动产生的原因，尽可能的采取有效措施减轻振动。论文网

车削振动一般有两种分类方法，按影响因素不同可分为自由振动、强迫振动和自激振 动，如图 2-1; 按振动的频率可分为高频振动、中频振动和低频振动，见表 2-1．

(a)自由振动 (b)强迫振动

能量

车削产生交变力

反馈 ∆F

∆X 激振

产生振动

(c)自激振动

图 2-1 振动类型示意图

表 2-1 振动频率分类

产生条件 类型 声音特点

高频振动 中频振动 低频振动

类似哨音 类似汽车笛声 类似蛙鸣

类似起皱的丝绸 类似鱼鳞

类似鱼鳞但是之间的波纹很大又平缓

a。自由振动，即振动系统平衡被破坏，依靠弹性力来支持系统的振动，可很快衰退， 对车床加工影响比较小，因为自由振动是由车削力的突然改变或其他外力引起的，容易识 别并消除。

b。强迫振动，即受持续的外界周期性干扰力作用，被迫发生的振动，不可能自然衰减， 严重时还会引起机床的共振。强迫振动产生的原因如下所述：

(1)不平衡造成的离心惯性力。机床工作时，高速旋转的主轴、皮带轮和工件 等存在 质量偏心，产生的离心惯性力就是使机床发生振动的激振力，其振动频率 f = n /60（Hz）， 其中 n 为机床主轴的转数。

(2)车床传动系统中的误差。如齿轮的齿形制造误差、安装误差，带传动中平皮带、三 角皮带的厚度不均匀，滚动轴承的尺寸误差、形位误差等，都会引起强迫振动．

(3)形状不规则零件的车削．断续切削不规则工件表面时，刀具和工件常常发生冲击， 此时被加工部位和间断部位发生一定节奏交替，并伴随产生周期性的激振力，从而交变的 切削力引起强迫振动．

(4)地基振动．邻近设备，如磨床、压力机、冲床等引起的振动强度或火车、汽车等经 过时引起足够大的振动强度，通过不稳定的地基引起车床一起振动。所以，要在机床上加 工得到高精度、低粗糙度的零件，就一定要把机床和地基分隔开。

c。自激振动，即因为系统本身特性激励所致，对加工系统影响也最大。自激振动产生的 原因如下所述：

(1)切屑与刀具前刀面间相对运动产生的摩擦力具有负摩擦特性，即从某一速度起，径 向切削分力随切削速度的增加而下降，容易激发切削振动。

(2)  切削层内硬度不均匀的金属也会引起切削力的改变．

(3)  切削过程中，不断改变刀具实际前角会引起切削力周期性的变化．