中山數(shù)控加工機(jī)床工作中的共振現(xiàn)象
人氣：2059發(fā)表時(shí)間：2019/11/18 4:44:03【
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共振是一種常見(jiàn)的物理現(xiàn)象。振動(dòng)的物體，每秒鐘完成全振動(dòng)的次數(shù)稱為這種振動(dòng)的頻率，單位是赫茲。振動(dòng)又分為自由振動(dòng)（無(wú)周期性驅(qū)動(dòng)力）和受迫振動(dòng)（有周期性驅(qū)動(dòng)力）兩種類型。物體發(fā)生無(wú)周期性驅(qū)動(dòng)力的自由振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)的頻率是由自身的質(zhì)量、幾何形狀、材質(zhì)等因素決定的，這種振動(dòng)的頻率稱為物體的自激振動(dòng)頻率。一般情況下，對(duì)同一物體而言是一個(gè)固定值。而物體在外加的周期性驅(qū)動(dòng)力下做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率就不再按照自激振動(dòng)頻率了，而是與驅(qū)動(dòng)力的頻率相同。當(dāng)受迫振動(dòng)中，物體受到周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體自身的自激振動(dòng)頻率相同時(shí)，將會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，這種情況導(dǎo)致的結(jié)果是使物體的振動(dòng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非共振狀態(tài)。我們生活中也有很多共振現(xiàn)象的實(shí)例。
共振現(xiàn)象對(duì)中山數(shù)控加工機(jī)床精度的影響
發(fā)生共振現(xiàn)象由于導(dǎo)致振動(dòng)幅度加大，因此對(duì)機(jī)床的加工質(zhì)量有很大的影響。首先，共振造成的振幅過(guò)大會(huì)改變刀具和工件的正常運(yùn)動(dòng)軌跡，引起二者之間相對(duì)位置發(fā)生偏移。這樣不僅降低了加工表面的質(zhì)量和尺寸精度，使工件表面粗糙程度增加，甚至出現(xiàn)振動(dòng)波紋，同時(shí)，由于刀具的正常切削條件被打破，也會(huì)導(dǎo)致刀具磨損加快，使用壽命減少。其次，被破壞的不只是刀具。由于振幅過(guò)大導(dǎo)致機(jī)床各零部件之間發(fā)生松動(dòng)和異常磨損，因此大大減少了機(jī)床整體的加工精度、工作效率和使用壽命。{zh1}，振幅過(guò)大還會(huì)帶來(lái)大量不必要的噪聲，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成噪聲污染，影響操作工人的工作專注度，危害他們的身心健康。
如何減少共振發(fā)生？
以銑床為例，研究發(fā)現(xiàn)，銑床在切削作業(yè)中，自激振動(dòng)頻率通常在35赫茲到55赫茲之間，即每秒完成35到55次全振動(dòng)；而受迫振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力頻率通常在26赫茲到66赫茲之間。由此可見(jiàn)，銑床通常的自激振動(dòng)頻率恰在受迫振動(dòng)驅(qū)動(dòng)力頻率區(qū)間之內(nèi)，導(dǎo)致共振現(xiàn)象時(shí)候發(fā)生。要想避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象，就要使機(jī)床的自激振動(dòng)頻率離開(kāi)驅(qū)動(dòng)力頻率這個(gè)區(qū)間，使其高于66赫茲或低于26赫茲。這必須通過(guò)改變機(jī)床設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
再比如，中山數(shù)控加工機(jī)床在進(jìn)行大件焊接時(shí)，焊接結(jié)構(gòu)一般都屬于薄壁機(jī)構(gòu)，這也是一種容易發(fā)生共振的結(jié)構(gòu)。為增加板壁的自激振動(dòng)頻率，以避免共振，就應(yīng)該對(duì)薄壁加裝加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)，肋條應(yīng)該選擇質(zhì)量輕、剛度大的材料，安裝時(shí)，慣性矩要大，形心矩要小。以輕型鋼結(jié)構(gòu)形式和波紋板做板壁加強(qiáng)肋效果{zh0}。