數控機床工作中的共振現象
2019年05月20日 15:56點擊：2884來源：山東沂水機床廠有限公司>>進入該公司展臺
什么是共振現象共振現象對機床加工精度的影響 如何減少共振發生
共振是一種常見的物理現象。振動的物體，每秒鐘完成全振動的次數稱為這種振動的頻率，單位是赫茲。振動又分為自由振動（無周期性驅動力）和受迫振動（有周期性驅動力）兩種類型。
物體發生無周期性驅動力的自由振動時，振動的頻率是由自身的質量、幾何形狀、材質等因素決定的，這種振動的頻率稱為物體的自激振動頻率。一般情況下，對同一物體而言是一個固定值。而物體在外加的周期性驅動力下做受迫振動時，振動頻率就不再按照自激振動頻率了，而是與驅動力的頻率相同。當受迫振動中，物體受到周期性驅動力的頻率與物體自身的自激振動頻率相同時，將會發生共振現象，這種情況導致的結果是使物體的振動幅度遠遠大于非共振狀態。
發生共振現象由于導致振動幅度加大，因此對機床的加工質量有很大的影響。
首先，共振造成的振幅過大會改變刀具和工件的正常運動軌跡，引起二者之間相對位置發生偏移。這樣不僅降低了加工表面的質量和尺寸精度，使工件表面粗糙程度增加，甚至出現振動波紋，同時，由于刀具的正常切削條件被打破，也會導致刀具磨損加快，使用壽命減少。
其次，被破壞的不只是刀具。由于振幅過大導致機床各零部件之間發生松動和異常磨損，因此大大減少了機床整體的加工精度、工作效率和使用壽命。
后，振幅過大還會帶來大量不必要的噪聲，對生產環境造成噪聲污染，影響操作工人的工作專注度，危害他們的身心健康。
以銑床為例，研究發現，銑床在切削作業中，自激振動頻率通常在35赫茲到55赫茲之間，即每秒完成35到55次全振動；而受迫振動的驅動力頻率通常在26赫茲到66赫茲之間。由此可見，銑床通常的自激振動頻率恰在受迫振動驅動力頻率區間之內，導致共振現象時候發生。要想避免出現共振現象，就要使機床的自激振動頻率離開驅動力頻率這個區間，使其高于66赫茲或低于26赫茲。這必須通過改變機床設計結構和材料來實現。
再比如，機床在進行大件焊接時，焊接結構一般都屬于薄壁機構，這也是一種容易發生共振的結構。為增加板壁的自激振動頻率，以避免共振，就應該對薄壁加裝加強肋結構，肋條應該選擇質量輕、剛度大的材料，安裝時，慣性矩要大，形心矩要小。以輕型鋼結構形式和波紋板做板壁加強肋效果較好。
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