减小数控车床有害机械振动方法的探讨新编版Word文档格式.docx
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摘要：
针对机械设备工作时的有害机械振动问题，通过分析机械振动的产生及传播途径，根据振动理论讨论了相应的减振方法。
在实际应用时，应综合衡量各方面因素，以制定出减振效果好，成本低的方案。
关键词：
数控机床；
机械振动；
减振措施；
参数选择；
支承布置。
MethodsofReducingHarmfulMachineryVibrationofComputernumericalcontrolmachinetools
Abstract:
Inordertoreducetheharmfulmachineryvibrationproducedbymachineworking,theSourceofmachineryvibrationandspreadwayswerestudiedinthispaper,andsomereducingVibrationmeasureswereinducedtoo.Moreattentionwerepaidtoconsideraboutallfactorstomakeoutamoreeffectiveandfeasiblemethod.
Keywords:
computernumericalcontrolmachinetools;
machineryvibration;
reducingvibrationmeasures;
parameterselection;
supportdesign
数控机床的操作和监控全部在指定的数控单元中完成，它是数控机床的大脑。
与普通机床相比，数控机床有如下特点：
1加工精度高，具有稳定的加工质量；
2可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；
3加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；
4机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高普通机床；
5机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；
6对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
我们知道，数控车床的本身的精度越高，那么它制造出来的产品尺寸精度也就越高，质量也就越高。
而机床在正常工作的状态下震动是必不可免的，
有害的震动会大大的影响机床的工作状态，降低零件的精度。
所以，研究如何降低机床的震动成为了当务之急。
首先，我们可以使用最为一般的方法:
机床减震垫铁。
机床减震垫铁，用于机械设备的支承安装、调整水平，产品有固定式和移动式。
调整垫铁机床调整垫铁三级调整垫铁等高垫铁
安装机床的地甚平面可以量混凝土，也可以是木质的，要求平整结实。
安装时，旋出调节螺杆，将机床置于垫铁的负荷盘上，然后从上面旋入螺杆。
调整机床导轨水平，顺时针旋动时机床上升，反时针时机床下降，调好后压紧螺母。
在机床的安装区域内，如果地基平面的高度差超过本产品的调节范围时，可以在机床与负荷盘间增加垫片。
机床防震垫铁橡胶有蠕变现象，待经14天趋向稳定，故要求机床使用14天后再调整一次水平。
机床防震垫铁：
减振橡胶有效的衰减机器自身的振动，减少振动力外传，阻止振动力的传入，保证加工尺寸精度及质量。
控制建筑结构谐振传播振动力和噪音。
使粗、精加工各类机床组成生产单元，适应物流技术的发展。
机床安装不需设置地脚螺栓与地面固定，良好的减振和相当的垂直挠度，使机床稳定于地面。
节省安装费用，缩短安装周期。
可根据生产随时调换机床位置，消除二次安装费用，使机床楼上安装成为可能。
防震垫铁可以调节机床水平，调节范围大、方便、快捷。
防震垫铁胶垫采用丁腈合成橡胶，耐油脂和冷却剂。
机床防震垫铁使用方法：
将所需垫铁放入机床地脚孔下，穿入螺栓，旋至和承重盘接触实，然后进行机床水平调节（螺栓顺时针旋转，机床升起）；
调好机床水平后，旋紧螺母，固定水平状态。
因为橡胶的蠕变现象，在垫铁第一次使用时，两星期以后调节一次机床水平。
三层减震垫铁能有效的衰减机器自身的振动，保证加工尺寸精度及质量。
安装机床使用机床调整垫铁可以不用设置地脚螺栓与地面固定，良好的减振和相当的垂直挠度，使机床稳定于地面。
机床调整垫铁可以调节机床水平，调节范围大，方便，快捷。
其次，还可以从研究机床本身入手。
机械振动是指物体在其稳定的平衡位置附近所作的往复运动。
机械振动是一种常见的物理现象，如桥梁，机床的振动，飞机机翼的颤动，汽车运行时发动机和车体的振动等等。
振动大体上可分为有益振动和有害振动两大类：
有益振动为人们所利用，制造了振动筛选机，振动研磨机等。
但有害振动的存在会严重影响机器的正常运转，影响机械设备的高效高速功率设计和使用。
此外，还会引发噪音及环境污染。
因而机械设备在工作时，有效地抑制及防止振动带来的危害是十分必要的。
1减小振源振动
从振动的产生入手。
力求在产品的设计阶段就考虑如何在满足强度和功能要求的前提下减小振动，以得到良好的动态特性。
瞬态振源产生的随机振动一般是不可控的。
如装载机在不平路面上运行引起的激励振动。
减少这种振动的主要方法是在设计前对产品的适用范围和作业条件作充分调研，再通过大量统计数据得出相应统计规律，最后确定用何种减振措施。
稳态振动通常可利用改变设备振源的质量或位置的方法来使稳态振动的激励得到一定程度的减轻控制振和源可以说是比较直接经济的一种途径。
数控车床的震动就属于稳态震动，所以我们应该努力设计出更加简洁更加有效的零件来
代替原有的复杂或者转动惯量比较大的零件从而减小机械的震动。
另一种思路也就是如前所述，将机床放在合适的位置（依据具体的工作环境做具体的分析和安排）。
2控制振动传递途径
目前工程实践中对传递途径的控制技术有多种，利用弹性支撑作为装置隔振的方法是广泛易行的一
种，尤其在矿山机械等重型机械中应用更广。
隔振分为两类：
一类是用隔振器将振动的机器与地基隔离开，隔离和减轻振源对基座人体和周围环境振动的传递,这是积极隔振.另一类是将需要保护的设备用隔振器与振动的地基隔开,以减少振动传递,即消极隔振.我们所有的数控机床都是安放在水泥地面上并用紧固螺钉进行固定。
其实我们由上可得到启示，为什么不能在水泥地下面再次安装减震装置从而大大的减小机械振动呢？
所以我们应该积极的研究隔振装置，研制开发出新型有效地隔振装置将是今后研究有效减小机械震动的有效方法。
所有隔振装置的设计都是基于振动理论以及由此得到的一系列计算公式。
2.1合理选择参数以达到更好的减振效果
振动理论表明，激振力和位移都与频率有关,频率可分为固有频率和激励频率其中=（是设备的固有属性。
与质量分布等因素有关，当=时发生共振，振幅趋近于无限大，所以通常激励频率应避开固有频率。
积极隔振的传递率T
与消极隔振中的位移传递率T可以统称为传递频率TR,TR表征了隔振效果的好坏。
TR=
由振动规律可知，只有频率比=/>
时才具有隔振效果。
此时增加阻尼反而使隔振效果变差，因此应当有较低的固有频率和较小的阻尼，在机器质量m已确定的情况下降低其刚度K可降低固有频率，当<
<
（即增大衰减率）时即可远离共振区。
所以，在满足强度要求的条件下，选用低刚度材料制作支承件是减振的一种有效途径。
但单纯依靠降低刚度和固有频率来提高减振效果的方法有时并不可取。
因为随着刚度的降低，系统设备的静态位移会增加，这将给结构设计增加难度，而且对于部分设备，还存在着最低刚度要求的限制。
然而对于数控机床而言，选择较小的刚度材料可能会使机床在工作状态下发生扭曲变形，导致加工出来的零件完全不合规格，成为废品。
更为严重的将会损毁机床设备甚至危及操作人员的安全。
因此，还要寻求其它减振方法以得到更理想的隔振效果。
2.2合理制作设备的支承
上述通过合理选择参数提高隔振效果时，都是假设所激励的简谐力通过质心，整个系统对称，质量中心位于隔振器的安装平面内。
但实际情况却往往很难相符，尤其是对于数控车床这种十分复杂的机械装置。
所以为了缩小这种实际应用和假设条件的距离，提高隔振效果，应重视设备的总体设计和布置，尤其是弹性支承的设计和安装对隔振效果好坏有重要影响。
2.3弹性支承对称布置以避免产生耦合振动当弹性支承对称布置于设备的四个角处且质心受到竖向干扰作用时，数控机床设备只受竖向干扰力且大小位置不变。
弹性支承各顶点与质心几乎在同一平面（当四个弹性支承沿纵向布置不对称时，设备除伴随竖向上）下振动的同时还作沿质心横轴的俯仰振动，这就形成了多个方向同时发生振动的耦合振动。
可见，隔振器布置不当就有可能产生数种振动形式同时出现的耦合振动!
甚至出现六种振动同时存在的完全耦合振动。
振动规律表明：
多一种振动形式就多一个固有频率，也多一次引起共振的机会，这对设备正常工作十分不利。
所以，为避免偶合振动这种复杂振动形式的发生，应合理确定隔振器设备上的支承位置。
数控机床一般都为非对称机械装置，所以我们应该积极地采用实验的方法测定出它的重心，然后根据机床的内部结构及其布置选择合适的支承位置来安装隔振器设备。
3小结
理论分析和实践经验都证明，要把数控车床有害机械振动的影响减到最小，要综合考虑工作环境，装置设计，安装方法等多个方面。
除上述提到的方法外，还有许多行之有效的减振措施，如采用可调刚度弹簧或动力减振器等都可改善动态特性而起到减振效果,但目前随着工程技术水平的提高，对机械设备的工作精度要求也越来越高，遇到的振动问题也更复杂。
因此，开展振动测试和控制方面的高新技术研究势在必行,对那些采取普通减振措施难以达到精度要求的精密设备。
人们已经研制了电控悬架及电控防振装置等,这类装置利用传感器传递信息，经微机识别处理，进而驱动执行器对控制目标施影响，达到抑制或消除振动的目的%。
目前许多发达国家已经投入生产和使用，相信今后定会出现减振效果更好，精度更高，可靠性及适应性更强的振动控制途径。
主要参考文献
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机械工业出版社。
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