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砂轮振动的分析和防治-【新闻】电视电缆

发布时间:2021-04-20 12:46:55 阅读: 来源:调节阀厂家

砂轮振动的分析和防治

用砂轮进行磨削加工是制造机械零件的常用方法,也是比较复杂的受力过程和振动过程。振动是磨削加工过程中不可避免和十分有害的现象,它能够降低工件的精度和表面质量,严重情况下可导致砂轮的破裂和加工系统的破坏,所以减轻和防止振动是提高磨削质量的重要措施,振动产生的主要原因是:

2)磨削加工零件时,砂轮工作表面上的每颗磨粒相当一把具有负前角的微型刀刃,但由于每颗磨粒的形状不规则,导致磨削力的变化;

2)砂轮的偏心、不平衡、高速旋转和系统的弹性变形引起砂轮和加工系统的振动;

3)磨削加工系统内部振动和外部振动;

4)被磨削件的振动。

2 振动分析

砂轮的不平衡是引起强迫振动的主要原因,也是比较容易检测的,故下面主要分析砂轮的不平衡引起强迫振动。如图2,设被加工件刚度非常大,显然砂轮在被磨削表面法向上的振动对工件的精度和表面质量影响最大,故主要研究x轴向的振动。

图2 磨削振动模型

图2 砂轮的不平衡

如图2,砂轮由于不对称而产生不平衡,设不平衡部分集中于一点,其质量为m, m的旋转半径为r,则产生离心力为

F2=mrω2=mr2

式中:ω为砂轮的角速度 ; n为砂轮的转速。

心力F在x轴上的投影为Fx=sin,β为初相位角。设系统静刚度为K,振动系统的运动方程为

方程解得

式中:wn为系统固有频率,wn=&frac22;,a=C/,C为阻尼系数;wd=&frac22;;阻尼比z=a/wn;频率比l=w/wn;q=arctan 2xl/ ;v2为质点m初速度;x2为质点m初始位置在X轴上的投影。

静变形d= F2 = F2 k mw2 稳态振动响应H= d [2+2]&frac22;

稳态振动响应H表明了磨削系统固有的振动特性,降低稳态振动响应,是减轻振动的十分有效措施。

2 振动的防治措施

2)提高磨削系统的动态特性

a. 提高磨削系统的刚度

由式、式可知,提高磨削系统的刚度K , 可显著降低稳态振动响应H。由于受空间位置和几何尺寸的限制,内圆磨床接杆一般是细而长 ,降低了接杆的刚度,是引起振动的主要原因。在M2222A 内圆磨床上磨削一零件内孔,零件是淬火钢,孔径是52.4Omm ,选用内外径分别是6mm 、32mm陶瓷结合剂平行砂轮,砂轮转速24,422r/min , 工件转速22Or/min ,图4表明了内圆磨床接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系,显然,L愈大,磨削系统的刚度K愈小,砂轮稳态振动响应H愈大。

图3 内圆磨削接杆图

图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系

b. 增加磨削系统的阻尼和避开共振区

由式可知,提高磨削系统的阻尼,可显著降低稳态振动响应H 。磨床上大部分阻尼产生于导轨面和连接面,在其导轨面上建立油膜,主轴采用滑动轴承支承,可显著提高磨削系统的阻尼。

当振动频率ω接近系统固有频率ω2时,λ≈2 , 系统发生共振,砂轮振幅剧增,应尽量避免。

2) 采用减振装置

在M2242无心磨床上磨削直径为22mm 圆柱滚子零件时,其表面产生棱形波纹,经测试发现当振动频率为262~28OHz 时,磨头振幅最大,发生共振现象。对磨头进行激振试验时发现,系统固有频率为27lHz ,为降低系统固有频率,在无心磨床砂轮主轴外端安装阻尼减振器 ,减振器的外壳与砂轮主轴刚性连接,附加质量滑套在减振器的轴上,外壳与附加质量之间充满具有一定阻尼的液压油。装上减振器后,经测试,发现系统固有频率降为225Hz ,系统稳定性显著改善,零件质量也大为改善。

图5 砂轮上装减振器

图6 装减振器前后的幅频特性曲线

3) 及时清理砂轮磨削表面

某厂在磨削一台阶长轴时,开始时磨削效果较好,一段时间后产生较强振动现象,经仔细检查,发现砂轮表面阻塞,用金刚笔修整后,振动明显减轻。

图7 对砂轮进行修整前后的振幅

总之,振动是磨削加工中常见现象,也是一个复杂的物理过程,它严重影响了零件质量。特别是随着技术的发展,磨削加工朝高速高质量方向发展,磨削加工中防振更显重要。

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