- 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;
- 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;
- 磨削加工系统内部振动(如动力部分的振动、传动部分的振动、支承部分的振动)和外部振动(外部振动源传给磨削加工系统引起的振动);
- 被磨削件的振动。
1 振动分析
2 振动的防治措施
- 提高磨削系统的动态特性
- 提高磨削系统的刚度
- 由式(4)、式(5)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(如图3) ,降低了接杆的刚度,是引起振动的主要原因。在M2110A 内圆磨床上磨削一零件内孔,零件是淬火钢,孔径是50.4Omm ,选用内外径分别是6mm 、30mm陶瓷结合剂平行砂轮,砂轮转速14,400r/min , 工件转速20Or/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。
- 增加磨削系统的阻尼和避开共振区
- 由式(5)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w接近系统固有频率w0时,l≈1 , 系统发生共振,砂轮振幅剧增,应尽量避免。
- 由式(5)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。
- 提高磨削系统的刚度
- 采用减振装置
图5 砂轮上装减振器
图6 装减振器前后的幅频特性曲线- 在M1040无心磨床上磨削直径为20mm 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160~18OHz 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17lHz ,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(如图5) ,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105Hz ,系统稳定性显著改善,零件质量也大为改善(如图6)。
图7 对砂轮进行修整前后的振幅 - 在M1040无心磨床上磨削直径为20mm 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160~18OHz 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17lHz ,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(如图5) ,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105Hz ,系统稳定性显著改善,零件质量也大为改善(如图6)。
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