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车削加工噪音的产生与其控制
［摘 要］在工厂的机械加工制造中,由于多种因素往往会产生一些噪音,很多噪音振动都是受迫振动,但也同其生产制造流程和工艺有着密切联系.基于此,分析了车削加工噪音产生的原因,并从刀具、夹具、切削工艺几方面提出了车削加工噪音控制的措施,以提升车削加工的生产效率.
［关键词］车削加工；噪音产生；控制
［中图分类号］G712［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2018）25-0081-01
噪音是车削加工中随时可能产生的,因为振动所产生的噪音会对正常的切割和产品的质量产生不利影响,也会降低机床和刀具的性能.噪音也还可能会影响工人的工作情绪,因此了解其振动噪音产生的原因并制定应对措施对于车削加工具有重要的意义.
一、振动噪音的分类
在实际生活中,机械加工的噪音很多都是受迫或者自激振动,振动即会引起噪音.在消除机床回转组件（如电机、工件、旋转轴等）和传动系统（如皮带轮、滚动轴承、液压传动系统的压力脉冲等）的振动之后,整个车削加工过程中所产生的噪音都可能被划分为低频率噪音和高频率噪音,这需要看其振动的幅度和频率的大小和不同,进而采取差异化措施.
二、车削加工噪音产生的原因分析
低频振动的振动频率较低,通常发出的噪音比较低沉,振动较为剧烈,在加工表面留下的振动痕迹深而宽.在低频振动时通常工件系统和刀架系统都在振动,它们时远时近,产生大小相等,方向相反的作用和反作用力.在振动发生时,当工件与刀具趋远时,切削力F做功为正值,系统获得能量E（+）,当工件趋近刀具时,切削力F做功为负值,系统消耗能量E（-）,在车削过程中,由于各种因素的影响都可能引起切削力周期性的变化,并使F趋远>F趋近,E（+）>E（-）,即在每一振动周期中,切削力对工件（或刀具）所做之正功总是大于它对工件（或刀具）所做之负功,从而使工件（或刀具）获得能量补充产生自激振动.在车削过程中,影响切削力周期性地变化,并使F退出>F切人的情况有以下几个因素：
(一)摩擦力的影响
有的时候切削工件与刀具在进行相对运动时产生的摩擦力很有可能会让加工时径向切削分力F开始随切削速度不断地增大.而且径向切削分力Fv受到摩擦力的影响,切削与刀具前刀面能产生负摩擦摩擦速度增加则其下降,带有负摩擦力的系统经常出现切削振动,造成噪音.
(二)二次切削中出现周期变化
前一件工具的切削情况会影响现有切削的周期变化.有的时候,后次切削的振纹和之前的并不一样,一般存在差值φ.假设在同一个车削振动区间,振纹曲线Yn等于Ycosωt,Yn（t）在相位上滞后于前次的Y（n-1）（t）即0<φ<π的情况,那么振动产生的半周期中的平均切削厚度往往会比振入的半周期中的平均切削厚度大,那么振出就比振入的负功大,当有了能量来源振动就会持续.Yn比Y（n-1）超前φ的情况持续出现便使噪音持续产生.
（三）刀尖运动轨迹很不稳定以及切入退出的硬度不同
刀尖往往有点像椭圆.这种不稳定容易让切削与前一转切削面难以重叠.而且椭圆轨迹的相位差会不断的变化,这会让切削面出现周期性变化,让噪音也出现周期性变化.此外,刀具在切入和退出时可能遇到不同的金属硬度,这也会引起噪音.
三、消振减噪的控制措施
通过分析可以知道车削系统是否出现切削振颤同结构刚度和切削过程有很大的关系.为此可采取一些有效的措施和方法.
（一）在低频振动生噪方面的措施
可以采取加大系统沿Y方向的刚度及阻尼,并减低切削分力Fy和影响刀具、工件往Y方向移动的阻碍因素.首先,通常噪音往往会在当切削速度处于v等于30m/min~70m/min的速度范围内产生,所以尽量不选择中速区.只要保持在高低速状态下进行切割加工,自振动和噪音往往就难以出现；其次,宽而薄的切割情况经常会导致噪音出现.在机床刚度和功率合适的条件下应该增大进给量,避免将切割的深度过深；最后,适当增大刀具主偏角,减少振动和噪音的产生.这是基于切割深度不变,主偏角Kγ增大而切削分力Fy随着减少的情况而采取的有效措施.
（二）针对车削系统的刚度问题的降噪措施
通常情况下,车削系统的工件或者刀具硬度往往不会引起低频振动噪音,所以可采取一些措施和办法来控制噪音.
首先,在用四爪卡盘夹紧工件时,要避免工件回转中心和主轴回转中心的同轴度误差,进而避免因为切割不均而引起的周期性变化现象；其次,要保持切削过程中的稳定性,防止产生不必要的振动和噪音,这个时候就可以在加工细长轴时用跟刀架、中心架来减噪；最后,要把握好切削及其切割力的方向.譬如,在切断和工件反转切削时,系统最大刚度方向和切割力的方向是大致趋同的,这样能有效增强切削系统的稳定性.
（三）针对高频振动生噪的控制措施
如果在切割过程中,振动的频率过大自然会产生一些让人心烦的噪音.并且这种高频振动还会在工件上留下很明显的痕迹.但是高频振动往往发生在刀具本身,整个高频振动下,机床一般不会发出噪音.而减低高频率振动产生噪音的措施有很多.首先,应该适当地减少小车刀悬伸长度,并加强车刀及刀杆的抗弯刚度；其次,还要及时更换后刀面磨损较大的刀具；最后,在整个装刀具的过程中,要尽量保证刀杆与工件处于一种旋转中心垂直的状态,确保刀杆受力平衡.当然还有一种方法就是给机床机械安装一个减振装置.
四、结束语
在车削机械加工过程中,不同振动情况会产生不同的噪音.本文分析了振动噪音产生的原因,提出了针对振动低高振动发出的噪音而采取的措施,可有效减小车削中的振动,增加刀具使用年限,提升车削加工效率.
参考文献：
彭德荫.车工工艺与技能训练［M］.北京:中国劳动社会保障出版社,2013．
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