（一）機械振動現象及其分類

1.機械振動現象及其對機加工表面質量的影響

在機械加工過程中，工藝系統有時會發生振動，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了有名義上的切削運動之外，還會出現一種周期性的相對運動。這是一種破壞正常切削運動的極其有害的現象，主要表現在：

(1)振動使工藝系統的各種成形運動受到干擾和破壞，使機加工表面出現振紋，增大表面粗糙度值，惡化機加工表面質量。

(2)振動還可能引起刀刃崩裂，引起機床、夾具連接部分松動，縮短刀具及機床、夾具的使用壽命。

(3)振動限制了切削用量的進一步提高，降低切削加工的生產效率，嚴重時甚至還會使切削加工無法繼續進行。

(4)振動所發出的噪聲會污染環境，對工人的身心健康造成傷害。

2.機械振動的基本類型

機械加工過程的振動有三種基本類型：

(1)強迫振動。
強迫振動是指在外界周期性變化的干擾力作用下產生的振動。磨削加工中主要會產生強迫振動。

(2)自激振動。
自激振動是指切削過程本身引起切削力周期性變化而產生的振動。切削加工中主要會產生自激振動。

(3)自由振動。
自由振動是指由于切削力突然變化或其他外界偶然原因引起的振動。自由振動的頻率就是系統的固有頻率。由于機械加工工藝系統的阻尼作用，這類振動會在外界干擾力去除后迅速自行衰減，對機械加工過程影響較小。

機械加工過程中的振動主要是強迫振動和自激振動。據統計，強迫振動約占30%，自激振動約占65%，自由振動所占比重則很小。

(二）機械加工中的強迫振動及其控制

1.機械加工過程中產生強迫振動的原因

(1)機床方面。
機床中某些傳動零件的制造精度不高，會使機床產生不均勻運動而引起振動。例如，齒輪的周節誤差和周節累積誤差會使齒輪傳動運動不均勻，從而使整個部件產生 振動。主軸與軸承之間的間隙過大，主軸軸頸的橢圓度、軸承制造精度不夠，都會引起主軸箱以及整個機床的振動。另外，皮帶接頭太粗而使皮帶傳動的轉速不均 勾，也會產生振動。機床往復機構中的轉向和沖擊也會引起振動。至于某些零件的缺陷，使機床產生振動則更是明顯。

(2)刀具方面。
用多刃、多齒刀具如銑刀、拉刀和滾刀等切削時，由于刃口高度的誤差或因斷續切削引起的沖擊也容易產生振動。

(3)工件方面。
被切削的工件表面上有斷續表面或表面余量不均、硬度不一致，都會在加工中產生振動。例如，車削或磨削有鍵槽的外圓表而就會產生強迫振動。

工藝系統外部也有許多原因造成切削加工中的振動，例如，一臺精密磨床和一臺重型機床相鄰，這臺磨床就有可能受重型機床工作的影響而產生振動，影響其機加工表面的粗糙度。

2.消除強迫振動的途徑

強迫振動是由外界干擾力引起的，因此必須對振動系統進行測振試驗，找出振源，然后采取適當措施加以控制。消除和抑制強迫振動的措施主要有：

(1)改進機床傳動結構，進行消振與隔振。
消除強迫振動最有效的辦法是找出外界的干擾力〈振源）并去除。如果不能去除，則可以采用隔絕的方法，如采用厚橡皮或木材等將機床與地基隔離，就可以隔絕相鄰機床的振動影響。對精密機械、儀器采用空氣墊等也是很有效的隔振措施。

(2)消除回轉零件的不平衡。
機床和其他機械的振動大多數足-由于旋轉零件的不平衡所引起的。因此對于高速回轉的零件要注意其平衡問題，在可能條件下最好能做動平衡。

(3)提高傳動件的制造精度。
傳動件的制造精度會影響傳動的平衡性，從而引起振動。在齒輪嚙合、滾動軸承以及帶傳動等傳動中，減小振動的途徑主耍足提高其制造精度和裝配質量。

(4)提高機械加工系統剛度，增加阻尼。
提高機床、工件、刀具和夾具的剛度都會增加機械加工系統的抗振性。增加阻尼是一種減小振動的有效辦法，在結構設計上應該考慮到，但也可以采用附加高阻尼板材的方法以達到減小振動的效果。

(5)合理安排固有頻率，避幵共振區。
根據強迫振動的特性，一方面是改變激振力的頻率，使它避開系統的固有頻率；另一方面是在結構設計時，使機械加工工藝系統各部件的固有頻率遠離共振區。