磨削加工砂轮振动分析和防治

ek2007

& q  j" W( r' L0 b' Z图1 磨削振动模型
! s& b0 b8 V, e/ ]
5 x. a# A7 _3 v1 n图2 砂轮的不平衡
- J% \$ Q1 g- M0 EF0=mrw2=mr(2pn/60)2
(1)
( m/ v" Z* i% E* P* W式中：w为砂轮的角速度(rad/s) ; n为砂轮的转速(r/min)。
% _; u/ L* `- r' C% E' }% t离心力F在x轴上的投影为Fx=sin(wt+b), b为初相位角。设系统静刚度为K，振动系统的运动方程为
. I9 k! F  O$ g' `
1 X/ a& ^. w+ e" x( S. Z4 C(2)
- ]5 U7 t8 u. A9 h  W
(3)
6 K! P2 v/ F! L2 y式中：wn为系统固有频率，wn=(K/m)½，a=C/(2m)，C为阻尼系数；wd=(w2-a2)½；阻尼比z=a/wn；频率比l=w/wn；q=arctan 2xl/(1-l2) ；v0为质点m初速度；x0为质点m初始位置在X轴上的投影
静变形d=
  W% C+ v( j& V3 @; ~* ^% v1 |F0
=
F0
% Z3 V. q/ I8 t& Dk
$ W3 ]1 ^: C. A0 vmw2
5 u' N, h5 m; D稳态振动响应H=
d
  ~; q% e: x9 S6 B# l0 |7 u. g4 Z[(1-l2)2+(2xl)2]½
* B! e8 N3 e1 g4 v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
+ T( i9 i3 i9 h
+ X' E. @; W* W图3 内圆磨削接杆图

+ o* D. Y, M* k; u6 B3 g6 r  k图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系
, ?0 O, c- M6 i0 v
; S, c. p1 v; c1 \5 j" r图5 砂轮上装减振器
( ~) k/ Q7 ~- m8 Q# k0 S8 a- d4 w
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)。
" l2 P6 H: K2 g9 E9 E: f
图7 对砂轮进行修整前后的振幅
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