磨削加工砂轮振动分析和防治

ek2007

图1 磨削振动模型
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图2 砂轮的不平衡
: b& x5 V6 a5 @' mF0=mrw2=mr(2pn/60)2
- I6 D9 C2 y4 Y  K; y- W(1)
式中：w为砂轮的角速度(rad/s) ; n为砂轮的转速(r/min)。
1 \: f3 z( a! b& q# U2 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

(2)

' f) X8 G" `# S& }(3)
0 k; f8 o$ e: n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=
F0
/ S& T' N9 R6 z$ Z" k3 Z" w=
F0
k
! P5 \/ y/ d. h; B( o! V( {mw2
稳态振动响应H=
d
. Z( ?' J, q) `5 C" D[(1-l2)2+(2xl)2]½
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
4 O' U' x6 i' t. i+ b
图3 内圆磨削接杆图
" T( _. L- e! }; ?0 L; l
图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系
. s2 z+ Y0 a, X' ]/ u; |/ V/ K8 O
: B& }5 s/ z: M; g1 r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)。

& G) K, Q: _/ \图7 对砂轮进行修整前后的振幅
: K/ q4 Y) N- z: v文章关键词：