磨削加工砂轮振动分析和防治

ek2007

图1 磨削振动模型

1 L' q9 \# I' I+ x6 y. f图2 砂轮的不平衡
F0=mrw2=mr(2pn/60)2
(1)
式中：w为砂轮的角速度(rad/s) ; n为砂轮的转速(r/min)。
. L0 d7 i& T0 z2 E" P& {* E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)
# Q; i& J6 f# p, H1 `9 U
(3)
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
4 m3 n$ C3 w$ y( [" `* `, y( R1 H静变形d=
F0
=
7 a- r6 ~  @/ v0 h  `0 wF0
0 ^! l% ?7 A7 n# _3 v, Tk
* k1 ]1 z) b; y% z; q; H/ T9 Qmw2
稳态振动响应H=
d
[(1-l2)2+(2xl)2]½
! w( K5 B! D& x- L9 G3 n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

; I/ \4 T  ]1 {1 {+ n3 N2 n% T& P: M图3 内圆磨削接杆图
$ p& q! h* k, D7 B# b2 c  C
: b- }# p: \5 p4 i; I- ]" Y图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系

) F( a1 R4 R* ~+ C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)。

4 }5 ~8 D+ @  j1 B图7 对砂轮进行修整前后的振幅
9 T- h1 O2 C) [: e文章关键词：