磨削加工砂轮振动分析和防治

ek2007

( N: ^8 z2 K# N/ u: M9 Z. \1 D图1 磨削振动模型
  }% M, r/ o3 n3 h$ r$ ?8 L
图2 砂轮的不平衡
" U  {& l# f; |F0=mrw2=mr(2pn/60)2
& e: F% R6 Z9 U% o, S(1)
, ]: }6 X3 r% U% I式中：w为砂轮的角速度(rad/s) ; n为砂轮的转速(r/min)。
6 i. ?! o3 {+ m! _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
+ f" m9 z8 z5 W4 l. {. {( e
(2)
$ v7 I  |6 y7 J7 n1 j# J% s
(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
静变形d=
F0
=
6 y$ f6 u* z: U+ I2 KF0
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# P3 z- w8 ?  C& d" [mw2
* e' I$ \( n% {) d1 ?/ c* f' z稳态振动响应H=
d
[(1-l2)2+(2xl)2]½
  l  j' h. ~6 t' l/ I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
1 `- q& K: Q' {9 ^4 ?: S
图3 内圆磨削接杆图
1 K$ r! T, r0 I1 z
图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系
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4 o1 h7 J! ?. ~/ I图5 砂轮上装减振器

图6 装减振器前后的幅频特性曲线
: N7 w/ E/ E- u" T/ X* s- h$ y2 L/ n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)。

5 V! M0 F9 _) ^* x3 K  D图7 对砂轮进行修整前后的振幅
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