磨削加工砂轮振动分析和防治

ek2007

图1 磨削振动模型

* R8 L$ \0 L; r" b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)。
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
7 N6 K* _1 D, b! O  L; ~7 n3 F
(2)

, O5 E$ m0 s3 E7 s(3)
9 L  Z5 |7 n$ W9 d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=
* K; {/ E/ C6 ~7 VF0
=
' v* g$ J4 K/ H8 o5 _6 K; r. S3 \, XF0
9 y: U' j' G3 e* ak
mw2
+ Z* ~+ \9 b- w8 W' w' r* [; u6 Z# c- h稳态振动响应H=
3 f( v& I+ s8 m  ~8 @$ ~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

图3 内圆磨削接杆图

" z  |5 E5 c+ i- j9 r2 c  D图4 接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系
& k! _. \3 Z( }7 C' F7 ]
图5 砂轮上装减振器
2 R- B) J+ ~% `8 b! }4 D
$ K) J2 U% t2 J图6 装减振器前后的幅频特性曲线
) I2 n& P. o" I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)。
, d# K& k: O/ @
) x: q' S# X- |* p. K$ C; G图7 对砂轮进行修整前后的振幅
8 Z' `# W( V5 h文章关键词：