（一）机械振动现象及其分类

1.机械振动现象及其对机加工表面质量的影响

在机械加工过程中，工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的表面之间除了有名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。这是一种破坏正常切削运动的极其有害的现象，主要表现在：

(1)振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使机加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化机加工表面质量。

(2)振动还可能引起刀刃崩裂，引起机床、夹具连接部分松动，縮短刀具及机床、夹具的使用寿命。

(3)振动限制了切削用量的进一步提高，降低切削加工的生产效率，严重时甚至还会使切削加工无法继续进行。

(4)振动所发出的噪声会污染环境，对工人的身心健康造成伤害。

2.机械振动的基本类型

机械加工过程的振动有三种基本类型：

(1)强迫振动。
强迫振动是指在外界周期性变化的干扰力作用下产生的振动。磨削加工中主要会产生强迫振动。

(2)自激振动。
自激振动是指切削过程本身引起切削力周期性变化而产生的振动。切削加工中主要会产生自激振动。

(3)自由振动。
自由振动是指由于切削力突然变化或其他外界偶然原因引起的振动。自由振动的频率就是系统的固有频率。由于机械加工工艺系统的阻尼作用，这类振动会在外界干扰力去除后迅速自行衰减，对机械加工过程影响较小。

机械加工过程中的振动主要是强迫振动和自激振动。据统计，强迫振动约占30%，自激振动约占65%，自由振动所占比重则很小。

(二）机械加工中的强迫振动及其控制

1.机械加工过程中产生强迫振动的原因

(1)机床方面。
机床中某些传动零件的制造精度不高，会使机床产生不均匀运动而引起振动。例如，齿轮的周节误差和周节累积误差会使齿轮传动运动不均匀，从而使整个部件产生 振动。主轴与轴承之间的间隙过大，主轴轴颈的椭圆度、轴承制造精度不够，都会引起主轴箱以及整个机床的振动。另外，皮带接头太粗而使皮带传动的转速不均 勾，也会产生振动。机床往复机构中的转向和冲击也会引起振动。至于某些零件的缺陷，使机床产生振动则更是明显。

(2)刀具方面。
用多刃、多齿刀具如铣刀、拉刀和滚刀等切削时，由于刃口高度的误差或因断续切削引起的冲击也容易产生振动。

(3)工件方面。
被切削的工件表面上有断续表面或表面余量不均、硬度不一致，都会在加工中产生振动。例如，车削或磨削有键槽的外圆表而就会产生强迫振动。

工艺系统外部也有许多原因造成切削加工中的振动，例如，一台精密磨床和一台重型机床相邻，这台磨床就有可能受重型机床工作的影响而产生振动，影响其机加工表面的粗糙度。

2.消除强迫振动的途径

强迫振动是由外界干扰力引起的，因此必须对振动系统进行测振试验，找出振源，然后采取适当措施加以控制。消除和抑制强迫振动的措施主要有：

(1)改进机床传动结构，进行消振与隔振。
消除强迫振动最有效的办法是找出外界的干扰力〈振源）并去除。如果不能去除，则可以采用隔绝的方法，如采用厚橡皮或木材等将机床与地基隔离，就可以隔绝相邻机床的振动影响。对精密机械、仪器采用空气垫等也是很有效的隔振措施。

(2)消除回转零件的不平衡。
机床和其他机械的振动大多数足-由于旋转零件的不平衡所引起的。因此对于高速回转的零件要注意其平衡问题，在可能条件下最好能做动平衡。

(3)提高传动件的制造精度。
传动件的制造精度会影响传动的平衡性，从而引起振动。在齿轮啮合、滚动轴承以及带传动等传动中，减小振动的途径主耍足提高其制造精度和装配质量。

(4)提高机械加工系统刚度，增加阻尼。
提高机床、工件、刀具和夹具的刚度都会增加机械加工系统的抗振性。增加阻尼是一种减小振动的有效办法，在结构设计上应该考虑到，但也可以采用附加高阻尼板材的方法以达到减小振动的效果。

(5)合理安排固有频率，避幵共振区。
根据强迫振动的特性，一方面是改变激振力的频率，使它避开系统的固有频率；另一方面是在结构设计时，使机械加工工艺系统各部件的固有频率远离共振区。