磨削加工砂轮振动分析和防治用砂轮进行磨削加工是制造机械零件的常用方法，也是比较复杂的受力过程和振动过程。振动是磨削加工过程中不可避免和十分有害的现象，它能够降低工件的精度和表面质量，严重情况下可导致砂轮的破裂和加工系统的破坏，所以减轻和防止振动是提高磨削质量的重要措施，振动产生的主要原因是：磨削加工零件时，砂轮工作表面上的每颗磨粒相当一把具有负前角的微型刀刃，但由于每颗磨粒的形状不规则，导致磨削力的变化；砂轮的偏心、不平衡、高速旋转和系统的弹性变形引起砂轮和加工系统的振动；磨削加工系统内部振动(如动力部分的振动、传动部分的振动、支承部分的振动)和外部振动(外部振动源传给磨削加工系统引起的振动);被磨削件的振动。1振动分析砂轮的不平衡是引起强迫振动的主要原因，也是比较容易检测的，故下面主要分析砂轮的不平衡引起强迫振动。如图1，设被加工件(零件)刚度非常大，显然砂轮在被磨削表面法向(x轴向)上的振动对工件的精度和表面质量影响最大，故主要研究x轴向的振动。如图2，砂轮由于不对称而产生不平衡，设不平衡部分集中于一点，其质量为m,m的旋转半径为r，则产生离心力为F0=mr2=mr(2n/60)2(1)式中：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(t+),为初相位角。设系统静刚度为K，振动系统的运动方程为(2)方程解得(3)式中：n为系统固有频率，n=(K/m)½，=C/(2m)，C为阻尼系数；d=(2-2)½；阻尼比=/n；频率比=/n；=arctan2/(1-2)；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=F0=F0km2(4)稳态振动响应H=[(1-2)2+(2)2]½(5)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内圆磨削接杆图图4接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系提高磨削系统的动态特性提高磨削系统的刚度由式(4)、式(5)可知，提高磨削系统的刚度K,可显著降低稳态振动响应H。由于受空间位置和几何尺寸的限制，内圆磨床接杆一般是细而长(如图3)，降低了接杆的刚度，是引起振动的主要原因。在M2110A内圆磨床上磨削一零件内孔，零件是淬火钢，孔径是50.4Omm，选用内外径分别是6mm、30mm陶瓷结合剂平行砂轮，砂轮转速14,400r/min,工件转速20Or/min，图4表明了内圆磨床接杆悬伸长度L与砂轮稳态振动响应H之间的关系，显然，L愈大，磨削系统的刚度K愈小，砂轮稳态振动响应H愈大。增加磨削系统的阻尼和避开共振区由式(5)可知，提高磨削系统的阻尼，可显著降低稳态振动响应H。磨床上大部分阻尼产生于导轨面和连接面，在其导轨面上建立油膜，主轴采用滑动轴承支承，可显著提高磨削系统的阻尼。当振动频率接近系统固有频率0时，≈1,系统发生共振，砂轮振幅剧增，应尽量避免。采用减振装置图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)。