用砂輪進(jìn)行磨削加工是制造機(jī)械零件的常用方法，也是比較復(fù)雜的受力過程和振動(dòng)過程。振動(dòng)是磨削加工過程中不可避免和十分有害的現(xiàn)象，它能夠降低工件的精度和表面質(zhì)量，嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致砂輪的破裂和加工系統(tǒng)的破壞，所以減輕和防止振動(dòng)是提高磨削質(zhì)量的重要措施，振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因是：
　　1. 磨削加工零件時(shí)，砂輪工作表面上的每顆磨粒相當(dāng)一把具有負(fù)前角的微型刀刃，但由于每顆磨粒的形狀不規(guī)則，導(dǎo)致磨削力的變化；
　　2. 砂輪的偏心、不平衡、高速旋轉(zhuǎn)和系統(tǒng)的彈性變形引起砂輪和加工系統(tǒng)的振動(dòng)；
　　3. 磨削加工系統(tǒng)內(nèi)部振動(dòng)(如動(dòng)力部分的振動(dòng)、傳動(dòng)部分的振動(dòng)、支承部分的振動(dòng))和外部振動(dòng)(外部振動(dòng)源傳給磨削加工系統(tǒng)引起的振動(dòng));
　　4. 被磨削件的振動(dòng)。
　　1 振動(dòng)分析
　　砂輪的不平衡是引起強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因，也是比較容易檢測(cè)的，故下面主要分析砂輪的不平衡引起強(qiáng)迫振動(dòng)。如圖1，設(shè)被加工件(零件)剛度非常大，顯然砂輪在被磨削表面法向(x軸向)上的振動(dòng)對(duì)工件的精度和表面質(zhì)量影響最大，故主要研究x軸向的振動(dòng)。
　　　　
　　1 振動(dòng)分析
　　砂輪的不平衡是引起強(qiáng)迫振動(dòng)的主要原因，也是比較容易檢測(cè)的，故下面主要分析砂輪的不平衡引起強(qiáng)迫振動(dòng)。如圖1，設(shè)被加工件(零件)剛度非常大，顯然砂輪在被磨削表面法向(x軸向)上的振動(dòng)對(duì)工件的精度和表面質(zhì)量影響最大，故主要研究x軸向的振動(dòng)。
　　如圖2，砂輪由于不對(duì)稱而產(chǎn)生不平衡，設(shè)不平衡部分集中于一點(diǎn)，其質(zhì)量為m, m的旋轉(zhuǎn)半徑為r，則產(chǎn)生離心力為
　　F0=mrw2=mr(2pn/60)2 (1)
　　式中：w為砂輪的角速度(rad/s) ; n為砂輪的轉(zhuǎn)速(r/min)。
　　離心力F在x軸上的投影為Fx=sin(wt+b), b為初相位角。設(shè)系統(tǒng)靜剛度為K，振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為：(2)
　　方程解得
　　 (3)
　　式中：wn為系統(tǒng)固有頻率，wn=(K/m)?，a=C/(2m)，C為阻尼系數(shù)；wd=(w2-a2)?；阻尼比z=a/wn；頻率比l=w/wn；q=arctan 2xl/(1-l2) ；v0為質(zhì)點(diǎn)m初速度；x0為質(zhì)點(diǎn)m初始位置在X軸上的投影
　　(4)
　　(5)
　　穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)H表明了磨削系統(tǒng)固有的振動(dòng)特性，降低穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)，是減輕振動(dòng)的十分有效措施。
　　
　　2 振動(dòng)的防治措施
　　1. 提高磨削系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性
　　a. 提高磨削系統(tǒng)的剛度
　　由式(4)、式(5)可知，提高磨削系統(tǒng)的剛度K , 可顯著降低穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)H。由于受空間位置和幾何尺寸的限制，內(nèi)圓磨床接桿一般是細(xì)而長(zhǎng)(如圖3) ，降低了接桿的剛度，是引起振動(dòng)的主要原因。在M2110A 內(nèi)圓磨床上磨削一零件內(nèi)孔，零件是淬火鋼，孔徑是50.4Omm ，選用內(nèi)外徑分別是6mm 、30mm陶瓷結(jié)合劑平行砂輪，砂輪轉(zhuǎn)速14,400r/min , 工件轉(zhuǎn)速20Or/min ，圖4表明了內(nèi)圓磨床接桿懸伸長(zhǎng)度L與砂輪穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)H之間的關(guān)系，顯然，L愈大，磨削系統(tǒng)的剛度K愈小，砂輪穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)H愈大。
　　　　
　　b.增加磨削系統(tǒng)的阻尼和避開共振區(qū)
　　由式(5)可知，提高磨削系統(tǒng)的阻尼，可顯著降低穩(wěn)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)H 。磨床上大部分阻尼產(chǎn)生于導(dǎo)軌面和連接面，在其導(dǎo)軌面上建立油膜，主軸采用滑動(dòng)軸承支承，可顯著提高磨削系統(tǒng)的阻尼。
　　當(dāng)振動(dòng)頻率w接近系統(tǒng)固有頻率w0時(shí)，l≈1 , 系統(tǒng)發(fā)生共振，砂輪振幅劇增，應(yīng)盡量避免。
　　
　　
　　2、采用減振裝置
　　在M1040 無心磨床上磨削直徑為20mm 圓柱滾子零件時(shí)，其表面產(chǎn)生棱形波紋，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)當(dāng)振動(dòng)頻率為160～18OHz 時(shí)，磨頭振幅最大，發(fā)生共振現(xiàn)象。對(duì)磨頭進(jìn)行激振試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)固有頻率為17lHz ，為降低系統(tǒng)固有頻率，在無心磨床砂輪主軸外端安裝阻尼減振器(如圖5) ，減振器的外殼與砂輪主軸剛性連接，附加質(zhì)量滑套在減振器的軸上，外殼與附加質(zhì)量之間充滿具有一定阻尼的液壓油。裝上減振器后，經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)固有頻率降為105Hz ，系統(tǒng)穩(wěn)定性顯著改善，零件質(zhì)量也大為改善(如圖6)。

　　3、 及時(shí)清理砂輪磨削表面
　　某廠在磨削一臺(tái)階長(zhǎng)軸時(shí)，開始時(shí)磨削效果較好，一段時(shí)間后產(chǎn)生較強(qiáng)振動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)砂輪表面阻塞，用金剛筆修整后，振動(dòng)明顯減輕(如圖7)。
　　總之，振動(dòng)是磨削加工中常見現(xiàn)象，也是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，它嚴(yán)重影響了零件質(zhì)量。特別是隨著技術(shù)的發(fā)展，磨削加工朝高速高質(zhì)量方向發(fā)展，磨削加工中防振更顯重要。