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共振是一種常見的物理現(xiàn)象。振動的物體，每秒鐘完成全振動的次數(shù)稱為這種振動的頻率，單位是赫茲。振動又分為自由振動（無周期性驅(qū)動力）和受迫振動（有周期性驅(qū)動力）兩種類型。物體發(fā)生無周期性驅(qū)動力的自由振動時，振動的頻率是由自身的質(zhì)量、幾何形狀、材質(zhì)等因素決定的，這種振動的頻率稱為物體的自激振動頻率。一般情況下，對同一物體而言是一個固定值。而物體在外加的周期性驅(qū)動力下做受迫振動時，振動頻率就不再按照自激振動頻率了，而是與驅(qū)動力的頻率相同。當(dāng)受迫振動中，物體受到周期性驅(qū)動力的頻率與物體自身的自激振動頻率相同時，將會發(fā)生共振現(xiàn)象，這種情況導(dǎo)致的結(jié)果是使物體的振動幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非共振狀態(tài)。我們生活中也有很多共振現(xiàn)象的實例。
共振現(xiàn)象對中山數(shù)控加工機(jī)床精度的影響
發(fā)生共振現(xiàn)象由于導(dǎo)致振動幅度加大，因此對機(jī)床的加工質(zhì)量有很大的影響。首先，共振造成的振幅過大會改變刀具和工件的正常運動軌跡，引起二者之間相對位置發(fā)生偏移。這樣不僅降低了加工表面的質(zhì)量和尺寸精度，使工件表面粗糙程度增加，甚至出現(xiàn)振動波紋，同時，由于刀具的正常切削條件被打破，也會導(dǎo)致刀具磨損加快，使用壽命減少。其次，被破壞的不只是刀具。由于振幅過大導(dǎo)致機(jī)床各零部件之間發(fā)生松動和異常磨損，因此大大減少了機(jī)床整體的加工精度、工作效率和使用壽命。{zh1}，振幅過大還會帶來大量不必要的噪聲，對生產(chǎn)環(huán)境造成噪聲污染，影響操作工人的工作專注度，危害他們的身心健康。
如何減少共振發(fā)生？
以銑床為例，研究發(fā)現(xiàn)，銑床在切削作業(yè)中，自激振動頻率通常在35赫茲到55赫茲之間，即每秒完成35到55次全振動；而受迫振動的驅(qū)動力頻率通常在26赫茲到66赫茲之間。由此可見，銑床通常的自激振動頻率恰在受迫振動驅(qū)動力頻率區(qū)間之內(nèi)，導(dǎo)致共振現(xiàn)象時候發(fā)生。要想避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象，就要使機(jī)床的自激振動頻率離開驅(qū)動力頻率這個區(qū)間，使其高于66赫茲或低于26赫茲。這必須通過改變機(jī)床設(shè)計結(jié)構(gòu)和材料來實現(xiàn)。
再比如，中山數(shù)控加工機(jī)床在進(jìn)行大件焊接時，焊接結(jié)構(gòu)一般都屬于薄壁機(jī)構(gòu)，這也是一種容易發(fā)生共振的結(jié)構(gòu)。為增加板壁的自激振動頻率，以避免共振，就應(yīng)該對薄壁加裝加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)，肋條應(yīng)該選擇質(zhì)量輕、剛度大的材料，安裝時，慣性矩要大，形心矩要小。以輕型鋼結(jié)構(gòu)形式和波紋板做板壁加強(qiáng)肋效果{zh0}。