什么是振动分析？ Chatter 的计算方法

振动是铣削中常见的旋转工具的副产品。但过度振动会导致颤振，从而导致工具和机器磨损——更糟糕的是会导致零件质量差和循环时间过长。下面概述了消除颤振所涉及的振动分析元素。

如果您在制造业工作，您就会知道振动——主要是过度振动对车间的铣床或正在生产的零件不利。事实上，机械师花费大量时间试图消除由振动引起的颤振。

“在高切削速度下，颤振可能会导致刀具快速磨损和工件表面质量差，并且会在不同的工艺参数上发生，”发表在国际先进制造技术杂志上的研究指出 .

通常，机械师会采用试错策略，花费一半到整个工作班次来确定 CNC 铣床作业的理想设置。

为实现最佳设置并消除颤动（表示切削不顺畅的声音越来越大），机械师可能会降低速度、调整进给率、尝试改变轴向和径向切削深度，甚至更换刀具。

为什么？确定如何以最佳操作水平生产零件，因为这不仅可以延长工具寿命，最终还可以让企业更快地生产出更多高质量的零件。

当 CNC 机床上的刀具设置以稳定的方式运行时，就像是热刀在黄油上划过：快速、安静、干净。

目前在有限的情况下，加工团队试图测量和分析工件和切削刀具之间的振动频率，并跟踪设置和机器之间的数据。节省的时间非常可观，但与使用振动分析来规划工业机械的预防性和预测性维护不同，它在机械加工，尤其是铣削中相当少见。

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什么是振动分析，为什么它对车间很重要？

显然，消除振动可以导致更有效和高效的铣削操作。这意味着企业的机械师可以生产更多优质零件、降低废品率并提高盈利能力。

这就是振动分析的用武之地。振动分析本质上是收集有关振动的信息，可以在加工零件时识别出最佳、稳定的速度和进给。

“振动分析可以成为我们破译机器语言的耳朵，并且可以帮助我们确定将资源集中在哪里，”Manufacturing.net 上的一篇文章说。

这就像测量铣削组件的健康状况，这是机床主轴、刀架和铣刀的独特响应。振动和颤振越大，您的铣削组件就越严重，并且更迫切地需要调整速度和进给以完善您的零件并保护您的设置免于失败。

振动可以通过多种方式提高企业的成本。首先，存在主轴故障的可能性。修主轴几百元到几千元不等，更换主轴几万。在许多情况下，与不生产零件的机器的成本相比，这可能相形见绌。此外，最终运行低于标准的机器比运行无抖动的机器磨损得更快。

“在任何加工操作中监控刀具的状况对于避免意外的加工故障和提高加工精度非常重要，”International Journal of Production Research 中的研究指出 .

把它想象成一台超载的洗衣机：如果你的洗衣机不断地失去平衡，它的零件就会开始磨损，机器会比其他情况更快地发生故障。调整洗涤负荷以实现稳定性将增加完成循环的最佳速度的机会，并使机器使用寿命更长。

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振动分析的四个原则

本质上，振动（使用传感器和加速度计收集的数据）被转换为电荷并作为信号进行测量。振动分析根据振动频率、位移、速度和加速度的测量值进行比较并提供见解。

然后，四个原则允许表示和比较从您的加工设置中收集的信号数据。这四个原则分别是时域、频域、联合域和模态分析。

“每个域都提供了有关振动部件的工作条件和特性的具体信息，”ScienceDirect 解释道。

什么是时域？

信号以波的形式传播。时域就是波随时间变化的方式——它的幅度。

“虽然大多数机器振动问题都是使用频谱分析来检测的，但有些类型更容易在波形中看到，”Reliable Plant 中的一篇文章解释道 杂志。

但是很难使用时域信息来确定振幅发生的位置，从而适当地隔离和校准您的机器。

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什么是频域？

与时域相比，频率专门针对设定点处的波，以及在这些不同点或频率处波的幅度如何变化。

“当位移、速度和加速度幅度在频域中表示时，即幅度与频率之间的关系，异常现象（在某些频率下以高幅度的形式出现）变得可见，”工程师 Danielle Collins 在 Motion Control Tips 的一篇文章中解释道。 “而且由于许多与振动相关的问题发生在特定频率，因此可以根据特定频率下的振幅变化来缩小或识别振动的原因和位置。”

什么是联合域？

联合域顾名思义：它对时域和频域进行配对，以解决振动分析涉及非平稳项研究的事实。

什么是模态分析？

模态分析根据设置、机器和工件的结构材料定义振动的固有频率。它创建了基线，振动分析可以根据该基线确定工具设置和机器何时以及超出特定工作所需的校准范围。

最终，这些分析的目标是确定在特定机器上使用特定设置的特定项目的稳定速度。

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