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隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，工件加工逐漸引起了工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注。由于工件加工過程易受外界因素影響，因此工件表面和內(nèi)部出現(xiàn)不均勻的殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件狀態(tài)不穩(wěn)定，工件整體機(jī)械性能低，工件尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，為解決工件表面和內(nèi)部不均勻的殘余應(yīng)力問題，增強(qiáng)工件整體機(jī)械性能，通常在木工機(jī)床中采用振動(dòng)時(shí)效工藝，使得工件尺寸滿足精度要求。

 

1 振動(dòng)時(shí)效技術(shù)及其機(jī)理
 

振動(dòng)時(shí)效技術(shù)指的是利用振動(dòng)能量對工件進(jìn)行處理及優(yōu)化，以此達(dá)到消除工件殘余應(yīng)力的目的?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外多從宏觀角度及微觀角度對振動(dòng)時(shí)效技術(shù)及其機(jī)理進(jìn)行探究。從宏觀角度分析，零件易因振動(dòng)而產(chǎn)生變形，減弱殘余應(yīng)力可增強(qiáng)零件穩(wěn)定性，從而保證零件尺寸精度。因此在工件生產(chǎn)過程中，采用熱時(shí)效方法減小殘余應(yīng)力。從微觀方面分析，振動(dòng)時(shí)效是對零件施加一種循環(huán)載荷附加應(yīng)力。工業(yè)生產(chǎn)中通常缺乏彈性體材料，因此材料內(nèi)部通常存在微觀缺陷，這些微觀缺陷都存在程度各異的應(yīng)力集中。木工機(jī)床工作中，工件變應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加，導(dǎo)致材料出現(xiàn)塑性變形現(xiàn)象。

 

2 振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在木工機(jī)床中的應(yīng)用
 

2.1 被振零件的選擇
 

在理想狀況下，零件尺寸精度不受振動(dòng)頻率影響，但其零件處理過程卻對“共振”有所要求。被處理零件需保持固有頻率才能產(chǎn)生共振，且要求激振器滿足頻率范圍要求。定型激振器通常具有固定頻率范圍，所以零件的固有頻率必須與激振器匹配，否則無法使用。零件大小、振動(dòng)阻尼等是決定固有頻率的主要因素，通常體積小，實(shí)心零件固有頻率高，反之，固有頻率較低。若零件的固有頻率適應(yīng)范圍廣，則就無關(guān)于工件內(nèi)部條件。

2.2 激振器的安裝位置
 

通常激振器位于零件振動(dòng)的波峰周圍，使得小能量激發(fā)大振動(dòng)。由圖可知，A處正是位于零件振動(dòng)的波峰附近， B處則相反，因此激振器位于B處時(shí)，難以激起零件的振動(dòng)，耗能較大，作業(yè)效果不佳。梁型零件振動(dòng)時(shí)，激振器應(yīng)安裝在零件的中部或首尾端。由于零件形狀不規(guī)則，需根據(jù)手感或儀表指示法確定波峰，再進(jìn)行安裝與調(diào)整。激振器的安裝位置需確保零件振動(dòng)平穩(wěn)，大型機(jī)械式激振器安裝亦不例外。除此之外，激振器不能直接安裝在零件上，易發(fā)生零件破裂。

 

2.3 零件的支承
 

為保證零件的振動(dòng)平衡，支承位置盡可能靠近節(jié)點(diǎn)，以避免零件及支承物相互撞擊產(chǎn)生噪音和能量消耗。通常選用橡膠、輪胎等彈性強(qiáng)的物體作為支承物基本原料。在零件靜動(dòng)態(tài)平穩(wěn)時(shí)，支承的數(shù)目少為佳。支承位置可由相應(yīng)計(jì)算得出，從而有效降低振動(dòng)噪音。除此之外，在確定好支承位置后，可立即進(jìn)行振動(dòng)處理。振動(dòng)參數(shù)包括強(qiáng)度、振幅、頻率和時(shí)間。

 

3 未來發(fā)展趨勢與展望
 

第一，高頻激振時(shí)效技術(shù)指的是將工件內(nèi)部晶體微粒關(guān)系視為質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，對零件施加激振頻率后，元件便隨之啟動(dòng)。系統(tǒng)普遍為阻尼振動(dòng)系統(tǒng)，彈簧剛度大，因而系統(tǒng)存在多種共振頻率。當(dāng)外界激振頻率與該系統(tǒng)頻率相同時(shí)，便實(shí)現(xiàn)共振，系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)位后會(huì)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到平衡位置，應(yīng)力便隨之消失。

 

第二，現(xiàn)階段，頻譜諧波時(shí)效技術(shù)已在很多領(lǐng)域得到廣泛推廣與應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)，現(xiàn)代頻譜諧波時(shí)效技術(shù)已淘汰掃描方式，轉(zhuǎn)而采用傅里葉方法進(jìn)行頻譜分析，并在多種頻率中優(yōu)先選出代表性強(qiáng)的振型頻率進(jìn)行時(shí)效處理。

 

第三，普通振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是在焊接后才進(jìn)行時(shí)效處理，但此種方式對削弱殘余應(yīng)力效果不大，金相組織幾乎不受影響，整體時(shí)效不佳。而與普通振動(dòng)時(shí)效技術(shù)不同的是，振動(dòng)焊接時(shí)效技術(shù)是在焊接過程完成，邊振邊焊的時(shí)效處理方式能促進(jìn)工件內(nèi)部顆粒細(xì)化，并在一定程度上減小其變形性、提高其屈服度及疲勞拉伸度。除此之外，還縮短了工件的生產(chǎn)周期，極大地提高了木工機(jī)床的工作效率。

 

4 結(jié)語
 

綜上所述，本文對振動(dòng)時(shí)效技術(shù)及其機(jī)理進(jìn)行了深入探究與分析，并對振動(dòng)時(shí)效工藝的未來發(fā)展趨勢與展望進(jìn)行闡述，以期為該項(xiàng)技術(shù)在木工機(jī)床中推廣和應(yīng)用提供研究方向，最終形成低能耗、低污染的振動(dòng)時(shí)效工藝。