機(jī)械加工表面質(zhì)量加工培訓(xùn)講義(文件)
【正文】 關(guān)。 2220 )2()1(1????????AA② 頻率比 λ的影響（ 圖示 ） 三、 減小強(qiáng)迫振動的措施 ?減小激振力 ?調(diào)整振源頻率 ?提高工藝系統(tǒng)的剛度 和阻尼 ?采取隔振措施 ? 采用減振裝置。 三、機(jī)械加工中的自激振動與控制 1．自激振動的產(chǎn)生及特征 在實際加工過程中，由于偶然的外界干擾（如工件材料硬度不均、加工余量有變化等），會使切削力發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動。 圖 自激振動系統(tǒng)的組成 （ 2）自激振動的特征 自激振動 特點(diǎn) 不衰減的振動 它由振動過程本身引起 切削力周期性變化，從 不具備交變特性的能源 中周期獲得能量，使振 動得以維持。 這與自由振動相似，而與強(qiáng) 迫振動根本不同 E A1 A0 A2 A E E+ f自 =f固 取決于一周期獲得的能量 取決于切削過程本身 2．產(chǎn)生自激振動的條件 圖 2 單自由度機(jī)械加工振動模型 a） 振動模型 b） 力與位移的關(guān)系圖 （ 1） 當(dāng) W振出 W振入 時 ， 由于刀架振動系統(tǒng)吸收的能量小于消耗的能量 ， 故不會產(chǎn)生自激振動。 三種情況： ① W振出 =W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； ② W振出 ＞ W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)為振幅遞增的自激 振動，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； ③ W振出 ＜ W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)為振幅遞減的自激 振動，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； 故振動系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動的基本條件是： W振出 W振入 或 FP振出 FP振入 2．產(chǎn)生自激振動的學(xué)說 （ 1） 再生顫振 1）再生顫振原理 圖 3 自由正交切削時再生顫振的產(chǎn)生 2）再生顫振產(chǎn)生的條件 圖 4表示了四種情況。 μ =（ Bf） / B B— 切削寬度， f — 進(jìn)給量。 圖 5 縱車方牙螺紋外表面 圖 6 兩個自由度的耦合振動模型 a） 切削模型 b） 動力學(xué)模型 減振裝置 1） 阻尼器的原理及應(yīng)用 利用固體或液體的阻尼來消耗振動的能量，實現(xiàn)減振。理論分析與實驗結(jié)果表明，方位角α（ α為加工表面法向 y與鏜桿削邊垂線的夾角）對鏜孔系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要影響。 由圖所示的“ 8”字形區(qū)域可知，最適宜的方位角在 α=120176。 )之間。試分析這些熱處理工序的作用。粗加工后常有調(diào)質(zhì)、回火。 (或α=300176。圖 8－ 31 c所示削扁鏜桿的小剛度主軸的方位角 α落在 F與 y方向的夾角 β范圍之外，可避免發(fā)生振型耦合型顫振。合理調(diào)整它們之間的關(guān)系，就可以有效地提高系統(tǒng)的抗振性，抑制自激振動。合理調(diào)整它 們之間的關(guān)系，就可以有效地 提高系統(tǒng)的抗振性，抑制自激 振動。但在實際加工中，當(dāng)切削深度達(dá)到一定值時，仍會發(fā)生顫振，這可以用振型耦合原理來解釋。 結(jié)論：在再生顫振中，只有當(dāng) 后一轉(zhuǎn)的振紋的相位滯后于前一轉(zhuǎn)振紋時 才有可能產(chǎn)生再生顫振。 因此，刀架系統(tǒng)也不會有自激振動產(chǎn)生。 自由振動 受阻尼作用將迅速衰減， 而自激振動不會因阻尼 存在而衰減。因此通常將自激振動看成是由振動系統(tǒng)（工藝系統(tǒng)）和調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過程）兩個環(huán)節(jié)組成的一個閉環(huán)系統(tǒng)，如 圖 所示。即： 222 )2()1( ??? ???? kAFk d 靜剛度 k=F/A0是工藝系統(tǒng)本身的屬性，在線性范圍內(nèi)，可以認(rèn)為它與外載荷無關(guān)，動剛度 kd除與 k成正比外，還與系統(tǒng)阻尼、頻率比 ζ有關(guān)。 A0=F/k 強(qiáng)迫振動的特征 Ⅰ ） 當(dāng) λ→0時， ? →1， λ ＜ ～ ， 準(zhǔn)靜態(tài)區(qū)，在該區(qū)增加系統(tǒng)靜剛度，可減小振動。根據(jù)微分 方程理論，當(dāng)系統(tǒng)為小阻尼時，它的解由令 0?mF而得到的 齊次方程的通解和非齊次方程的一個特解組成： )si n()si n( 212201 ?????? ????? ? tAteAx t a） 有阻尼的自由振動 b） 強(qiáng)迫振動 c） 有阻尼的自由振動 和強(qiáng)迫振動的合成 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的振動方程為： )sin( ?? ?? tAx式中 A— 強(qiáng)迫振動的幅值； φ— 振動體位移相對于激振力的相位角； t — 時間 其中強(qiáng)迫振動的振幅為： 2220222220 )2()1(4)( ??????? ?????? AfA相位角為： 212arct an?????? 式中 f — f=F/m； A0— 系統(tǒng)在靜力 F作用下的靜位移（ m) kFmkmFfA ??? 200 ?k— 系統(tǒng)的靜剛度（ N/m）； λ— 頻率比， λ＝ ω/ω0 ζ— 阻尼比， ckmmkm??????? ??
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