【正文】 疊系數(shù) μ ① 破壞自振條件，提高切削穩(wěn)定性 0≤ μ ≤ 1 無再生振動 再生振動大 bbd??（外圓車削） 重疊系數(shù)為： BfB ???（外圓磨削） f 114 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。 漲孔 滾柱滾壓 單滾珠滾壓 鋼球擠壓 多滾珠滾壓 噴丸 102 機(jī)械加工過程中的振動及控制 機(jī)械加工中的 振動類型 自由振動 5% 強(qiáng)迫振動 30% 自激振動 65% 概述 切削力突變 （ 切入時 ） ， 外力沖擊 受周期干擾力（地基、電機(jī)、齒輪嚙合、回轉(zhuǎn)件不平衡、多刃多齒刀具） 系統(tǒng)自身引起的交變切削力作用，加強(qiáng)和維持了自身振動 103 振動的危害 表面質(zhì)量下降 （振紋） 降低機(jī)床、夾具、刀具壽命 （聯(lián)接松動，崩刃、 磨損） 限制生產(chǎn)率的提高 （切削用量不能提高） 環(huán)境污染 （噪音） 104 超精密車床 實現(xiàn)了鏡面加工 掃描隧道顯微技術(shù) （ Scanning Tunnel Microscope , STM） 實現(xiàn)了原子搬遷 需要精密的隔振環(huán)境 105 4 3 2 1 7 6 5 金剛石刀具研磨裝置示意圖 The lapping setup for diamond tool 1：空氣隔振墊 2：電機(jī) 3：空氣靜壓軸承 4：配重 5：裝夾系統(tǒng) 6：單晶金剛石 7：高磷鑄鐵研磨盤 金剛石刀具研磨技術(shù) 106 隔振前金剛石刀具前刀面 AFM形貌 The rake face AFM topography of lapped diamond tool without air vibration isolators a）水平方向 b）垂直方向 隔振前機(jī)床正常工作的振動情況 The amplitude and frequency of lapping machine without air vibration isolators 殘留在前刀面的研磨痕跡明顯 ，都為納米尺度的塑性溝槽 ， 表面波紋度相對較大 ， 其表面粗糙度值為 Ra nm 水平方向振幅為 μm 垂直方向振幅為 μm 隔振前 107 a）水平方向 隔振后機(jī)床正常工作的振動情況 The amplitude and frequency of lapping machine with air vibration isolators b）垂直方向 隔振后金剛石刀具前刀面 AFM形貌 The rake face AFM topography of lapped diamond tool with air vibration isolators 研磨后殘留在前刀面的塑性溝槽已模糊不清 ， 表面相對比較平整 ， 其表面粗糙度值為 Ra nm 水平方向振幅為 μm 垂直方向振幅為 μm 隔振后 108 強(qiáng)迫振源 機(jī)外振源 通過地基傳給工藝系統(tǒng) 機(jī)內(nèi)振源 電機(jī)振動 （ 轉(zhuǎn)子 、 磁力不平衡 ） 回轉(zhuǎn)零件不平衡 （ 卡盤 、 砂輪 、 刀盤 、 工件等 ） 傳動件振動 （ 齒輪嚙合 、 皮帶接頭 、 軸承誤差 ） 往復(fù)件慣性力 （ 牛頭刨床滑枕的運動 ） 切削沖擊（斷續(xù)切削、帶槽工件、材料不均） 強(qiáng)迫振動及控制 109 查找振源的方法 工件表面振紋 振動信號分析 車回轉(zhuǎn)零件 刨平面零件 頻譜分析 60nmf ?lvf601000?其中： f—— 振動頻率， Hz n—— 主軸轉(zhuǎn)數(shù)， rpm m—— 振紋數(shù)，個 v—— 切削速度， m/min l—— 振紋波長， mm 110 消除與控制強(qiáng)迫振動的措施 減小或消除 振源激振力 減小沖擊切削振動 改變機(jī)床轉(zhuǎn)速 增加刀具齒數(shù) 減小切削力（用量選擇） 刀具設(shè)計（不等齒距端銑） 回轉(zhuǎn)件動平衡 采用隔振裝置吸收振源能量，隔離或減少外界振動對加工的干擾 提高工藝系統(tǒng)剛度，增加系統(tǒng)阻尼，使系統(tǒng)固有頻率避開共振區(qū) 采用減振器和阻尼器，消耗振動能量 111 自激振動及其控制 因切削過程中交變切削力所產(chǎn)生的自激振動頻率較高，通常又稱顫振。 97 在零件的制造過程中，一方面要設(shè)法避免裂紋的產(chǎn)生，另一方面要采用適宜的檢驗方法來檢查工件的表面質(zhì)量。 加工時切削層及其以下層的金屬塑性變形 受刀具刃口鈍圓的擠壓產(chǎn)生附加塑性變形 基體材料的彈性恢復(fù)，使已加工表面與刀 具后刀面接觸摩擦而再次產(chǎn)生變形 受力變形 冷作硬化使表面的耐磨性提高 ， 脆性增加 ， 沖擊韌性降低 ，也給后續(xù)加工帶來困難 ， 增加刀具磨損 ， 減少刀具壽命 。rr??? rf ?? )0(8 εε2?? rrf① 理論粗糙度 （ 1）切削加工表面粗糙度的成因 79 ② 積屑瘤的影響 積屑瘤對表面質(zhì)量的影響 ΔhD 過切量造成深淺、寬窄不均的犁溝，增大了表面粗糙度 積屑瘤周期性生成與脫落 碎片鑲嵌在已加工表面上，影響工件的表面質(zhì)量 高硬度積屑瘤脫落 造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度 80 ③ 鱗刺的影響 切削加工表面在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺 其特點是晶粒與基體材料的晶粒相互交錯，無分界線 鱗刺的產(chǎn)生條件 刀具材料 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具 工件材料 低（中）碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅 等塑性金屬 切削條件 切削速度 vc 中等，甚至很低 時 鱗刺對表面質(zhì)量的影響 增大了表面粗糙度值，成為塑性金屬材料精加工的一大障礙 81 ④ 切削機(jī)理的變化 單元切屑周期性斷裂向切削表面以下深入，在加工表面上留下 擠裂 痕跡 —— 波浪形 崩碎 切屑形成過程中 ， 從主切削刃處開始的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸 ，發(fā)生斷裂 ， 造成加工表面的凸凹不平 切削刃兩側(cè)的工件材料被擠壓后因沒有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生 隆起 ，也會使表面粗糙度值加大 82 ⑤ 切削顫振 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度不高、導(dǎo)軌形狀誤差引起的運動機(jī)構(gòu)跳動，材料不均勻及切屑不連續(xù)等造成切削力波動，均會使刀具與工件間的相對位置產(chǎn)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。 進(jìn)刀 69 2. 點圖分析法 （ 1）單值點圖 在一批零件的加工過程中，依次測量每個零件的加工尺寸，并記入以順次加工的零件號為橫坐標(biāo)、零件加工尺寸為縱坐標(biāo)的圖表中，便構(gòu)成了單值點圖。 3σ 原則 正態(tài)分布的隨機(jī)變量的分散范圍是 177。 ?? mm35? 35? ?90??45 機(jī)械加工過程因素的影響與控制 1. 工藝系統(tǒng)受力變形的影響與控制 工藝系統(tǒng)受力 破壞成形運動精度 引起加工誤差 加工時工件或夾具變形，加工后產(chǎn)生誤差 單爪撥動 ?，使主軸受力方向改變，瞬時回轉(zhuǎn)中心變動 運動部件自重引起結(jié)構(gòu)件變形且隨運動而不斷變化 高速運動過程中由于質(zhì)量不均引起有關(guān)環(huán)節(jié)變形 接觸變形造成測量誤差 夾緊力 傳動力 重力 慣性力 測量力 切削力 力的變化使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜變形 46 控制或減少工藝系統(tǒng)受力變形的措施 有效減小切削力 根據(jù)變形規(guī)律，預(yù)置系統(tǒng)的反變形；調(diào)刀量調(diào)整 恒力測量裝置；相對測量，對比抵消變形的影響 減小切削用量 補償部件變形 恒定測量力 提高系統(tǒng)剛度 有效地提高工藝系統(tǒng)抵抗受力變形的能力 47 （ 1）工藝系統(tǒng)剛度及其對加工精度的影響 ① 工藝系統(tǒng)剛度 工藝系統(tǒng)在受力時抵抗變形的能力 工藝系統(tǒng)變形 的特點 在加工誤差敏感方向?qū)庸ぞ扔绊懽畲? 與受力的大小往往并不呈現(xiàn)線性關(guān)系 工藝系統(tǒng)剛度 Ks： 加工誤差敏感方向 上工藝系統(tǒng)受力 Fn 與變形量（或位移量） Δn 之比 (N/mm) nns ΔFK ?48 ② 工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響 a） 各部剛度不等時在切削力作用下產(chǎn)生的加工誤差 車外圓 可推導(dǎo)出 223B2T2Hzps1311111?????? ?????????????????????? ????LzLzEILKLzKLzKFK式中 KH 、 KT 、 KB —— 分別為床頭、尾座及刀架部件的實測平均剛度 E —— 工件材料的彈性模量 I —— 工件截面慣性矩 49 簡 化 公 式 當(dāng)工件剛度很高時 B2T2Hs11111KLzKLzKK????????????????BHs 111KKK??加工盤類工件時 工藝系統(tǒng)剛度隨著受力點在工件軸線方向上的位置不同而變化 ， 使車出的工件在各截面上直徑尺寸不同 ， 產(chǎn)生了形狀和尺寸誤差 。 定位元 件為水平放置的帶臺肩心軸 ， 心軸直徑 試求： 1． 所給定位方案的定位誤差 ， 并判斷能否滿足加 工要求； 2． 若所給定位方案不 能滿足要求 ， 試通 過分析計算給出合 理方案 。 主軸徑向跳動將會造成什么加工誤差？ 2） 影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素 ① 徑向跳動 28 ② 軸向竄動 滑動軸承主軸 的軸向竄動量取決于止推 （ 承載 ） 軸承副中端面與主軸軸線垂直度較高者 影響 滾動軸承主軸 軸向竄動的主要因素有： 滾道與軸線的垂直度 滾動體形狀誤差 （ 軸向間隙變化 ） 尺寸一致性 （ 承載不均而降低剛度 ） 主軸軸向竄動將會造成什么加工誤差？ 29 ③ 角度擺動 主要取決于主軸前后支承跳動（跳動量、相位等）的綜合影響 3）提高回轉(zhuǎn)運動精度的措施 不僅影響圓度，而且影響圓柱度 鏜模；固定頂尖定位，修磨頂尖孔；采用無心磨加工 ? 用精密滾動軸承并加預(yù)載 ， 消除間隙 、 提高剛度 改進(jìn)滑動軸承結(jié)構(gòu) （ 短三瓦自位軸承 ） ? 使用液 、 氣靜壓軸承 ， 剛度高 、 精度高 、 工藝性好 隔離主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響： 提高主軸回轉(zhuǎn)精度： 30 （ 2） 機(jī)床直線運動精度