【正文】 一般提高工藝系統(tǒng)的剛度和安裝減振裝置對提高工藝系統(tǒng)的抗振性有顯著效果。自激振動和強迫振動一樣是一種不衰減的振動，維持振動的交變力是由振動本身所產生和控制的，當振動一停止，則此交變力也隨之消失。 由相頻曲線可以看出，無論系統(tǒng)的阻尼比為何值，當 相位滯后90度 8． 5． 2． 3 強迫振動的特性8．5 機械加工過程中的振動問題 綜上所述，強迫振動的主要特性如下：強迫振動是在外界周期性干擾力的作用下產生的，但振動本身并不能引起干擾力的變化，不管振動系統(tǒng)本身的固有頻率如何，強迫振動的固有頻率總是與外界干擾力的頻率相同，強迫振動的振幅大小在很大程度上取決于干擾力的頻率與系統(tǒng)固有頻率的比值，當這個頻率比等于或接近 1時，振幅達到最大值，出現(xiàn) “ 共振 ” 現(xiàn)象，干擾力越大，系統(tǒng)剛度及阻尼系數(shù)越小，強迫振動的振幅就越大。8． 5． 2． 1 強迫振動產生的原因8．5 機械加工過程中的振動問題 強迫振動產生的原因分工藝系統(tǒng)內部和外部兩方面。 控制加工表面質量的工藝途徑精密加工工藝方法有高速精膛、高速精車、寬刃精刨和細密磨削等。 控制加工表面質量的工藝途徑對于承受高應力、交變載荷的零件可以采用噴丸、液壓、擠壓、等表面強化工藝使表面層產生殘余壓應力和冷硬層并降低表面粗糙度值，從而提高耐疲勞強度及抗應力腐蝕性能。工件在淬火后如果存在殘余應力，則即使在正常的磨削條件下也可能出現(xiàn)裂紋，故在磨削前進行去除應力的工序能收到很好的效果。 例如：切削時切削熱不多則以冷態(tài)塑性變形為主，若切削熱多則以熱態(tài)塑性變形為主。 當磨削深度為 20~30μm時，冷作硬化的影響減少，磨削溫度起了主導作用。徑向進給量增大時，冷硬層深度也有所增大，但其影響程度不顯著。 增加工藝系統(tǒng)剛度和阻尼，做好砂輪的動平衡以及合理地修整砂輪 可顯著降低粗糙度。切削過程中刀具的刃口圓角及后刀面對工件擠壓與摩擦而產生塑性變形。 表面層殘余的壓應力能夠部分地抵消工作載荷施加的拉壓力，延緩疲勞裂紋擴展。試驗表明，耐磨性決定于輪廓峰頂形狀和凹谷形狀。有兩部分：⑴ 表面層的幾何形狀 表面粗糙度： 是指表面微觀幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在 L1/H1＜ 40的范圍內。表面波度： 是介于加工精度（宏觀幾何形狀誤差 L3/H3＞ 1000）和表面粗糙度之間的一種帶有周期性的幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在 40≤L2/H2≤1000的范圍。前者決定干摩擦時的實際接觸面積，后者決定潤滑摩擦時的容油情況。而殘余拉應力容易使已加工表面產生裂紋而降低疲勞強度。韌性越好的材料塑性變形越大，且容易出現(xiàn)積屑瘤與鱗刺，使粗糙度嚴重惡化。機械加工后的表面粗糙度機械加工后表面層的冷作硬化 切削或磨削加工時，表面層金屬由于塑性變形使晶體間產生剪切滑移，晶格發(fā)生拉長、扭曲和破碎而得到強化。影響冷作硬化的主要因素 機械加工后的表面層物理機械性能機械加工后表面層金相組織的變化 磨削加工時切削力比其它加工方法大數(shù)十倍，切削速度也非常高，所以功率消耗遠遠大于其它切削方法。由于磨削區(qū)溫度 高于馬氏體轉變溫度 ，低于相變溫度而使表面層馬氏體回火產生回火燒傷。磨削時表面層殘余應力歲磨削條件不同而不同，圖 生的表面層殘余應力。滲碳、滲氮時如果工藝不當，就會在表面層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物，當磨削時在熱應力作用下，就容易沿著這些組織發(fā)生脆性破壞，而出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。但是采用強化工藝時應很好控制工藝參數(shù)，不要造成過度硬化，否則會使表面完全失去塑性性質，甚至引起顯微裂紋和材料剝落，帶來不良的后果。下面介紹細密磨削。內部振源：各個電動機的振動，包括電動機轉子旋轉不平衡引起的振動；機床回轉零件的不平衡，例如砂輪、皮帶輪和旋轉軸的不平衡引起的振動，運動傳遞過程 中引起的振動，如齒輪嚙合時的沖擊、皮帶輪圓度誤差及皮帶厚度不均引起的張力變化，滾動軸承的套圈和滾子尺寸及形狀誤差，使運動在傳遞過程中產生了振動；往復部件的沖擊；液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈動；切削時的沖擊振動，切削負荷不均引起切削力的變化而導致的振動。8． 5． 2． 3 強迫振動的特性8．5 機械加工過程中的振動問題 例題 把一臺質量 M=2023Kg的機床安裝在無質量的彈性地板上（圖 8。自激振動的頻率等于或接近系統(tǒng)的圖有頻率，是由振動系統(tǒng)本身的參數(shù)所決定的，這與強迫振動相比由著顯著的差別。本章小結第八章 機械加工表面質量本章主要闡述了機械加工表面質量的基本概念及其對機械零件、對整臺機器的使用性能和使用壽命的影響。對于自激振動經過許多試驗研究和生產實踐有了一些相當有效的抑制措施，如合理選擇切削用兩；合理選擇刀具的集合角度；提高機床、工件、刀具自身的抗振性及減振裝置等。維持振動的能量來源于機床的能量。當時，這是由于激振力的變化頻率太高，而振動系統(tǒng)因本身的慣性來不及響應，故系統(tǒng)反而不振，這種現(xiàn)象稱為慣性區(qū)。 機械加工中的強迫振動8．5 機械加工過程中的振動問題強迫振動是工藝系統(tǒng)在一個穩(wěn)定的外界周期性干擾力 (激振力 )作用下引起的振動 .除了力之外 ,凡是隨時間變化的位移、速度和加速度，也可以激起系統(tǒng)的振動。精密加工切削效率不高，故加工余量不能太大，所以對前道工序有較高的要求。如采用高壓達流量冷卻、內冷卻或減輕旋轉的砂輪表面的高壓附著氣流的作用，加裝空氣擋板，以使冷卻液能順利地噴注到磨削區(qū)。磨削含碳量高的淬火鋼時，由于其晶界脆弱，也容易產生磨削裂紋。殘余應力產生的原因 機械加工后的表面層物理機械性能 實際機械加工后的表面層殘余應力及其分布，是上述三方面因素綜合作用的結果 ，在一定條件下，其中某一或二種因素可能起主導作用。影響磨削加工時金相組織變化的因素 機械加工后的表面層物理機械性能圖 磨削高碳淬火鋼時表面的硬度分布機械加工后的表面層物理機械性能 當磨削深度小于 10μm時，由于溫度的影響使表面層的回火馬氏體產生弱化，并與塑性變形產生的冷作硬化現(xiàn)象綜合而產生了比基體硬度低的部分，而表面的里層由于磨削加工中的冷作硬化起了主導作用而又產生了比基體硬度高的部分。但在進給量較小時，由于刀具的刃口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數(shù)增多，因此硬化傾向也會增大。機械加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度 另外，引起磨削表面粗糙度增大的主要原因還往往是 工藝系統(tǒng)的振動 所致。 主要是與被加工材料的性能及切削機理有關的物理因素的影響。 表面層的內應力對疲勞強度的影響很大。機械加工后的表面質量 圖 ，粗糙度值相同，但輪廓形狀不同，其耐磨性相差可達 3~4倍。本章提要表面質量的含義 表面質量是指機器零件加工后表面層的狀態(tài)。機械加工后的表面質量圖 表面幾何形狀⑵ 表面層的物理機械性能表面層冷作硬化（簡稱冷硬）： 零件在機械加工中表面層金屬產生強烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。圖 。帶有不同殘余應力表面層的零件，其疲勞壽命可相差數(shù)倍至數(shù)十倍。 還有切削用量、冷卻潤滑液和刀具材料等因素影響。冷作硬化的特點： 變形抵抗力提高（屈服點提高），塑性降低（相對延伸率降低）。 由于砂輪導熱性差、切屑數(shù)量少，磨削過程中能量轉化的熱大部分都傳給了工件。 當磨削深度增大至 50μm時，磨削區(qū)最高溫度 超過了 相變臨界溫度 ，急冷時產生淬火燒傷，而再往里層則硬度又逐漸升高直至未受熱影響的基體組織。輕磨削條件產生淺而小的殘余壓應力，因為此時沒有金相組織變化，溫度影響也很小，主要是塑性變形的影響在起作用。磨削裂紋的產生 機械加工后的表面層物理機械性能例題 在外圓磨床上磨削一根淬火鋼軸，其強度極限?b=2023MPa，工件表面溫度升至 8000C，因使用冷卻液而產生回火。 控制加工表面質量的工藝途徑噴丸是一種用壓縮空氣或離心力將大量直徑細小（ 216。 控制加工表面質量的工藝途徑使工件表面獲得粗糙度小于０ .１６、圓度誤差小于０ .５在、直線度誤差小于１／３００ mm，同軸度誤差小于１的磨削工藝，通常稱為細密磨削。外部振源：其他機床、鍛錘、火車、卡車等通過機床地基傳給機床的振動。 23），當將一個總質量，并帶有兩個偏心為 e的不平衡質量 m/2