【正文】 ~140176。 （ 2） 振型耦合顫振 1）振型耦合原理 當(dāng)縱車方牙螺紋的外圓表面如 圖 5所示，刀具并未發(fā)生重疊切削，若按再生顫振原理，則不應(yīng)該產(chǎn)生顫振。系統(tǒng)的振動(dòng)必然會(huì)引起工件、刀具間的相對(duì)位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引起切削力的波動(dòng)，則使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是諧 振動(dòng)，只要有激振力存在振動(dòng)系 統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。若此時(shí)無(wú)冷卻液，表層金 屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。 （ 2）工件材料 ?太硬易使磨粒磨鈍 →Ra ↑ ； ?太軟容易堵塞砂輪 →Ra ↑ ； ?韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落 →Ra ↑ 。 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 零件表面質(zhì)量 粗糙度太大、太小都不耐磨 適度冷硬能提高耐磨性 對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 對(duì)耐磨性影響 對(duì)耐腐蝕性能的影響 對(duì)工作精度的影響 粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差 適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度 粗糙度越大、工作精度降低 殘余應(yīng)力越大，工作精度降低 粗糙度越大，耐腐蝕性越差 壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之則降低耐腐蝕性 三、 影響加工表面粗糙度的主要因素及其控制 （一）切削加工表面粗糙度 幾何因素 ?刀尖圓弧半徑 rε ?主偏角 kr、 副偏角 kr′ ?進(jìn)給量 f（ 圖 4－ 40） H=f/(cotκr+cotκr′) (81) H=f 2/(8rε) (82) 圖 4－ 40 車削、刨削時(shí)殘留面積高度 物理力學(xué)因素 （ 1）工件材料的影響 ?韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。 零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。 故對(duì)中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）砂輪粒度與硬度 ?磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件表面。 硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。 如 圖 814b所示。因此通常將自激振動(dòng)看成是由振動(dòng)系統(tǒng)（工藝系統(tǒng)）和調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過(guò)程）兩個(gè)環(huán)節(jié)組成的一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，如 圖 所示。但在實(shí)際加工中，當(dāng)切削深度達(dá)到一定值時(shí)，仍會(huì)發(fā)生顫振，這可以用振型耦合原理來(lái)解釋。 (或α=300176。 由圖所示的“ 8”字形區(qū)域可知，最適宜的方位角在 α=120176。 μ =（ Bf） / B B— 切削寬度， f — 進(jìn)給量。 三、機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與控制 1．自激振動(dòng)的產(chǎn)生及特征 在實(shí)際加工過(guò)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(huì)使切削力發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動(dòng)。 (占 5%) 系統(tǒng)在周期性激振力 (干擾力 )持 續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，稱為強(qiáng)迫 振動(dòng)。 磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò) 相變臨界溫度 Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變 為奧氏體。 圖 4－ 47 砂輪上的磨粒 磨削中影響粗糙度的物理因素 （ 1）磨削用量 ? 砂輪的轉(zhuǎn)速 ↑ →材料塑性變形 ↓ → 表面粗糙度值 ↓ ； ?磨削深度 ↑、 工件速度 ↑ → 塑性變形 ↑ →表面粗糙度值 ↑ ； 為提高磨削效率，通常在開始磨削時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，而在磨削后期采用較小的徑向進(jìn)給量或無(wú)進(jìn)給量磨削，以減小表面粗糙度值。 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響： 如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。 機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂紋等表面缺陷。 ? 脆性材料：加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。 ?砂輪太硬，使表面粗糙度增大； ?砂輪選得太軟，使表面粗糙度值增大。這種現(xiàn)象 稱為退火燒傷。 (占 35%) 在沒(méi)有周期性干擾力作用的情 況下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的 交變力所激發(fā)和維持的振動(dòng)， 稱為自激振動(dòng)。 激勵(lì)工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的交變力是由 切削過(guò)程本身 產(chǎn)生的，而切削過(guò)程同時(shí)又受工藝系統(tǒng)的振動(dòng)的控制，工藝系統(tǒng)的振動(dòng)一旦停止，動(dòng)態(tài)切削力也就隨之消失。 圖 6是兩個(gè)自由度振型耦合顫振動(dòng)力學(xué)模型 刀具等效質(zhì)量為 m， 相互垂直的等效剛度系數(shù)分別為 k k2（ 設(shè) k1 k2） 剛度低的方向振型為 x1， 剛度高的方向振型為 x2。 ~320176。 削扁鏜桿實(shí)驗(yàn) 圖 10 削扁鏜桿鏜孔 取鏜桿 a= ， vc=40m/min， f=， ap =3mm， 鏜桿懸伸長(zhǎng)度為 550mm。 a） 前后兩轉(zhuǎn)的振紋沒(méi)有相位差（ ψ=0） 圖 4a b） 前后兩轉(zhuǎn)的振紋相位差為 ψ=π圖 4b c） 后一轉(zhuǎn)的振紋相位超前， 0ψπ圖 4c d） 后一轉(zhuǎn)的振紋相位滯后，即 0ψ π圖 4