【正文】 （ 2） 振型耦合顫振 1）振型耦合原理 當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，則不應該產生顫振。系統的振動必然會引起工件、刀具間的相對位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引起切削力的波動，則使工藝系統產生振動。強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程是諧 振動，只要有激振力存在振動系 統就不會被阻尼衰減掉。若此時無冷卻液，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，熱導率差會使磨粒早期崩落 →Ra ↑ 。 表面質量對零件使用性能的影響 零件表面質量 粗糙度太大、太小都不耐磨 適度冷硬能提高耐磨性 對疲勞強度的影響 對耐磨性影響 對耐腐蝕性能的影響 對工作精度的影響 粗糙度越大，疲勞強度越差 適度冷硬、殘余壓應力能提高疲勞強度 粗糙度越大、工作精度降低 殘余應力越大，工作精度降低 粗糙度越大，耐腐蝕性越差 壓應力提高耐腐蝕性，拉應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′ ?進給量 f（ 圖 4－ 40） H=f/(cotκr+cotκr′) (81) H=f 2/(8rε) (82) 圖 4－ 40 車削、刨削時殘留面積高度 物理力學因素 （ 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。 零件的機械加工質量不僅指加工精度，而且包括加工表面質量。 故對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質處理。 （ 2）砂輪粒度與硬度 ?磨粒太細，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導熱情況不好，還會燒傷工件表面。 硬度和強度均大幅度下降。 如 圖 814b所示。因此通常將自激振動看成是由振動系統（工藝系統）和調節(jié)系統（切削過程）兩個環(huán)節(jié)組成的一個閉環(huán)系統，如 圖 所示。但在實際加工中，當切削深度達到一定值時，仍會發(fā)生顫振，這可以用振型耦合原理來解釋。 μ =（ Bf） / B B— 切削寬度， f — 進給量。 三、機械加工中的自激振動與控制 1．自激振動的產生及特征 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，從而使工藝系統產生自由振動。 (占 5%) 系統在周期性激振力 (干擾力 )持 續(xù)作用下產生的振動，稱為強迫 振動。 磨削時，當工件表面層溫度超過 相變臨界溫度 Ac3時，則馬氏體轉變 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，通常在開始磨削時采用較大的徑向進給量，而在磨削后期采用較小的徑向進給量或無進給量磨削，以減小表面粗糙度值。 表面質量對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、密封性和測量精度；對滑動零件，可降低其摩擦系數，從而減少發(fā)熱和功率損失。 機械加工后的零件表面實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，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，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。這種現象 稱為退火燒傷。 (占 35%) 在沒有周期性干擾力作用的情 況下，由振動系統本身產生的 交變力所激發(fā)和維持的振動， 稱為自激振動。 激勵工藝系統產生振動運動的交變力是由 切削過程本身 產生的，而切削過程同時又受工藝系統的振動的控制，工藝系統的振動一旦停止，動態(tài)切削力也就隨之消失。 圖 6是兩個自由度振型耦合顫振動力學模型 刀具等效質量為 m， 相互垂直的等效剛度系數分別為 k k2（ 設 k1 k2） 剛度低的方向振型為 x1， 剛度高的方向振型為 x2。 a） 前后兩轉的振紋沒有相位差（ ψ=0） 圖 4a b） 前后兩轉的振紋相位差為 ψ=π圖 4b c） 后一轉的振紋相位超前， 0ψπ圖 4c d） 后一轉的振紋