【正文】 局部高溫塑性變形 使表層產(chǎn)生 殘余拉應(yīng)力 ， 嚴重時出現(xiàn)裂紋 局部金相組織變化 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織 ， 表層體積欲減小 ， 受到基體拉 伸 ， 產(chǎn)生 殘余拉應(yīng)力 局部冷態(tài)塑性變形 切削時，表層 產(chǎn)生拉伸冷態(tài)塑變形 ，將使表層產(chǎn)生 殘余拉 應(yīng)力 ；反之，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 影響殘余應(yīng)力的因素及控制措施 刀具前角 γ0 由正變?yōu)樨摃r，可使表層殘余拉應(yīng)力逐漸減??；前角為較 大負值且切削用量合適時，可得殘余壓應(yīng)力 刀具后刀面磨損 VB值增大，切削溫度升高，使加工表面呈殘余拉應(yīng)力，同 時使殘余拉應(yīng)力層深度加大 工件材料 塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力越大脆性材料的 加工表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 切削條件 vc增大，熱應(yīng)力為主，使殘余應(yīng)力增大，但深度減小 f 增加， 殘余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層移動 αp 對殘余應(yīng)力的 影響不顯著 ?馬 =， ?珠 =， ?鐵 =， ?奧 = 三、表面層的金相組織變化 （磨削燒傷、裂紋） 磨削工件時，當工件表面層溫度達到或超過金屬材料的相變溫度時，表層金屬材料的金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應(yīng)變化，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時出現(xiàn)彩色氧化膜，這種現(xiàn)象稱磨削燒傷。 回火燒傷 馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 θ 相變溫度 馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鸾M織 （ 索氏體或屈氏體 ） 淬火燒傷 θ 相變溫度時急冷 ， 表層出現(xiàn)二次淬火 ， 硬度提高； 內(nèi)層產(chǎn)生過回火組織 ， 硬度降低 退火燒傷 不用磨削液 ， θ 相變溫度時慢冷，出現(xiàn)退火，硬度降低 如磨削淬火鋼時，由于磨削區(qū)溫度的不同，可能產(chǎn)生 三種燒傷： 磨削燒傷 磨削的高溫在工件表面層引起 熱應(yīng)力和金相組織相變 帶來的體積應(yīng)力，且多呈現(xiàn)為 殘余拉應(yīng)力 。 磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時，常常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小 龜裂，嚴重時發(fā)展成龜殼狀微裂紋 。 有的裂紋不在工件的外表面，而是在表面層下，用肉眼根本無法發(fā)現(xiàn)。 磨削裂紋的方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，并且與燒傷同時出現(xiàn)。 磨削裂紋降低零件的疲勞強度，甚至早期出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂。 磨削裂紋 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。 減輕磨削燒傷、裂紋的途徑 減少熱量的產(chǎn)生 加速熱量的傳出 （ 1）選擇合理的磨削用量 cwr vvf??從減少生熱考慮，理論依據(jù)為 從熱量傳出的角度考慮 ， vc 的增加會使砂輪與接觸區(qū)接觸時間減少 ， 傳到工件上的熱量相對減少 —— 高速磨削 主要可 減小 徑向進給量 fr （ 生產(chǎn)中一開始采用較大的 fr， 最后幾次減小 fr ， 并進行光磨 ） 此外 ， 軸向進給量 fa、 工件材料的強 （ 硬 ） 度 、 韌性增加均會使 θ 有所升高 重要結(jié)論：同時提高砂輪速度與工件速度可避免磨削燒傷 在磨削加工的最后階段，總要進行 幾次空走刀 或 無進給磨削 ，為什么？（降低表面粗糙度，提高表面質(zhì)量。） （ 2）提高冷卻效果 采用高壓大流量法 提高冷卻、沖洗效果 安裝帶空氣擋板的噴嘴 使磨削液順利噴注到磨削區(qū) 采用磨削液霧化法或內(nèi)冷卻法 進一步增強冷卻效果 開槽砂輪 （ 3）正確選用砂輪 （ 4）選用新結(jié)構(gòu)和新工藝 正確選用磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度與組織等 改進砂輪修整工藝 四、表面強化工藝 利用表面層的 冷作硬化和殘余壓應(yīng)力 ，提高零件的 抗疲勞強度和使用壽命。 噴丸 利用大量快速運動的珠丸打擊已 加工完畢的零件表面。主要用于 零件的毛坯表面，如板簧、鉆桿、 連桿、齒輪等 滾壓 滾珠、滾柱滾壓 鋼球擠壓 漲孔 機械加工過程中的振動及其控制 機加中的振動類型 自由振動 5% 切削力突變（切入時），外力沖擊 強迫振動 30% 受周期干擾力（地基、電機、齒輪嚙 合、回轉(zhuǎn)件不平衡、多刃多齒刀具） 自激振動 65% 系統(tǒng)自身引起的交變切削力作用，加 強和維持了自身振動 振動的危害 表面質(zhì)量下降 （振紋） 降低機床、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） 概述 強迫振源 機外振源 通過地基傳給工藝系統(tǒng) 機內(nèi)振源 電機振動 （ 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 （ 牛頭刨滑枕 ） 切削沖擊 （斷續(xù)切削、帶槽工件、材料不均） 強迫振動及其控制 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 ?lvf6010 00?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 消除和控制強迫振動的措施 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)件靜、動平衡；軸承件的制造裝配 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)動剛度，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 自激振動及其控制 （ 1）再生自激振動機理 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 。它嚴重地影響機械 加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率 。 切削過程中的偶然干擾使加工系統(tǒng)產(chǎn)生了振動，并在加工表面上留下振紋。當 第二次走刀時 ，刀具就將在有振紋的表面上切削， 使得切削厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致切削力作周期性地變化 ，這種效應(yīng)稱 再生效應(yīng) ，由此產(chǎn)生的自激振動稱再生自激振動。 能量抵消 能量抵消 消耗能量 獲得能量 （ 2）振型耦合自激振動機理 實際生產(chǎn)中 ， 機械加工系統(tǒng)一般是具有不同剛度和阻尼的彈簧系統(tǒng) ，具有不同方向性的各彈簧系統(tǒng)復(fù)合在一起 ， 滿足一定的組合條件就會產(chǎn)生自激振動 ， 這種復(fù)合在一起的自激振動機理稱 振型耦合 自激振動機理 。 順時針振動時 ， 切削力正功大于負功 ， 振動加強； 逆時針振動時 ， 切削力正功小于負功 ， 振動衰減 。 刀具切入切出過程中若正功大于負功 ， 使多余能量輸入系統(tǒng) ，則引起自激振動；若正功小于負功 ， 則振動衰減 。 若在切削 （ 磨削 ） 過程中產(chǎn)生兩次走刀間的重疊現(xiàn)象 ， 則由于前次的波紋 ， 將引起后次的切厚發(fā)生變化 ， 使切削力改變而產(chǎn)生振動 。 0≤ μ ≤ 1 B fB a???bbd?? （外圓車削） （外圓磨削） 重疊系數(shù)為： 消除或減少自激振動的方法 1）減小重疊系數(shù) μ （ 1）破壞自振條件，提高切削穩(wěn)定性 2） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開 振動易發(fā)區(qū) 采用消振棱，增加切削阻尼 4）調(diào)整振動系統(tǒng)低剛度主軸位置 削扁鏜桿 3）合理選擇刀具參數(shù) 加大主偏角 kr 、前角 γ0，減 少切削力； 適當減小后角 α 0， 增大摩擦阻尼 車 三角螺紋 和 采用 90186。主偏角車刀 車外圓時， μ = 0，無再生自激振動 ；用 切斷車刀 切斷工件時， μ = 1，必須設(shè)法抑制再生自激振動 。 （ 2）提高工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性 刮研結(jié)合面，減少連接薄弱環(huán)節(jié)，提高接觸剛度 滾動軸承加預(yù)載 使用 “ 死 ” 頂尖 細長軸加工時采用中心架、跟刀架 鏜孔時鏜桿加鏜套 合理安排主切削力方向，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 反向車削，切削力與系統(tǒng)最大剛度同向 順銑比逆銑極限切削寬度大 提高機床、刀具和工件夾持系統(tǒng)的動剛度 增加加工系統(tǒng)阻尼 材料內(nèi)阻尼 混凝土 鑄鐵 鋼，鑄鐵 加 薄壁封砂 結(jié)合面摩擦阻尼 活動面：調(diào)整間隙，施加預(yù)緊 固定面：加工方法，表面粗糙度、比壓 （ 3）采用阻尼減振裝置 利用摩擦阻尼消耗振動能量 （ 摩擦減振器 ） 利用沖擊質(zhì)量消耗振動能量 （ 沖擊減振器 ） 機械加工陳明君 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第 5章 利用附加質(zhì)量隨系統(tǒng)振動平衡干擾力以減振 （動力減振器） 謝謝！