【正文】 硬度（ HV）； H0 —— 基體層顯微硬度（ HV）。 ◆ 硬化層深度 指硬化層深入基體的距離 Δhd（ μm） 加工硬化概念 加工硬化產(chǎn)生原因 加工硬化度量 加工表面變質(zhì)層 HV 距表面深度 H 0 hi H 0 圖 447 加工硬化與表面深度的關(guān)系 87 影響加工硬化的因素 加工表面變質(zhì)層 ?刀具方面 ?刀具幾何參數(shù) γo、 αo和 rn (圖 4 4圖 449) γo↑ Δhd ↓； rn↑，硬化程度 ↑。 ?刀具磨損 VB↑， Δhd ↑ (圖 4 50) ?刀具刃磨質(zhì)量 ↑，硬化 ↓。 ?工件方面 ?工件材料硬度 ↓、塑性 ↑，加工硬化 ↑、加工硬化層Δhd ↑。 88 ?切削條件方面 ?切削用量 vc、 f、 ap (圖 4 5圖 452 、圖 453) f↑，硬化程度 ↑；切削速度 vc影響復(fù)雜 (力與熱綜合作用結(jié)果 )；切削深度 ap影響不大。 ?切削液 加工硬化 ↓ ?控制加工硬化措施 ①選擇較大的 γo、 αo ②合理確定 VB ③提高刃磨質(zhì)量 ④合理選擇切削用量，盡可能選擇較高的 vc和較小的 f ⑤使用性能好的切削液。 加工表面變質(zhì)層 影響加工硬化的因素 89 殘余應(yīng)力概念 未施加任何外力作用情況下，材料內(nèi)部保持平衡而存在的應(yīng)力。 殘余應(yīng)力的影響 加工表面變質(zhì)層 ?刀具方面 ?刀具幾何參數(shù) γo對(duì)殘余應(yīng)力有很大影響。 ?刀具磨損 VB↑，熱應(yīng)力引起加工表面為殘余拉應(yīng)力 ?工件方面 ?工件材料塑性越大，殘余拉應(yīng)力 ↑。切脆性材料時(shí)，加工表面易產(chǎn)生壓應(yīng)力 ?切削條件方面 ?切削速度 vc和進(jìn)給量 f 對(duì)殘余應(yīng)力的影響較大。 90 ? v↑→殘余應(yīng)力 ↑（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用，圖 457） ◆ 切削用量 ◆ 刀具 ?前角 +→－，殘余拉應(yīng)力 ↓ ?刀具磨損 ↑→殘余應(yīng)力 ↑ ◆ 工件材料 ?材料塑性 ↑→殘余應(yīng)力 ↑ ?鑄鐵等脆性材料易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 圖 458 f 對(duì)殘余應(yīng)力的影響 工件： 45，切削條件： vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 殘余應(yīng)力(Gpa) 0 0 100 200 300 400 距離表面深度 (μm) f = f = f =僅討論切削加工 ? f↑→殘余應(yīng)力 ↑（ 圖 458） ?切削深度影響不顯著 圖 457 vc 對(duì)殘余應(yīng)力的影響 γ0=5176。 ,α0==5176。 ,κr=75176。 ,rε=,工件： 45切削條件： ap=, f=, 不加切削液 0 50 100 150 200 距離表面深度 (μm) 殘余應(yīng)力(Gpa) 0 vc =213m/min vc =86m/min vc = 加工表面變質(zhì)層 91 工件表層溫度達(dá)到或超過金屬材料相變溫度時(shí) ， 表層金相組織 、 顯微硬度發(fā)生變化 ， 并伴隨殘余應(yīng)力產(chǎn)生 ， 同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜的現(xiàn)象 。 磨削燒傷 加工表面變質(zhì)層 ?磨削燒傷的種類 ?回火燒傷 當(dāng) 磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度而未達(dá)到相變溫度時(shí)，此時(shí)表層金相組織將由原來的馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織 (索氏體或屈氏體 )，這種現(xiàn)象稱為 回火燒傷 。 ?淬火燒傷 當(dāng) 磨削區(qū)溫度超過相變溫度時(shí)，由于磨削液的冷卻作用，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火 ,形成二次淬火馬氏體組織。其硬度比原馬氏體高 ,但很薄 ,其下因冷卻過慢則形成了比原回火馬氏體硬度低得多的過回火組織。此現(xiàn)象為 淬火燒傷 。 ?退火燒傷 當(dāng)磨削不用磨削液量，工件表面的磨削溫度會(huì)超過相變溫度，由于工件冷卻十分緩慢 ,磨后表面硬度大大降低。這種現(xiàn)象稱為 退火燒傷 。 92 ?合理選擇磨削用量 ?改善冷卻條件 ① 采用高壓大流量法 ② 安裝帶空氣擋板的噴嘴 ③ 采用磨削液霧化法或內(nèi)冷卻法 ?合理選擇砂輪 ?選用新結(jié)構(gòu)和新工藝 磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限 ， 在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋 。 裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀 ， 常與燒傷同時(shí)出現(xiàn) 磨削燒傷與磨削裂紋的控制 磨削裂紋 加工表面變質(zhì)層 圖 460 帶空氣擋板冷卻噴嘴 93 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量 Machining Quality 機(jī)械加工過程中的振動(dòng)及其控制 Vibrations in machining Process and its Control 94 概述 ? 影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度 ? 影響生產(chǎn)效率 ? 加速刀具磨損，易引起崩刃 ? 影響機(jī)床、夾具的使用壽命 ? 產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康 機(jī)械加工過程中振動(dòng)的危害 機(jī)械加工過程中振動(dòng)的類型 強(qiáng)迫振動(dòng) 自激振動(dòng) 95 強(qiáng)迫振動(dòng) (受迫振動(dòng) )產(chǎn)生原因 ? 由外界周期性的干擾力 （ 激振力 ） 作用引起 ? 強(qiáng)迫振動(dòng)振源：機(jī)外＋機(jī)內(nèi) 。 機(jī)外振源均通過地基把振動(dòng)傳給機(jī)床 。 機(jī)內(nèi)： 1） 回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡 2） 機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷 3） 切削過程中的沖擊 ? 強(qiáng)迫振動(dòng)本身不能引起干擾力的變化 。 ?頻率特征： 與干擾力的頻率相同 ， 或是干擾力頻率整倍數(shù) 。 ? 幅值特征： 與干擾力幅值 、 工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有關(guān) 。 當(dāng)干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時(shí) ， 產(chǎn)生共振 ? 相角特征： 強(qiáng)迫振動(dòng)位移的變化在相位上滯后干擾力一個(gè) φ角 ， 其值與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān) 。 強(qiáng)迫振動(dòng)的特征 強(qiáng)迫振動(dòng)及其控制措施 96 強(qiáng)迫振動(dòng)及其控制措施 強(qiáng)迫振動(dòng)的消除與控制措施 ?消振、隔振與減振 消除強(qiáng)迫振動(dòng)的最有效辦法就是找出振源并消除之，如不能消除，則可用隔振的辦法。還可用動(dòng)力式減振器 (圖 462)。 ?消除回轉(zhuǎn)件質(zhì)量的不平衡 ?提高傳動(dòng)零件的制造精度 ?提高加工系統(tǒng)的剛度，增加系統(tǒng)阻尼 ?改變機(jī)床轉(zhuǎn)速，使用不等齒距刀具 圖 462 動(dòng)力式減振器 97 自激振動(dòng)的概念 ? 在沒有周期性外力作用下 ， 由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期性振動(dòng) ? 自激振動(dòng)過程可用傳遞函數(shù)概念說明 （ 圖 463） ? 自激振動(dòng)是一種不衰減振動(dòng) ? 自激振動(dòng)的頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率 ? 自激振動(dòng)能否產(chǎn)生及振幅的大小取決于振動(dòng)系統(tǒng)在每一個(gè)周期內(nèi)獲得和消耗的能量對(duì)比情況 （ 圖 464） 。 圖 464 自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系 A B C 能量E Q E－ E＋ 0 振幅 電動(dòng)機(jī) (能源 ) 交變切削力 F(t) 振動(dòng)位移y(t) 圖 463 自激振動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng) 機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng) （彈性環(huán)節(jié)） 調(diào)節(jié)系統(tǒng) （切削過程） 自激振動(dòng)的特征 自激振動(dòng)及其抑制措施 98 ◆ 再生機(jī)理： 切削過程 ,由于偶然干擾 ， 使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)并在加工表面上留下振紋 。 第二次走刀時(shí) ， 刀具將在有振紋的表面上切削 ， 使切削厚度發(fā)生變化 ， 導(dǎo)致切削力周期性地變化 ， 產(chǎn)生自激振動(dòng) 自激振動(dòng)機(jī)理 圖 465 再生自激振動(dòng)原理圖 f 切入 切出 y0 y a） b） φ y0 y 切入 切出 f c） φ f y0 y 切入 切出 d） 切入 切出 f y0 y φ ◆ 產(chǎn)生條件 （ 圖 465） ： a） b） c） 系統(tǒng)無能量獲得； d） y 滯后于 y0， 即 0＞ φ＞ π ， 此時(shí)切出比切入半周期中的平均切削厚度大 ， 切出時(shí)切削力所作正功 （ 獲得能量 ） 大于切入時(shí)所作負(fù)功 ， 系統(tǒng)有能量獲得 ， 產(chǎn)生自激振動(dòng) 自激振動(dòng)及其抑制措施 99 ◆ 振型耦合機(jī)理： 將車床刀架簡(jiǎn)化為兩自由度振動(dòng)系統(tǒng) ， 等效質(zhì)量 m用相互垂直的等效剛度分別為 k k2兩組彈簧支撐 （ 設(shè) x1為低剛度主軸 ， 圖 466） 圖 466 車床刀架振型耦合模型 F m a b c d x1 x1 x2 x2 β k2 k1 α1 α2 X ◆ 自激振動(dòng)的產(chǎn)生： ① k1=k2， x1與 x2無相位差 , 軌跡為直線 ， 無能量輸入 ② k1＞ k2， x1超前 x2 ， 軌跡 d→c→b→a 為一橢圓 ， 切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的大 ， 系統(tǒng)無能量輸入 ③ k1＜ k2， x1滯后于 x2 ， 軌跡為一順時(shí)針方向橢圓 ， 即：a→b→c→d 。 此時(shí) ， 切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的小 ， 有能量獲得 ， 振動(dòng)能夠維持 。 自激振動(dòng)及其抑制措施 100 消除或控制自激振動(dòng)產(chǎn)生的條件 自激振動(dòng)及其抑制措施 ◆ 減小切削或磨削時(shí)的重疊系數(shù) （ 圖 467） 式中 bd —— 等效切削寬度 ， 即本次切削實(shí)際切到上次切削殘留振紋在垂直于振動(dòng)方向投影寬度； b —— 本次切削在垂直于振動(dòng)方向上的切削寬度； B , fa —— 砂輪寬度與軸向進(jìn)給量 。 dab B fbB?????（ 切 削 ） （ 磨 削 ）圖 467 重疊情況示意圖 a p fa B 振動(dòng)方向 XD f a）切削 b）磨削 κ r κ r ， 101 自激振動(dòng)及其抑制措施 ? 減小重疊系數(shù)方法 ? 增加主偏角 ? 增大進(jìn)給量 圖 468 重疊系數(shù)與加工方式的關(guān)系 102 圖 470 削扁鏜桿 圖 469 車刀消振棱 ～ 5176。 ～ 20176。 2176。 ～ 3176。 ◆ 盡量增加切削阻尼 （ 例采用倒棱車刀 ， 圖 469） ◆ 盡量減小切削剛度系數(shù) 增加切削厚度 hD(或進(jìn)給量 f )、 增大刀具前角 γo與增大主偏角 κr、 適當(dāng)提高切削速度 vc、 改善材料切削加工性 ， 均可減少切削剛度系數(shù) 。 自激振動(dòng)及其抑制措施 ◆ 調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)低剛度主軸的位置 (圖 466) 103 ◆ 提高加工系統(tǒng)剛度 ◆ 增加加工系統(tǒng)阻尼 提高工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 阻尼材料 鑄鐵環(huán) 鑄鐵套筒 圖 471 零件上加阻尼材料 自激振動(dòng)及其抑制措施 104 圖 462 動(dòng)力式減振器 圖 472 摩擦式減振器 1— 飛輪 2— 摩擦盤 3— 摩擦墊 4— 螺母 5— 彈簧 ?動(dòng)力減振器 （ 圖 462） ?摩擦式減振器 （ 圖 472） 采用減振裝置 自激振動(dòng)及其抑制措施 ?沖擊式減振器 （ 圖 473） 圖 473 沖擊式減振鏜刀與減振鏜桿 1— 沖擊塊 2— 緊定螺釘 a）減振鏜刀 b）減振鏜桿 δ δ 105 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT