【正文】 465 后刀面磨損對(duì)冷硬影響 ◆ 工件材料 ? 材料塑性 ↑， 冷硬傾向 ↑ ? 切削速度影響復(fù)雜 （ 力與熱綜合作用結(jié)果 ） ? 切削深度影響不大 圖 464 f 和 v 對(duì)冷硬的影響 硬度(HV) 0 f (mm /r) v =170(m/min) 135(m/min) 100(m/min ) 50(m/min) 100 200 300 400 工件材料： 45 78 ?磨削速度 ↑→冷硬程度 ↓（ 弱化作用加強(qiáng) ） ?工件轉(zhuǎn)速 ↑→冷硬程度 ↑ ?縱向進(jìn)給量影響復(fù)雜 ?磨削深度 ↑→冷硬程度 ↑（ 圖 466） ◆ 磨削用量 ◆ 砂輪 ? 砂輪粒度 ↑→冷硬程度 ↓ ? 砂輪硬度 、 組織影響不顯著 ◆ 工件材料 ? 材料塑性 ↑→ 冷硬傾向 ↑ ? 材料導(dǎo)熱性 ↑→ 冷硬傾向 ↓ 圖 466 磨削深度對(duì)冷硬的影響 ap(mm) 硬度(HV) 0 300 350 450 500 400 普通磨削 高速磨削 影響表面冷作硬化的因素 磨削加工 79 影響層金屬殘余應(yīng)力的因素 ? v↑→殘余應(yīng)力 ↑（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用，圖 467） ◆ 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 468 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 468） ?切削深度影響不顯著 圖 467 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 =80 磨削燒傷與磨削裂紋 ? 合理選擇砂輪 ? 合理選擇磨削用量 ? 改善冷卻條件 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 磨削燒傷 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) 圖 469 帶空氣擋板冷卻噴嘴 磨削燒傷與磨削裂紋的控制 磨削裂紋 81 表面強(qiáng)化工藝 ? 利用淬硬和精細(xì)研磨過的滾輪或滾珠 ， 在常溫狀態(tài)擠壓金屬表面 ， 將凸起部分下壓下 ， 凹下部分上凸 ， 修正工件表面的微觀幾何形狀 ,形成壓縮殘余應(yīng)力 ， 提高耐疲勞強(qiáng)度 （ 圖 471） ? 利用大量快速運(yùn)動(dòng)珠丸打擊工件表面 , 使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓應(yīng)力 ,↑疲勞強(qiáng)度 （ 圖 470） 噴丸強(qiáng)化 圖 471 滾壓加工原理圖 ? 用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件 ， 例如板彈簧、 螺旋彈簧 、 齒輪 、 焊縫等 滾壓加工 圖 470 珠丸擠壓引起殘余應(yīng)力 壓縮 拉伸 塑性變形區(qū)域 82 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制 Analysis and Control of Machining Quality 機(jī)械加工過程中的振動(dòng) Vibrations in machining Process 83 概述 機(jī)械加工過程中振動(dòng)的危害 ? 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 ? 工藝 系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后 ， 系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng) 。 ? 由于系統(tǒng)中總存在由阻尼 ， 自由振動(dòng)將逐漸衰弱 ， 對(duì)加工影響不大 。 機(jī)械加工過程中振動(dòng)的類型 自由振動(dòng) 自由振動(dòng) 強(qiáng)迫振動(dòng) 自激振動(dòng) 84 機(jī)械加工過程中強(qiáng)迫振動(dòng) 強(qiáng)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 ? 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 85 機(jī)械加工過程中自激振動(dòng) 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 472） ? 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 473） 。 圖 473 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X(t) 圖 472 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 86 ◆ 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 474 再生自激振動(dòng)原理圖 f 切入 切出 y0 y a） b） θ y0 y 切入 切出 f c） θ f y0 y 切入 切出 d） 切入 切出 f y0 y θ ◆ 產(chǎn)生條件 （ 圖 474） ： a） b） c） 系統(tǒng)無能量獲得； d） y 滯后于 y0， 即 0＞ θ＞ 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) 機(jī)械加工過程中自激振動(dòng) 87 ◆ 振型耦合機(jī)理： 將車床刀架簡化為兩自由度振動(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 475） 圖 475 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 機(jī)械加工過程中自激振動(dòng) 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 。 88 機(jī)械加工中振動(dòng)的防治 ? 減小機(jī)內(nèi)干擾力的幅值 ? 調(diào)整振源的頻率 ， 一般要求： ◆ 調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)小剛度主軸的位置（ 圖 476） 消除或減弱產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的條件 式中 f 和 fn 分別為振源頻率和系統(tǒng)固有頻率 ? 隔振 β x2 x2 x1 x1 11 22圖 476 兩種尾座結(jié)構(gòu) 消除或減弱產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 ? ?（ 433） 89 機(jī)械加工中振動(dòng)的防治 ◆ 減小切削或磨削時(shí)的重疊系數(shù) （ 圖 477） 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 。 圖 477 重疊系數(shù) a p fa B 振動(dòng)方向 XD f a）切削 b）磨削 κ r κ r ， dab B fbB?????（ 切 削 ） （ 磨 削 ）（ 434） 90 ? 減小重疊系數(shù)方法 圖 478 車刀消振棱 ～ 5176。 ～ 20176。 2176。 ～ 3176。 ◆ 增加切削阻尼 （ 例采用倒棱車刀 ， 圖 478） ? 增加主偏角 ? 增大進(jìn)給量 機(jī)械加工中振動(dòng)的防治 91 ◆ 提高工藝系統(tǒng)剛度 ◆ 增大工藝系統(tǒng)阻尼 改善工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性 機(jī)械加工中振動(dòng)的防治 阻尼材料 鑄鐵環(huán) 鑄鐵套筒 圖 479 零件上加阻尼材料 92 圖 480 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 ?摩擦式減振器 （ 圖 480） ?沖擊式減振器 （ 圖 481） 機(jī)械加工中振動(dòng)的防治 采用減振裝置 圖 481 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 93 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. 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