【正文】 1）磨削燒傷 95 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 ） 磨削淬火鋼時(shí)，由于磨削區(qū)溫度的不同，可能產(chǎn)生三種燒傷： 回火燒傷 淬火燒傷 退火燒傷 θ 相變溫度時(shí)急冷 ， 表層出現(xiàn)二次淬火 ， 硬度提高；內(nèi)層產(chǎn)生過(guò)回火組織 ， 硬度降低 未用磨削液， θ 相變溫度時(shí)慢冷，出現(xiàn)退火，硬度降低 96 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(lái)的體積應(yīng)力，且多呈現(xiàn)為 殘余拉應(yīng)力 。 如果這種拉應(yīng)力超過(guò)了工件材料的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，工件磨削表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋 —— 磨削裂紋。 （ 2）磨削裂紋 磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時(shí)，常常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小龜裂，嚴(yán)重時(shí)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(wú)法發(fā)現(xiàn)。 97 在零件的制造過(guò)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(yàn)方法來(lái)檢查工件的表面質(zhì)量。 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(shí)出現(xiàn)。 磨削裂紋降低零件疲勞強(qiáng)度，甚至早期出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂。 98 （ 3）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 減小磨削深度 ap ， 直至進(jìn)行無(wú)進(jìn)給光磨 增大進(jìn)給量 f， 減少砂輪和工件表面的接觸時(shí)間 ,以免升溫 。 為保證加工表面粗糙度 ， 可用寬砂輪 。 增加工件速度 vw， 減少接觸時(shí)間 ， 使傳到工件上的熱量相對(duì)減少 。 為防止表面粗糙度增大 ， 可同時(shí)增加砂輪速度 vc—— 高速磨削 ， 且可有效地避免磨削燒傷 。 99 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(jìn)一步增強(qiáng)冷卻效果 100 ③ 正確選用砂輪 正確選用磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度與組織等 開(kāi)槽砂輪 ④ 選用新結(jié)構(gòu)和新工藝 改進(jìn)砂輪修整工藝 101 4. 表面強(qiáng)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(qiáng)度和使用壽命。 漲孔 滾柱滾壓 單滾珠滾壓 鋼球擠壓 多滾珠滾壓 噴丸 102 機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)及控制 機(jī)械加工中的 振動(dòng)類型 自由振動(dòng) 5% 強(qiáng)迫振動(dòng) 30% 自激振動(dòng) 65% 概述 切削力突變 （ 切入時(shí) ） ， 外力沖擊 受周期干擾力（地基、電機(jī)、齒輪嚙合、回轉(zhuǎn)件不平衡、多刃多齒刀具） 系統(tǒng)自身引起的交變切削力作用，加強(qiáng)和維持了自身振動(dòng) 103 振動(dòng)的危害 表面質(zhì)量下降 （振紋） 降低機(jī)床、夾具、刀具壽命 （聯(lián)接松動(dòng)，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） 104 超精密車床 實(shí)現(xiàn)了鏡面加工 掃描隧道顯微技術(shù) （ Scanning Tunnel Microscope , STM） 實(shí)現(xiàn)了原子搬遷 需要精密的隔振環(huán)境 105 4 3 2 1 7 6 5 金剛石刀具研磨裝置示意圖 The lapping setup for diamond tool 1：空氣隔振墊 2：電機(jī) 3：空氣靜壓軸承 4：配重 5：裝夾系統(tǒng) 6：?jiǎn)尉Ы饎偸? 7：高磷鑄鐵研磨盤 金剛石刀具研磨技術(shù) 106 隔振前金剛石刀具前刀面 AFM形貌 The rake face AFM topography of lapped diamond tool without air vibration isolators a）水平方向 b）垂直方向 隔振前機(jī)床正常工作的振動(dòng)情況 The amplitude and frequency of lapping machine without air vibration isolators 殘留在前刀面的研磨痕跡明顯 ，都為納米尺度的塑性溝槽 ， 表面波紋度相對(duì)較大 ， 其表面粗糙度值為 Ra nm 水平方向振幅為 μm 垂直方向振幅為 μm 隔振前 107 a）水平方向 隔振后機(jī)床正常工作的振動(dòng)情況 The amplitude and frequency of lapping machine with air vibration isolators b）垂直方向 隔振后金剛石刀具前刀面 AFM形貌 The rake face AFM topography of lapped diamond tool with air vibration isolators 研磨后殘留在前刀面的塑性溝槽已模糊不清 ， 表面相對(duì)比較平整 ， 其表面粗糙度值為 Ra nm 水平方向振幅為 μm 垂直方向振幅為 μm 隔振后 108 強(qiáng)迫振源 機(jī)外振源 通過(guò)地基傳給工藝系統(tǒng) 機(jī)內(nèi)振源 電機(jī)振動(dòng) （ 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(dòng)件振動(dòng) （ 齒輪嚙合 、 皮帶接頭 、 軸承誤差 ） 往復(fù)件慣性力 （ 牛頭刨床滑枕的運(yùn)動(dòng) ） 切削沖擊（斷續(xù)切削、帶槽工件、材料不均） 強(qiáng)迫振動(dòng)及控制 109 查找振源的方法 工件表面振紋 振動(dòng)信號(hào)分析 車回轉(zhuǎn)零件 刨平面零件 頻譜分析 60nmf ?lvf601000?其中： f—— 振動(dòng)頻率， Hz n—— 主軸轉(zhuǎn)數(shù)， rpm m—— 振紋數(shù)，個(gè) v—— 切削速度， m/min l—— 振紋波長(zhǎng)， mm 110 消除與控制強(qiáng)迫振動(dòng)的措施 減小或消除 振源激振力 減小沖擊切削振動(dòng) 改變機(jī)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(jì)（不等齒距端銑） 回轉(zhuǎn)件動(dòng)平衡 采用隔振裝置吸收振源能量，隔離或減少外界振動(dòng)對(duì)加工的干擾 提高工藝系統(tǒng)剛度，增加系統(tǒng)阻尼，使系統(tǒng)固有頻率避開(kāi)共振區(qū) 采用減振器和阻尼器，消耗振動(dòng)能量 111 自激振動(dòng)及其控制 因切削過(guò)程中交變切削力所產(chǎn)生的自激振動(dòng)頻率較高，通常又稱顫振。它嚴(yán)重地影響機(jī)械加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。 （ 1）再生自激振動(dòng)機(jī)理 切削過(guò)程中的偶然干擾使加工系統(tǒng)產(chǎn)生了振動(dòng)，并在加工表面上留下振紋。當(dāng)?shù)诙巫叩稌r(shí)，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(dòng)稱 再生自激振動(dòng) 。 能量抵消 能量抵消 消耗能量 獲得能量 振動(dòng) 112 （ 2）振型耦合自激振動(dòng)機(jī)理 實(shí)際生產(chǎn)中 ， 機(jī)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(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng) ， 這種復(fù)合在一起的自激振動(dòng)機(jī)理稱振型耦合自激振動(dòng)機(jī)理 。 車床刀架振動(dòng)系統(tǒng) 刀尖沿橢圓軌跡 abcd 作順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)時(shí) ， 因 x1 為低剛度主軸 ， 且位于切削力 F 與法向 X 的夾角 β 之內(nèi) ，切入半周期內(nèi) （ abc） 的平均切削厚度比切出半周期 （ cda） 的小 ， 系統(tǒng)有能量獲得 ， 使振動(dòng)得以維持 。 k1 = k2 無(wú)振動(dòng) k1 k2 無(wú)振動(dòng) k1 k2 振動(dòng) 113 若在切削 （ 磨削 ） 過(guò)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(dòng) 。 消除或減少自激振動(dòng)的方法 Ⅰ ）減小重疊系數(shù) μ ① 破壞自振條件，提高切削穩(wěn)定性 0≤ μ ≤ 1 無(wú)再生振動(dòng) 再生振動(dòng)大 bbd??（外圓車削） 重疊系數(shù)為： BfB ???（外圓磨削） f 114 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 115 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) 116 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) Ⅲ ）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(dāng)減小后角 α 0，增大摩擦阻尼 117 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) Ⅲ ）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(dāng)減小后角 α 0，增大摩擦阻尼 例如： 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 采用 消振棱 ，增加切削阻尼 118 Ⅱ ） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開(kāi)振動(dòng)易發(fā)區(qū) Ⅲ ）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(dāng)減小后角 α 0，增大摩擦阻尼 例如： 采用 消振棱 ，增加切削阻尼 Ⅳ ）調(diào)整系統(tǒng)低剛度主軸位置 削扁鏜桿 車三角螺紋 μ = 0 切斷車刀切斷工件 μ = 1 90186。主偏角車刀車外圓 μ = 0 119 ② 提高工藝系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)軸承加預(yù)載 使用固定頂尖代替活動(dòng)頂尖 細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)采用中心架、跟刀架， 反向車削 鏜孔時(shí)鏜桿加鏜套 Ⅰ ）提高機(jī)床、刀具和工件夾持系統(tǒng)的動(dòng)剛度 Ⅱ ）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(dòng)面：調(diào)整間隙，施加預(yù)緊 固定面：加工方法，表面粗糙度 120 ③ 采用阻尼減振裝置 Ⅰ ） 利用摩擦阻尼消耗振動(dòng)能量 （ 摩擦減振器 ） 121 Ⅱ ） 利用附加質(zhì)量隨系統(tǒng)振動(dòng)平衡干擾力以減振 （動(dòng)力減振器） 122 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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