【正文】 (或α=300o~320176。圖 8－ 31 b所示削扁鏜桿的小剛度主軸的方位角 α介于切削力 F與 y方向的夾角 β范圍內(nèi)，容易產(chǎn)生振型耦合型顫振。 83 什么是強(qiáng)迫振動(dòng)，它有何特征？什么是自激振動(dòng)，它有何特征？自激振動(dòng)與強(qiáng)迫振動(dòng)有何區(qū)別？ 84 圓鏜桿的剛度與削扁鏜桿的剛度哪個(gè)高？兩者的抗振性哪個(gè)好？為什么？ 85 車外圓時(shí)，車刀安裝高一點(diǎn)或低一點(diǎn)哪種情況抗振性好？鏜孔時(shí)，鏜刀安裝高一點(diǎn)或低一點(diǎn)哪種情況抗振性好？為什么？ 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 根據(jù)振型耦合原理，工藝系統(tǒng)的振動(dòng)還受到各振型的剛度比及其組合的影響。 圖 9 減振器按工作原理劃分 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 圖 7 阻尼器減振裝置 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 三、控制自激振動(dòng)的途徑 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 圖 9 用于鏜刀桿的動(dòng)力吸振器 圖 8 沖擊式吸振器 1－自由質(zhì)量 2－彈簧 3－螺釘 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 三、控制自激振動(dòng)的途徑 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 本章習(xí)題 81 為什么會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷及裂紋？它們對(duì)零件的使用性能有何影響？試舉例說明減小磨削燒傷及裂紋的辦法有哪些？ 82 加工精密零件時(shí)，為了保證加工表面的表面質(zhì)量，粗加工前常有球化處理、退火、正火。 阻尼減振器： 利用固體或液體的摩擦阻尼來消耗振動(dòng)的能量，實(shí)現(xiàn)減振。 A C B D E 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 二、產(chǎn)生自激振動(dòng)的學(xué)說 —— 振型耦合顫振 振型耦合顫振原理 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 抑制自激振動(dòng) 途徑 ? v =30～ 70m/min→自振 ↑ ? f↓→自振 ↑；保證 Ra時(shí) →f↑ ?提高機(jī)床抗振性 ?提高刀具抗振性 （采用消振刀具） ?提高工件安裝剛性 根據(jù)振型耦合原理，工藝系統(tǒng) 的振動(dòng)還受到各振型的剛度比 及其組合的影響。 重迭系數(shù)對(duì)再生顫振的影響 二、產(chǎn)生自激振動(dòng)的學(xué)說 —— 再生顫振 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 當(dāng)縱車方牙螺紋的外圓表面如圖所示，刀具并未發(fā)生重疊切削，若按再生顫振原理，則不應(yīng)該產(chǎn)生顫振。 ? 圖 c): y比 y0滯后一個(gè)相位角 Φ，正功＞負(fù)功，有能量輸入系統(tǒng)補(bǔ)償阻尼對(duì)能量的消耗，產(chǎn)生自激振動(dòng)。 將這種 由于切削厚度的變化而引起的自激振動(dòng) ，稱為 “ 再生顫振 ”。 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ① W振出 =W振入 + W摩阻（振入） 時(shí)，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)； ② W振出 ＞ W振入 + W摩阻（振入） 時(shí)，系統(tǒng)為振幅遞增的自激 振動(dòng)，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)； ③ W振出 ＜ W振入 + W摩阻（振入） 時(shí)，系統(tǒng)為振幅遞減的自激 振動(dòng)，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)； 故振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動(dòng)的基本條件是： W振出 W振入 或 FP振出 FP振入 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 二、產(chǎn)生自激振動(dòng)的學(xué)說 —— 再生顫振 再生顫振原理 如 圖 3a)所示，車刀只做橫向進(jìn)給。 這與自由振動(dòng)相似，而與強(qiáng) 迫振動(dòng)根本不同 E A1 A0 A2 A E E+ 自激振動(dòng) 特點(diǎn) 不衰減的振動(dòng) f自 =f固 取決于一周期獲得的能量 取決于切削過程本身 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 圖 2 單自由度機(jī)械加工振動(dòng)模型 a） 振動(dòng)模型 b） 力與位移的關(guān)系圖 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 （ 1）當(dāng) W振出 W振入 時(shí)，由于刀架振動(dòng)系統(tǒng)吸收的能量小于消耗的能量，故不會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)。 47 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)與抑制 一、自激振動(dòng)的產(chǎn)生及其特征 電動(dòng)機(jī) 機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)系統(tǒng) (切削過程 ) 振動(dòng)位移 y(t) 交變切削力 F(t) 自激振動(dòng)系統(tǒng)的組成 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 它由振動(dòng)過程本身引起切 削力周期性變化，從不具 備交變特性的能源中周期 獲得能量，使振動(dòng)得以維持。系統(tǒng)的振動(dòng)必然會(huì)引起工件、刀具間的相對(duì)位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引起切削力的波動(dòng)，則使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。即： 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 減小強(qiáng)迫振動(dòng)的措施 ? 減小激振力 ? 調(diào)整振源頻率 ? 提高工藝系統(tǒng)的剛度和阻尼 ? 采取隔振措施 ? 采用減振裝置。 Ⅱ ）當(dāng) λ→ 1時(shí)， η會(huì)急劇增大，此現(xiàn)象稱為共振， λ 區(qū)域稱為共振區(qū)，在該區(qū)增大阻尼 →共振 ↓ Ⅲ ）當(dāng) λ1時(shí)， η→0， λ ，在該區(qū)增加振動(dòng)體的質(zhì)量，可減小振動(dòng)振幅。 46 機(jī)械加工中振動(dòng)的基本概念 )si n()si n( 212201 ?????? ????? ? tAteAx t二、強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特定 (a) (b) (c) 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的振動(dòng)方程 (即特解 )為： )sin( ?? ?? tAx式中 A— 強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值； φ— 振動(dòng)體位移相對(duì)于激振力的相位角； t — 時(shí)間 其中強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅為： 2220222220 )2()1(4)( ??????? ?????? AfA相位角為： 212arct an??????動(dòng)力學(xué)模型的建立 46 機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與抑制 二、強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特定 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 式中 f — f=F0/m； A0— 系統(tǒng)在靜力 F0作用下的靜位移 (m) kFmkmFfA 00200 // ????k— 系統(tǒng)的靜剛度 (N/m)； λ— 頻率比， λ＝ ω/ω0 ζ— 阻尼比， ckmmkm??????? ????2/2/0δc— 臨界阻尼系數(shù)， kmc 2??動(dòng)力學(xué)模型的建立 46 機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與抑制 二、強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特定 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 1）強(qiáng)迫振動(dòng)是由周期性激振力引起的，不會(huì)被阻尼衰減掉，振動(dòng)本身也不能使激振力變化。 46 機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與抑制 一、強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因 強(qiáng)迫振動(dòng) 的振源 ? 系統(tǒng)外部的周期性干擾力 ? 旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心 ? 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷 ? 切削過程的間隙特性 ? 機(jī)床電機(jī)的振動(dòng) ? 機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動(dòng) ? 機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷引起的振動(dòng)，如齒輪的側(cè)隙、皮帶張緊力的變化等 ? 切削過程中的沖擊引起的振動(dòng) ? 往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力引起的振動(dòng) 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 內(nèi)圓磨削振動(dòng)系統(tǒng) a) 模型示意圖 b）動(dòng)力學(xué)模型 c）受力圖 動(dòng)力學(xué)模型的建立 46 機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與抑制 二、強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特定 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 動(dòng)力學(xué)模型的建立 幾點(diǎn)假設(shè)： 1）（ a）只有質(zhì)量、沒有彈性的集中質(zhì)量，（ b）只有彈性、沒有質(zhì)量的集中彈簧； 2）阻尼力在線性范圍內(nèi)，即： 3）系統(tǒng)在平衡位置附近作微小的振動(dòng)。 (占 30%) 在沒有周期性干擾力作用的情況下， 由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā) 和維持的振動(dòng)，稱為自激振動(dòng)。 45 機(jī)械加工中振動(dòng)的基本概念 一、振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工的影響 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 機(jī)械加工振動(dòng) 自激振動(dòng) 自由振動(dòng) 強(qiáng)迫振動(dòng) 當(dāng)系統(tǒng)受到初始干擾力激勵(lì)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)。具體實(shí)驗(yàn)原理見材料力學(xué)有關(guān)知識(shí)。 2）干涉線沖散，線條好象變粗；由于多晶體金屬晶粒變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。裂紋出現(xiàn)愈快，殘余應(yīng)力愈大。 (3) 金相組織法 同上 (4)酸洗法 將工件加工面浸泡在硝酸溶液（ 3～ 5%HNO3）中 30～ 45s后，如表面呈黑色則有燒傷，呈暗灰色則無燒傷。一般斜切角 ε=0o30’～ 2o30’， h=Isinε，要注意斜切方向應(yīng)在縱向粗糙度上，即與主運(yùn)動(dòng)方向平行，斜切加工要用研磨、電加工等方法，避免在斜切面上產(chǎn)生加工硬化而影響測量效果。利用這一原理，先照出試件基體 X光譜，與加工層的 X光譜比較，用機(jī)械拋光或電拋光逐次去掉加工層，將所照 X光譜比較之，直至與基體一致，即可從機(jī)械拋光等去掉的厚度得到硬化深度。加工后的工件表面具有殘余壓應(yīng)力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度。此外，它還要求機(jī)床主軸精度高，徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)在 ，主軸轉(zhuǎn)速能在 2500~6000 r/min的范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速。滾壓用的滾輪常用碳素工具鋼 T12A或者合金工具鋼 CrWMn、 Cr1 CrNiMn等材料制造，淬火硬度在 62~64HRC；或用硬質(zhì)合金 YG YT15等制成。所用設(shè)備是壓縮空氣噴丸裝置或機(jī)械離心式噴丸裝置，這些裝置使珠丸能以 35~50mm/s的速度噴出。 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 對(duì)于承受高應(yīng)力、交變載荷的零件可以采用噴丸、液壓、擠壓等表面強(qiáng)化工藝使表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力和冷硬層并降低表面粗糙度值，從而提高耐疲勞強(qiáng)度及抗應(yīng)力腐蝕性能。珩磨后工件圓度和圓柱度一般可控制在 ~，尺寸精度可達(dá) IT6~IT5，表面粗糙度在 ~。這些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，一般不能糾正形狀和位置誤差，加工精度主要由前面工序保證。 第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 44 控制加工表面質(zhì)量的途徑 一、選擇合理的磨削參數(shù) 生產(chǎn)中比較