【正文】 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， 避開振動易發(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。 消除或減少自激振動的方法 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 無再生振動 再生振動大 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。由此產(chǎn)生的自激振動稱 再生自激振動 。 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)械加工過程中的振動及控制 機(jī)械加工中的 振動類型 自由振動 5% 強(qiáng)迫振動 30% 自激振動 65% 概述 切削力突變 （ 切入時 ） ， 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 103 振動的危害 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，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：單晶金剛石 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 通過地基傳給工藝系統(tǒng) 機(jī)內(nèi)振源 電機(jī)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 （ 牛頭刨床滑枕的運(yùn)動 ） 切削沖擊（斷續(xù)切削、帶槽工件、材料不均） 強(qiáng)迫振動及控制 109 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 ?lvf601000?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 110 消除與控制強(qiáng)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(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（不等齒距端銑） 回轉(zhuǎn)件動平衡 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)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，消耗振動能量 111 自激振動及其控制 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。 為保證加工表面粗糙度 ， 可用寬砂輪 。 97 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(yàn)方法來檢查工件的表面質(zhì)量。 （ 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，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 未用磨削液， θ 相變溫度時慢冷，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的體積應(yīng)力，且多呈現(xiàn)為 殘余拉應(yīng)力 。 加工時切削層及其以下層的金屬塑性變形 受刀具刃口鈍圓的擠壓產(chǎn)生附加塑性變形 基體材料的彈性恢復(fù)，使已加工表面與刀 具后刀面接觸摩擦而再次產(chǎn)生變形 受力變形 冷作硬化使表面的耐磨性提高 ， 脆性增加 ， 沖擊韌性降低 ，也給后續(xù)加工帶來困難 ， 增加刀具磨損 ， 減少刀具壽命 。磨粒硬度低， 細(xì)小，加上研磨劑的化學(xué)作 用，可使表面粗糙度進(jìn)一步 降低 87 主要用于加工內(nèi)孔表面，可達(dá) Rz ～ ，甚至 Rz 珩磨 也可用于外圓表面的加工 88 用軟研具打光已精加工過的表面，去除前序留下的痕跡；或?yàn)楂@得光亮美觀的表面，提高疲勞強(qiáng)度。rr??? rfH ?? )0(8 εε2?? rrfH① 理論粗糙度 （ 1）切削加工表面粗糙度的成因 79 ② 積屑瘤的影響 積屑瘤對表面質(zhì)量的影響 ΔhD 過切量造成深淺、寬窄不均的犁溝，增大了表面粗糙度 積屑瘤周期性生成與脫落 碎片鑲嵌在已加工表面上，影響工件的表面質(zhì)量 高硬度積屑瘤脫落 造成刀具的粘結(jié)磨損，增大了加工表面粗糙度 80 ③ 鱗刺的影響 切削加工表面在切削速度方向產(chǎn)生的魚鱗片狀毛刺 其特點(diǎn)是晶粒與基體材料的晶粒相互交錯，無分界線 鱗刺的產(chǎn)生條件 刀具材料 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具 工件材料 低（中）碳鋼、鉻鋼、不銹鋼、鋁合金、紫銅 等塑性金屬 切削條件 切削速度 vc 中等，甚至很低 時 鱗刺對表面質(zhì)量的影響 增大了表面粗糙度值，成為塑性金屬材料精加工的一大障礙 81 ④ 切削機(jī)理的變化 單元切屑周期性斷裂向切削表面以下深入，在加工表面上留下 擠裂 痕跡 —— 波浪形 崩碎 切屑形成過程中 ， 從主切削刃處開始的裂紋在接近主應(yīng)力方向斜著向下延伸 ，發(fā)生斷裂 ， 造成加工表面的凸凹不平 切削刃兩側(cè)的工件材料被擠壓后因沒有側(cè)面的約束力而產(chǎn)生 隆起 ，也會使表面粗糙度值加大 82 ⑤ 切削顫振 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度不高、導(dǎo)軌形狀誤差引起的運(yùn)動機(jī)構(gòu)跳動，材料不均勻及切屑不連續(xù)等造成切削力波動，均會使刀具與工件間的相對位置產(chǎn)生變化，從而使切削厚度、寬度發(fā)生變化。 mm 18 0 ?? mm ?x mm ??可解得： 不合格品率為 % 可能原因及相應(yīng)措施： 1. 對刀不準(zhǔn) —— 需準(zhǔn)確調(diào)刀 2. 消除系統(tǒng)誤差；減少不可修復(fù)廢品 2. 工序能力差 —— 需減小 σ 改善工藝條件 .： 75 機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素及其控制 由前已知： 表面 （ 微觀 ） 形貌 表面層物理機(jī)械 性能 （ 加工變質(zhì)層 ） 機(jī)械加工表面質(zhì)量 表面粗糙度 表面波紋度 塑性變形引起的冷作硬化 切（磨）削熱引起的金相組織變化 力（熱）產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 輪廓算術(shù)平均偏差 Ra 微觀不平度 10點(diǎn)高度 Rz 直線波紋度平均波幅 Wz 圓周波紋度平均波幅 Wz 76 切削加工表面的形成過程 切削層金屬經(jīng)過第 Ⅰ 、 Ⅱ 變形區(qū)后形成了切屑，經(jīng)過第 Ⅲ變形區(qū)則形成了已加工表面。 進(jìn)刀 69 2. 點(diǎn)圖分析法 （ 1）單值點(diǎn)圖 在一批零件的加工過程中，依次測量每個零件的加工尺寸，并記入以順次加工的零件號為橫坐標(biāo)、零件加工尺寸為縱坐標(biāo)的圖表中，便構(gòu)成了單值點(diǎn)圖。 若 6 ? T， 則必有廢品 雖本題 6 ? T ， 但由于 ? s 存在，仍有廢品率。 3σ 原則 正態(tài)分布的隨機(jī)變量的分散范圍是 177。 55 2. 工藝系統(tǒng)熱變形的影響與控制 熱源 內(nèi)部熱源 外部熱源 摩擦熱 （運(yùn)動副） 轉(zhuǎn)化熱 （電動機(jī)，動力能耗） 加工熱 （切削熱、磨削熱） 環(huán)境溫度 （室溫、地基溫度） 輻射熱 （陽光、取暖設(shè)備、人體） （ 1） 工藝系統(tǒng)的熱源 56 （ 2）工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響 （特別是精密件、大型件的加工） 機(jī)床 破壞原有的冷態(tài)幾何精度，造成加工誤差 工件 冷卻后尺寸改變；局部受熱不均而變形 刀具 加工過程中熱伸長引起加工尺寸變化 精密加工時也要考慮夾具、量具熱變形帶來的誤差 57 （ 3）控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施 減少熱量產(chǎn)生和傳入 正確使用刀（磨）具、切（磨）削 用量；及時刃磨或修整刃具；電機(jī) 外置、油箱外置；防曬 加強(qiáng)散熱能力 高效冷卻（噴霧冷卻、潤滑油