機械制造工藝學(xué)(2)(參考版)
2025-05-02 12:09本頁面
【正文】 ? 減小重疊系數(shù)方法 ? 增加主偏角 ? 增大進給量 49 機械加工振動防治 ? 采用變速加工 ? 針對再生型顫振 ? 切削過程在不穩(wěn)定區(qū)與條件穩(wěn)定區(qū)交替進行 ? 加工系統(tǒng)振動頻率隨主軸轉(zhuǎn)速變動而變動 ， 其振動響應(yīng)是變頻激勵的瞬時響應(yīng) ， 與恒頻相比要小 變速切削減振原理 變速切削減振實例 工件： 45，刀具： φ200銑刀， n0=70r/min，f=， Δn/n0=177。 2176。 重疊系數(shù) a p fa B 振動方向 XD f a）切削 b）磨削 κ r κ r ， dab B fbB?? ???（ 切 削 ） （ 磨 削 ）48 機械加工振動防治 ? 調(diào)整振動系統(tǒng)小剛度主軸的位置 β x2 x2 x1 x1 11 22兩種尾座結(jié)構(gòu) ? 增加切削阻尼 車刀消振棱 ～ 5176。 ， 為再生型顫振 ? 主振頻率 (150Hz)成分上相位差 ψ＝ 176。 ，非再生型顫振 42 機械加工振動診斷技術(shù) ? 診斷參數(shù) —— y 向振動相對于 x 向振動的相位差 耦合型顫振診斷 ? 診斷要領(lǐng) 根據(jù)理論推導(dǎo)： ? 相位差 ψ位于 Ⅰ 、 Ⅱ 象限，非耦合型顫振 ? 相位差 ψ位于 Ⅲ 、 Ⅳ 象限，為耦合型顫振 ? 相位差測量與計算 ? 相位差 ψ可通過求取振動信號 x(t) 與 y(t) 的互功率譜密度函數(shù)Sxy(ω)在主振頻率成分上的相位值獲得 43 機械加工振動診斷技術(shù) ? 工作條件與測試裝置 診斷實例 ? 工作條件 —— C6140車床車電機軸 ， 長度 800mm， 最大直徑 50mm， YT15車刀 ， 主偏角 45176。 ，有再生型顫振 ? 相位差 ψ位于 Ⅲ 、 Ⅳ 象限，即 180176。 （ 1－ Jω ） 為控制 ψ測量誤差，需采用頻率細化技術(shù) ? 診斷要領(lǐng) ? 相位差 ψ位于 Ⅰ 、 Ⅱ 象限，即 0176。 若相同 ， 可確定為強迫振動 ? 空運轉(zhuǎn)試驗 、 查找機內(nèi)振源 —— 機床按加工參數(shù)運轉(zhuǎn) （ 不加工 ）， 拾取信號進行頻譜分析 ， 并與加工時振動頻率比較 。 此時 ， 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 ， 振動能夠維持 。 當(dāng)干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時 ， 產(chǎn)生共振 ? 相角特征： 強迫振動位移的變化在相位上滯后干擾力一個 φ角 ， 其值與系統(tǒng)的動態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān) 強迫振動的特征 ? 機外：振源均通過地基把振動傳給機床 ? 機內(nèi)： 1） 回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡 2） 機床傳動件的制造誤差和缺陷 3） 切削過程中的沖擊 35 機械加工中的自激振動 自激振動的概念 ? 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 ? 自激振動過程可用傳遞函數(shù)概念說明 ? 自激振動是一種不衰減振動 ? 自激振動的頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率 ? 自激振動能否產(chǎn)生及振幅的大小取決于振動系統(tǒng)在每一個周期內(nèi)獲得和消耗的能量對比情況 自激振動系統(tǒng)能量關(guān)系 A B C 能量E Q E－ E＋ 0 振幅 電動機 (能源 ) 交變切削力 F(t) 振動位移X(t) 自激振動閉環(huán)系統(tǒng) 機床振動系統(tǒng) （彈性環(huán)節(jié)） 調(diào)節(jié)系統(tǒng) （切削過程） 自激振動的特征 36 機械加工中的自激振動 ? 再生原理 自激振動機理 再生自激振動原理圖 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： ? 切削過程中由于偶然干擾 ， 使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振動并在加工表面上留下振紋。 ? 由于系統(tǒng)中存在阻尼 ， 自由振動將逐漸衰弱 ， 對加工影響不大 。 ,rε=,工件： 45鋼切削條件： 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 =切削加工 ? 工件材料 27 表面金屬殘余應(yīng)力 ? 低速（ 6～ 20m/min） —— 殘余拉伸應(yīng)力（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用） ? 中速（ 200～ 250m/min） —— 殘余壓縮應(yīng)力 ? 高速（ 500～ 850m/min） —— 殘余壓縮應(yīng)力（金相組織變化起主導(dǎo)作用） ? 18CrNiMoA車削殘余應(yīng)力 切削速度對殘余應(yīng)力的影響 28 表面金屬殘余應(yīng)力 ? 刀具影響 ? 前角 +→－ ， 殘余拉應(yīng)力 ↓ ? 刀具磨損 ↑→殘余應(yīng)力 ↑ 29 表面金屬殘余應(yīng)力 最終工序加工方法選擇 ? 交變載荷 —— 選壓應(yīng)力 ? 滑動摩擦 —— 拉應(yīng)力抗機械磨損 ? 滾動摩擦 —— 壓應(yīng)力有利 a） b） 應(yīng)力分布 a）滑動摩擦 b）滾動
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