【正文】 )之間。 由圖所示的“ 8”字形區(qū)域可知，最適宜的方位角在α=120o~140176。圖 8－ 31 c所示削扁鏜桿的小剛度主軸的方位角α1落在 F與 y方向的夾角 β范圍之外，可減少發(fā)生振型耦合型顫振。理論分析與實驗結果表明，方位角α1（ α1為加工表面法向 y與鏜桿削邊垂線的夾角）對鏜孔系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要影響。合理調整它們之間的關系，就可以有效地提高系統(tǒng)的抗振性，抑制自激振動。試分析這些熱處理工序的作用。粗加工后常有調質、回火。 b、利用自由質量的往復運動，產生沖擊消耗振動的能量。 有固體摩擦阻尼、液體摩擦阻尼、電磁阻尼等。 進給量 f。（ 削扁鏜桿試驗 ） 提高工藝系統(tǒng) 抗振性 合理選擇 切削用量 合理選擇 刀具參數(shù) 采用變速切削 采用減振裝置 合理調整主振模態(tài)剛度比及其組合 ?前角、主偏角 ↑→自振 ↓ ?后角 ↓→自振 ↓；但太小時 →自振 ↑ 抑制再生顫振方法，用于工藝 系統(tǒng)剛性較好的場合。 ? 的必要條件： ? 當 k1＜ k2, 0＜ a1＜ 將容易產生振型耦合自激振動 當 時，系統(tǒng)地動剛度最弱，最易產生振動 ?112???第四章 機械加工表面質量 第四章 機械加工表面質量 第四章 機械加工表面質量 第四章 機械加工表面質量 第四章 機械加工表面質量 抑制自激振動 途徑 ? v =30～ 70m/min→自振 ↑ ? f↓→自振 ↑；保證 Ra時 →f↑ ?提高機床抗振性 ?提高刀具抗振性 （采用消振刀具） ?提高工件安裝剛性 根據振型耦合原理，工藝系統(tǒng) 的振動還受到各振型的剛度比 及其組合的影響。 反之，則不能維持。 若 A→B→C→切入； C→D→A→切出，由于切出時的平均切削厚度大于切入時的平均切削厚度，正功大于負功，在一個振動周期內，有多余的能量輸入振動系統(tǒng)。 47 機械加工中的自激振動與抑制 二、產生自激振動的學說 —— 振型耦合顫振 振型耦合顫振原理 工件 刀具 f 縱車方牙螺紋外表面 第四章 機械加工表面質量 圖 6 兩個自由度的耦合振動模型 a）切削模型 b）動力學模型 圖 6是兩個自由度振型耦合顫振動力學模型 刀具等效質量為 m，相互垂直的等效剛度系數(shù)分別為 k k2（設 k1 k2）剛度低的方向振型為 x1，剛度高的方向振型為 x2。 重迭系數(shù)對再生顫振的影響 二、產生自激振動的學說 —— 再生顫振 47 機械加工中的自激振動與抑制 第四章 機械加工表面質量 當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，則不應該產生顫振。 重迭系數(shù)： 前一次切削工件表面形成的波紋面寬度在相繼的后一次切削的有效寬度中所占的比例，用 μ 表示。 47 機械加工中的自激振動與抑制 再生顫振產生的條件 二、產生自激振動的學說 —— 再生顫振 結論：在再生顫振中，只有當后一轉的振紋的相位滯后于前一轉振紋時才有可能產生再生顫振。 ? 圖 b): y與 y0同相位角， Φ=0,正功 =負功，不產生自激振動。 第四章 機械加工表面質量 圖 3 自由正交切削時再生顫振的產生 47 機械加工中的自激振動與抑制 二、產生自激振動的學說 —— 再生顫振 再生顫振原理 第四章 機械加工表面質量 切削模型： y0表示前次切削的表面 y表示后次切削的表面 刀具切出工件時，切削力做正功，切入工件時做負功。 當工件轉過一轉后， 刀具要在留有振紋的表面上切削，因切削厚度發(fā)生了變化，所以引起了切削力周期性的變化，產生動態(tài)切削力。 在穩(wěn)定的切削過程中，刀架系統(tǒng)因材料的硬點，加工余量不均勻，或其它原因的沖擊等，受到偶然的擾動。 自激振動的頻率接近于系統(tǒng) 的固有頻率，即顫振頻率取 決于振動系統(tǒng)的固有特性。 自激振動由振動系統(tǒng)本身參數(shù) 決定，與強迫振動顯著不同。 第四章 機械加工表面質量 自激振動的原理 第四章 機械加工表面質量 自激振動： 機械加工過程中，在沒有周期性外力作用下，由系統(tǒng)內部激發(fā)反饋產生的周期性振動，稱為 自激振動 ；在金屬切削過程中的自激振動一般稱為 切削顫振 ，簡稱 顫振 。 激勵工藝系統(tǒng)產生振動運動的交變力是由 切削過程本身產生的，而切削過程同時又受工藝系統(tǒng)的振動的控制，工藝系統(tǒng)的振動一旦停止，動態(tài)切削力也就隨之消失。系統(tǒng)的振動必然會引起工件、刀具間的相對位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引起切削力的波動，則使工藝系統(tǒng)產生振動。由強迫振動的特征可知， 強迫振動的頻率總是與干擾力的頻率相等或是它的倍數(shù) ，我們可以根據強迫振動的這個規(guī)律去查找強迫振動的振源。 , 90度 : 4阻尼增大 ,曲線變緩 . 212a r c t a n?????D第四章 機械加工表面質量 減小強迫振動的措施 ? 減小激振力 ? 調整振源頻率 ? 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。 振動系統(tǒng)的動剛度 46 機械加工中的強迫振動與抑制 二、強迫振動的數(shù)學描述及特定 當系統(tǒng)在周期性動載荷作用下，交變力的幅值與振幅（動態(tài)位移）之比稱為系統(tǒng)的動剛度。 2220 )2()1(/1/ ??? DAA ????② 頻率比 λ的影響 強迫振動的特征 46 機械加工中的強迫振動與抑制 二、強迫振動的數(shù)學描述及特定 動態(tài)放大系數(shù)： 第四章 機械加工表面質量 強迫振動的特征 46 機械加工中的強迫振動與抑制 二、強迫振動的數(shù)學描述及特定 幅 — 頻曲線 第四章 機械加工表面質量 2220 )2()1( ?? DkAFkd ???? 靜剛度 k=F0/A0是工藝系統(tǒng)本身的屬性，在線性范圍內，可以認為它與外載荷無關，動剛度 kd除與 k成正比外，還與系統(tǒng)阻尼、頻率比 λ 和阻尼比 D有關。 ① 激振力的影響： A0=F0/k 強迫振動的特征 46 機械加工中的強迫振動與抑制 二、強迫振動的數(shù)學描述及特定 第四章 機械加工表面質量 Ⅰ ）當 λ→0時， η→1， λ~，準靜態(tài)區(qū)，在該區(qū)增加系統(tǒng)靜剛度，可減小振動。 2）強迫振動的振動頻率與外界激振力的頻率相同，而與系統(tǒng)的固有頻率無關。經過一段時間后，衰減振動會很快衰減掉了，而強迫振動則持續(xù)下去，形成振動的穩(wěn)態(tài)過程。 xcR ?? 46 機械加工中的強迫振動與抑制 二、強迫振動的數(shù)學描述及特定 第四章 機械加工表面質量 根據牛頓運動規(guī)律建立微分方程： tFkxxcxm ?s i n0??? ???式中 衰減系數(shù)， mc2??ω 0— 系統(tǒng)無阻尼振動時的固有頻率， mk?20?ω — 激振力頻率 該式是一個二階常系數(shù)線性非齊次微分方程。機外振源甚多，但它們都是通過地基傳給機床的，可通過加設隔振地基來隔離。切削 過程中產生的自激振動也稱為顫振。強迫 振動的穩(wěn)態(tài)過程是諧振動，只要有激 振力存在振動系統(tǒng)就不會被阻尼衰減 掉。由于總存 在阻尼，自由振動將逐漸衰減。為減小加工過程中的振動，有時不得不降低切削用量，使機械加工生產率降低。 第四章 機械加工表面質量 機械加工過程中產生的振動，也和其它的機械振動一樣，按其產生的原因可分為 自由振動 、 強迫振動 和 自激振動 三大類。 液體和磨料在 400~800Pa壓力下，經過噴嘴高速噴出，射向工件表面，借磨粒的沖擊作用，碾壓加工表面，工件表面產生塑性變形，變形層僅為幾十微米。機床主軸運動與進給運動應分離，以保證壓光的表面質量。金剛石壓光用的機床必須是高精度機床，它要求機床剛性好、抗振性好，以免損壞金剛石。 第四章 機械加工表面質量 第四章 機械加工表面質量 44 控制加工表面質量的途徑 三、采用冷壓強化工藝 3. 金剛石壓光 金剛石壓光是一種用金剛石擠壓加工表面的新工藝，國外已在精密儀器制造業(yè)中得到較廣泛的應用。滾壓加工可使表面粗糙度 Ra值從 ~5μm減小到 ~，表面層硬度一般可提高 20%～ 40%，表面層金屬的耐疲勞強度可提高 30%～ 50%。噴丸強化工藝可用來加工各種形狀的零件，加工后零件表面的硬化層深度可達 mm，表面粗糙度值 Ra可由 ，使用壽命可提高幾倍甚至幾十倍。珠丸可以采用鑄鐵、砂石以及鋼鐵制造。但是采用強化工藝時應很好控制工藝參數(shù)，不要造成過度硬化，否則會使表面完全失去塑性性質，甚至引起顯微裂紋和材料剝落，帶來不良的后果。研磨可提高工件的形狀精度及尺寸精度，但不能提高表面位置精度，研磨后工件的尺寸精度可達 ，表面粗糙度可達 ~ 。 第四章 機械加工表面質量 44 控制加工表面質量的途徑 二、光整加工工藝 研磨： 利用研磨工具和工件的相對運動，在研磨劑的作用下，對工件表面進行光整加工的一種加工方法。 珩磨： 利用珩磨工具對工件表面施加一定的壓力，同時珩磨工具還要相對工件完成旋轉和直線往復運動，以去除工件表面的凸峰的一種加工方法。 光整加工工藝方法有珩磨、超精加工、研磨、拋光等 。光整加工工藝所使用的工具都是 浮動連接 ，由加工面自身導向，而相對于工件的定位基準沒有確定的位置，所使用的機床也不需要具有非常精確的成形運動。另一種方法是在磨削過程中連續(xù)測量磨削區(qū)溫度，然后控制磨削參數(shù)。 提高表面質量的工藝途徑大致可以分為兩類：一類是用低效