【正文】 設砂輪寬度為 B，工件進給量為 f，工件前后相鄰兩轉(zhuǎn)的磨削區(qū)有重疊部分，其大小用重疊系數(shù)表示： 正交切削時： 重疊系數(shù)越小，越不容易產(chǎn)生再生顫振 。當工件轉(zhuǎn)至下一轉(zhuǎn)時，由于切 削到重疊部分的振紋使切削厚度發(fā)生變化，從而引起切削力的周期改變，使刀具產(chǎn)生振動，在加工表面留下新的振紋；這個振紋又影響到下一轉(zhuǎn)的切削，從而引起持續(xù)的再生顫振。 1．再生原理 2．振型耦合原理 3．負摩擦原理 4. 切削力滯后原理 ???下面扼要介紹幾種比較公認的學說。如果吸收能量大于消耗能量，則振動會不斷加強；如果吸收能量小于消耗能量．則振動將不斷衰減而被抑制。 3)自激振動能否產(chǎn)生和維持取決于每個振動周期內(nèi)攝入和消耗的能量。 沒有周期性外力，激發(fā)自激振動的交變力是怎樣產(chǎn)生的？ 自激振動的特性 1)自激振動的頻率等于或接近系統(tǒng)的固有頻率 ，即由系統(tǒng)本身的參數(shù)所決定。 三、自激振動 切削加工時，在沒有周期性外力作用的情況下，有時 刀具與工件之間 也可能產(chǎn)生強烈的相對振動，并在工件的加工表面上殘留明顯的、有規(guī)律的振紋。 (4)切削過程的間歇性 ???????????強迫振動的特征 ? 1）干擾力：強迫振動是在外界周期性干擾力作用下產(chǎn)生的，但振動本身并不能引起干擾力的變化。 (2)高速回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡引起的振動 如砂輪、齒輪、電動機轉(zhuǎn)子、帶輪、聯(lián)鈾器等旋轉(zhuǎn)件不平衡產(chǎn)生離心力而引起強迫振動。 1．強迫振動產(chǎn)生的原因 強迫振動是由于機床外部和內(nèi)部振源的激振力所引發(fā)的振動。 (4)振動噪聲污染工作環(huán)境 由于高頻振動會發(fā)出刺耳的尖叫聲，造成噪聲污染，危害操作者的身心健康。 (2)影響生產(chǎn)率 為了避免發(fā)生振動或減小振動，有時不得不降低切削用量，從而限制和影響生產(chǎn)率的提高。 外界 ? 在 — 定條件下，由 振動系統(tǒng)本身 產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的一種穩(wěn)定的周期性振動稱為自激振動。 由于系統(tǒng)中總存在阻尼 特點 ?產(chǎn)生原因 本節(jié)主要討論機械加工過程中強迫振動和自激振動的規(guī)律 。 1．自由振動 在切削過程中，加工材料硬度不均或工件表面有缺陷，都會引起自由振動，但由于阻尼作用，振動將迅速減弱，因而對機械加工影響不大。 應用 167。加工后的工件表面層具有 殘余壓應力，提高了工件的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。 液體磨料強化是利用液體和磨料的混合物強化工件表面的方法。 功效 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％。 2．滾壓加工 利用淬硬的滾壓工具 (滾輪或滾珠 )在常溫下對工件表面施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，工件表面上原有的波峰被填充到相鄰的波谷中，以減小表面粗糙度值，并使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應力，從而提高零件的承裁能力和疲勞強度。 應用 噴九加工主要用于強化形狀復雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。 珠丸 (直徑為～ 4mm) 高速 (35～ 50 m/s)打擊被加工零件表面 使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應力 方法概要 噴九加工主要用于強化形狀復雜的零件，如齒輪、連桿、曲軸等。珠丸可以是鑄鐵或砂石，鋼丸更好。這種方法工藝簡單、成本低廉，應用廣泛。 (二 )表面強化工藝 由前述可知，表面質(zhì)量尤其是表面層的物理力學性能，對零件的使用性能及壽命影響很大，如果最終工序不能保證零件表面獲得預期的表面質(zhì)量要求，則可在工藝過程中增設表面強化工序，以改善表面性能。 滾動磨損的決定性因素 是表面層下深 h處的最大拉應力。 改善措施 3．滾動磨損 指的是兩個零件作相對滾動，滾動面將逐漸磨損的現(xiàn)象。 滑動摩擦工作應力分布如圖所示。 滑動磨損機理 粘接磨損 擴散磨損 化學磨損 ???? 從提高零件抵抗滑動摩擦引起的磨損考慮，最終工序應選擇能在加工表面產(chǎn)生殘余拉應力的加工方法。 從提高零件抵抗疲勞破壞的角度考慮，最終工序應選擇能在加工表面產(chǎn)生殘余壓應力的加工方法。 (一 )零件破壞形式和最終工序的選擇 一般來說， 零件表面殘余應力的數(shù)值及性質(zhì)主要取決于零件最終工序加工方法的選擇 。因為不同的金屬組織，它們的密度不同，因而引起的殘余應力。表面層金屬比容增大，體積膨脹，與它相連的里層金屬的阻止其體積膨脹； 里層產(chǎn)生殘余拉應力 表面層產(chǎn)生殘余壓應力 結果： (2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應力 磨削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應力也越大，有時甚至產(chǎn)生裂紋。 表面層殘余應力產(chǎn)生的原因 ???(1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應力 當?shù)毒邚谋患庸け砻嫔先コ饘贂r，由于后刀面的擠、壓和摩擦作用，加大了表面層伸長的塑性變形，表面層的伸長變形受到基體金屬的限制，也在表面層產(chǎn)生了殘余壓應力。 ??? 三、表面層的殘余應力 (1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應力 (2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應力 (3)金相組織變化引起的殘余應力 （一）表面層殘余應力及其產(chǎn)生的原因 表面層殘余應力 機械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產(chǎn)生互相平衡的彈性力。 (4)冷卻條件 磨削時，一般冷卻效果較差，由于高速旋轉(zhuǎn)的砂輪表面上產(chǎn)生強大氣流層，實際上沒有多少切削液能進入磨削區(qū)。 砂輪結合劑最好采用具有一定彈性的材料， 如樹脂、橡膠等。 ?在磨削時易產(chǎn)生燒傷 軟砂輪較好 ，對于硬度太高的砂輪，鈍化砂粒不易脫落，容易產(chǎn)生燒傷。 解決辦法： (2)工件材料 工件材料對磨削區(qū)溫度的影響主要取決于它的硬度、強度、韌性和熱導性。 (1)合理選擇磨削用量 但： 磨削深度 ↓， 生產(chǎn)率 ↓； 工件縱向進給量和工件速度 ↑， 表面粗糙度值 ↑。 為減輕燒傷而同時又保持高的生產(chǎn)率、一般選用較大的工件速度和較小的磨削深度。 磨淬火鋼時，在工件表面層上形成的瞬時高溫將使表面金屬產(chǎn)生以下三種金相組織變化： 影響磨削燒傷的因素及其改善措施 盡可能減少磨削熱的產(chǎn)生； 改善冷卻條件，盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入工件。 3)當工件表面層溫度超過相變溫度，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、如果這時無切削液，則表面硬度急劇下降，工件表層被退火，這種現(xiàn)象稱為 退火燒傷 。 2)當工件表面層溫度超過相變溫度，如果這時有充分的切削液，則表面層將急冷形成二次淬火馬氏體，硬度比回火馬氏體高，但很薄，只有幾微米厚。 1)如果工件表面層溫度未超過相變溫度。對于一般切削加工而言，溫度還不會上升到如此程度。 這種現(xiàn)象稱為 磨削燒傷 。 因此，金屬在加工過程中最后的加工硬化，取決于硬化速度與軟化速度的比率。 一、表面層的加工硬化 1．加工硬化的產(chǎn)生 硬化 軟化 ? 機械加工過程中，工件表面后金屬受切削力作用，產(chǎn)生強烈的塑性變形、使金屬的晶格扭曲，晶粒被拉長、纖維化甚至破碎而引起的表面層的強度和硬度增加，塑性降低，物理性能（如密度、導電性、導熱性等）也有所變化。 影響零件表面層物理力學性能的因素及其改善措施 加工表面除受力變形外，還受到機械加工中產(chǎn)生的切削熱的影響。 減少加工表面的表面粗糙度的其它方法 ? 由于受到切削力和切削熱的作用，表層金屬的力學物理性能會發(fā)生很大的變化。采用切削液可以降低磨削區(qū)溫度，減少燒傷，沖去脫落的砂粒和切屑，以免劃傷工件，從而降低表面粗糙度度值。 除了從上述幾個方面考慮采取措施外，還可從加工方法上著手改善，如用 研磨、珩磨、超精加工、拋光 等。 (2)與工件材質(zhì)有關的因素 包括材料的硬度、塑性、導熱性等。 與這兩者有密切關系 鋁、銅合金等軟材料易堵塞砂輪，比較難磨。 越小，修出的微刃越多，等高性越好，粗糙度值低。 砂輪的粒度越細，則砂輪單位面積上的磨粒數(shù)越多，磨削表面的刻痕越細，表面粗糙度值越??；但較度過細，砂輪易堵塞，使表面組糙度值增大，同時還易產(chǎn)生波紋和引起燒傷。 影響磨削加工表面粗糙度的因素 ?粒度 ↓→Ra↓ ? 金剛石筆鋒利 ↑，修正導程、徑向進給量 ↓→ Ra↓ ?磨粒等高性 ↑→Ra↓ ?硬度 ↑→鈍化磨粒脫落 ↓→ Ra↑ ?硬度 ↓→磨粒脫落 ↑→Ra↑ ?硬度合適、自勵性好 ↑→Ra↓ ?太硬、太軟、韌性、導熱性差↑→ Ra↓ 砂輪粒度 工件材料性質(zhì) 砂輪修正 磨削用量 砂輪硬度 ?砂輪 V↑→ Ra↓ ?ap、工件 V↑→ 塑變 ↑→ Ra↑ ?粗磨 ap↑→生產(chǎn)率 ↑ ?精磨 ap↓→ Ra↓(ap=0光磨 ) 第一類是與磨削砂輪有關的因素 第二類是與工件材質(zhì)有關的因素 第三類是與加工條件有關的因素 影響表面粗糙度的因素 ??? 砂輪太硬，磨粒磨損后不易脫落，使工件表面受到強烈的摩擦和擠壓，增加了塑性變形，表面粗糙度值增大，同時還容易引起燒傷； 砂輪太軟，磨粒易脫落，磨削作用減弱，也會增大表面粗糙度值。 （ 3）砂輪粒度與硬度 ?磨粒太細，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導熱情況不好，還會燒傷工件表面。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時的高溫更加劇了塑性變形，故表面粗糙度值增大。 磨削用量對表面粗糙度的影響 砂輪的速度 ↑ ，單位時間內(nèi)的磨削量 ↑ ，粗糙度 ↓ ； 工件的速度 ↑ ，單位時間內(nèi)的磨削量 ↓ ，粗糙度 ↑ ； 砂輪縱向進給速度 ↑ ，每部位重復磨削次數(shù) ↑ ，粗糙度 ↓。 （ 3）磨削用量 （ 2）砂輪修整 砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃（ 圖 4－ 47）。 工件的轉(zhuǎn)速增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大 。 （ 1）砂輪的磨粒 ?砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。 磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細，刃口的等高性越好。 （ 3）進給量的影響 減小進給量 f固然可以減小表面粗糙度值，但 進給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢。 此外，切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越小 選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表面粗糙度 。 ? 脆性材料：加工脆性材料時，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。 一、切削加工表面粗糙度 幾何因素 ?刀尖圓弧半徑 rε ?主偏角 kr、副偏角 kr′ ?進給量 f（圖 4－ 40） H=f/(cotκr+cotκr′) H=f 2/(8rε) 物理力學因素 （ 1）工件材料的影響 ?韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。 ?????表面殘余應力的影響 表面質(zhì)量對零件使用性能的影響 零件表面質(zhì)量 粗糙度太大、太小都不耐磨 適度冷硬能提高耐磨性 對疲勞強度的影響 對耐磨性影響 對耐腐蝕性能的影響 對配合質(zhì)量的影響 粗糙度越大，疲勞強度越差 適度冷硬、殘余壓應力能提高疲勞強度 粗糙度越大、配合精度降低 殘余應力越大，配合精度降低 粗糙度越大，耐腐蝕性越差 壓應力提高耐腐蝕性，拉應力反之則降低耐腐蝕性 刀尖圓弧半徑 主偏角 副偏角 進給量 ??? 167。 表面粗糙度的影響 對間隙配合而言，表面粗糙度值太大，會使配合表面很快磨損而增大配合間隙，改變配合性質(zhì)，降低配合精度。 ???零件的耐腐蝕性在很大