【正文】 何謂加工硬化和殘余應(yīng)力？常用何種指標(biāo)衡量？如何控制？ 什么是磨削燒傷？如何控制？ 什么是機(jī)械加工的受迫振動？它有什么特點(diǎn)？如何消除和控制？ 可采取哪些措施控制加工表面質(zhì)量？ 思考題 返回目錄 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。但是采用強(qiáng)化工藝時(shí)不能造成過度硬化，過度硬化會引起顯微裂紋和材料剝落，帶來不良后果。由于切削速度低、磨削壓強(qiáng)小，所以加工時(shí)產(chǎn)生很少的熱量，不會產(chǎn)生燒傷，并可使表面具有殘余壓應(yīng)力。因此常用無進(jìn)給磨削完成精磨加工的最后幾次走刀，以提高工件表面質(zhì)量。 磨削過程中的砂輪速度、工件速度及軸向進(jìn)給量均對表面粗糙度有較大影響，在磨削過程中應(yīng)根據(jù)表面粗糙度要求合理選擇。為防止工件燒傷，只能采用很小的磨削深度，且需要時(shí)間很長的空走刀，使磨削效率下降。要獲得較細(xì)的表面粗糙度，應(yīng)選擇磨粒號較大的砂輪。而磨削表面的粗糙度大小和是否產(chǎn)生磨削燒傷主要受磨削參數(shù)的影響，要獲得高的表面質(zhì)量，必須合理控制磨削參數(shù)。 一、控制磨削參數(shù) 由于磨削加工可獲得較低的表面粗糙度值，是常用的一種提高表面質(zhì)量的加工方法。 在交變載荷作用下，機(jī)器零件表面上的局部微觀裂紋，會因拉應(yīng)力的作用使原生裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致零件斷裂。因而，要控制加工表面質(zhì)量，零件主要工作表面最終工序加工方法的選擇是至關(guān)重要的。 消除或減弱產(chǎn)生自激振動的條件 ? （ 1） 減小重疊系數(shù) 再生型顫振是由于在有波紋的表面上進(jìn)行切削引起的，如果本轉(zhuǎn)（次）切削根本就不與前轉(zhuǎn) (次 )切削振紋相重疊，就不會發(fā)生再生型顫振。 （ 3）采取隔振措施 使振源產(chǎn)生的部分振動被隔振裝置所隔離或吸收。 （ 2）調(diào)整振源頻率 由強(qiáng)迫振動的特征可知，當(dāng)干擾力的頻率接近系統(tǒng)某一固有頻率時(shí)，就會發(fā)生共振。 消除振動的途徑有三： ? 消除或減弱產(chǎn)生振動的條件 ； ? 改善工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性 ； ? 采用消振減振裝置 。我們將這種由于切削厚度變化效應(yīng)而引起的自激振動稱為 再生型顫振 。此時(shí)切削厚度將發(fā)生波動，因而產(chǎn)生了交變的動態(tài)切削力。 首先來研究車刀作徑向切削的情況，此時(shí)車刀只作橫向進(jìn)給，車刀將完全地在工件前一轉(zhuǎn)切削時(shí)留下的 波紋表面上進(jìn)行切削，如右上圖示。當(dāng)系統(tǒng)振動時(shí)，自由質(zhì)量塊反復(fù)沖擊振動系統(tǒng)，消耗振動的能量，以達(dá)到減振效果。如在機(jī)床主軸系統(tǒng)中附加阻尼減振器，它 相當(dāng)于間隙很大的滑動軸承，通過阻尼套和阻尼間隙中的 粘性油的阻尼作用來減振。常用減振裝置有阻尼減振器和沖擊減振器。工件與刀具的抗振性能成為系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，如加工細(xì)長軸時(shí)，用中心架或跟刀架來提高工件的抗振性能；當(dāng)用細(xì)長刀桿加工孔時(shí)，要采用中間導(dǎo)向支承來提高刀具的抗振性能，等等。 首先是提高機(jī)床的抗振性能。增大進(jìn)給量可使振幅減小，在加工表面粗糙度允許的情況下，可以選取較大的進(jìn)給量以避免自激振動。 （３）合理選擇切削用量 它們表明，選較大的進(jìn)給量和較小的切削深度有利于減小振動。從圖一中可見，在低速或高速切削時(shí)，振動較小。主偏角增大，則垂直于加工表面方向的切削分力減小，故不易產(chǎn)生自振。通常在刀具的主后面上磨出一段后角為負(fù)的窄棱面，如圖所示，這樣可以增大工件和后刀面之間的摩擦阻尼，起到很好的減振效果。適當(dāng)?shù)卦龃笄敖?、主偏角，能減?。疲? ，從而減小振動。前角越大，切削力越小，振幅也越小。 （２）合理選擇刀具幾何參數(shù) 從圖可以看出，當(dāng) κ ｒ＝９０ 176。主要影響因素有切削用量、刀具幾何參數(shù)和切削過程中的阻尼等。對于一般外圓，縱向車削時(shí)， μ ＝０～１，此時(shí)應(yīng)通過改變切削用量和刀具幾何形狀，使 μ 盡量減小，以提高切削的穩(wěn)定性。車螺紋（圖ａ）時(shí)， μ ＝０，工藝系統(tǒng)不會有再生型自激振動產(chǎn)生。重疊系數(shù)值取決于加工方式、刀具的幾何形狀、切削用量等。工藝系統(tǒng)中維持自激振動的能量來自機(jī)床電動機(jī)，電動機(jī)除了供給切除切屑的能量外，還通過切削過程把能量輸給振動系統(tǒng)，使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動運(yùn)動。振動過程本身能引起某種不衰減的周期性變化，而振動系統(tǒng)能通過這種力的變化，從不具備交變特性的能源中周期性的獲得補(bǔ)充能量，從而維持住這個(gè)振動。這一點(diǎn)與強(qiáng)迫振動根本不同，強(qiáng)迫振動的頻率取決于外界干擾力的頻率。 ２．自激振動的特征 與其他類型的振動相比，自激振動有以下特征： （１）機(jī)械加工中的自激振動是在沒有周期性外力（相對于切削過程而言）干擾下所產(chǎn)生的振動運(yùn)動，這一點(diǎn)與強(qiáng)迫振動有原則區(qū)別。 （３）振型藕合自振原理 振動系統(tǒng)實(shí)際上都是多自由度的，圖是一個(gè)二自由度振動系統(tǒng)示意圖。沿著 BDA軌跡退出時(shí)，Ｆ力做正功。 綜上所述，振動 ｙ 滯后于 ｙ０是產(chǎn)生再生顫振的必要條件。圖ｃ中 ｙ中 ｙ 比 ｙ０超前 φ 角，刀具切入的半周期，平均切削厚度比切出時(shí)的大，因此，切削力所做的負(fù)功大于正功，振動逐漸衰減。 設(shè)第ｉ次切削時(shí)刀具與工件間的振紋為 y0，第ｉ＋１次（振紋為 ｙ）就要從已有振紋的表面上切除切屑。 Ｂ－ｆ μ ＝ —— Ｂ 前后兩次走刀完全重疊時(shí)， μ ＝１；無重疊時(shí)， μ ＝０；一般情況 μ 在０～１之間。 外圓磨削時(shí)，設(shè)砂輪寬度為Ｂ，工件每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 ｆ，砂輪前一轉(zhuǎn)的磨削區(qū)和后一轉(zhuǎn)磨削區(qū)有重疊部分，其大小用重疊系數(shù) μ 表示： （２）再生效應(yīng)自振原理 切削或磨削加工時(shí)，后一次走刀和前一次走刀總會有部分重疊。所以，刀具切入工件的半個(gè)周期中，切削力所做的負(fù)功小于刀具切出工件的半個(gè)周期中所做的正功，在一個(gè)振動周期中，便有多余的能量輸入振動系統(tǒng)，從而激起振動。 在穩(wěn)定切削時(shí)，工件表面的線速度為 Vc，則刀具和切屑的相對滑動速度為 V1＝ Vc／ ζ ， 為切屑收縮系數(shù)。 圖所示為車削加工的簡化振動模型。徑向切削分力主要取決于切屑與刀具相對運(yùn)動所產(chǎn)生的摩擦力。 （１）負(fù)摩擦自振原理 在切削塑性材料時(shí)，由切削原理可知，徑向切削分力 Fy開始隨切削速度 Vc的增加而增大，自某一速度開始，又隨切削速度的增加而下降。如果工藝系統(tǒng)不存在自激振動的條件，這種偶然性的外界干擾，將因工藝系統(tǒng)存在阻尼而使振動運(yùn)動逐漸衰減。但是，在實(shí)際加工過程中，偶然的外界干擾（如工件材料硬度不均、加工余量有變化等）總是存在的，這種偶然性外界干擾所產(chǎn)生的切削力的變化，作用在機(jī)床系統(tǒng)上，會使系統(tǒng)產(chǎn)生振動運(yùn)動。自激振動系統(tǒng)維持穩(wěn)定振動的條件為在一個(gè)振動周期內(nèi)，從能源機(jī)構(gòu)經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸入到振動系統(tǒng)的能量，等于系統(tǒng)阻尼所消耗的能量。 既然沒有周期性外力的作用，那么激發(fā)自激振動的交變力是怎樣產(chǎn)生的呢？用傳遞函數(shù)的概念來分析，機(jī)床加工系統(tǒng)是一個(gè)由振動系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成的閉環(huán)系統(tǒng)（如圖所示）。 三、機(jī)械加工過程中的自激振動 機(jī)械加工中在沒有周期性外力（相對于切削過程而言）作用下，由