【正文】 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施用于鏜刀桿的動(dòng)力吸振器 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量謝謝觀看 /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。 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施沖擊式吸振器 1－自由質(zhì)量 2－彈簧 3－螺釘 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量減振裝置 —— 當(dāng)無法從根本上消除產(chǎn)生切削振動(dòng)的條件，又無法有效提高工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性時(shí)，可采用消振、減振裝置。 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施1— 飛輪；2— 摩擦盤；3— 摩擦墊；4— 螺母；5— 彈簧摩擦減振器 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量減振裝置 —— 當(dāng)無法從根本上消除產(chǎn)生切削振動(dòng)的條件，又無法有效提高工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性時(shí)，可采用消振、減振裝置。 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施阻尼減振器 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量減振裝置 —— 當(dāng)無法從根本上消除產(chǎn)生切削振動(dòng)的條件，又無法有效提高工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性時(shí)，可采用消振、減振裝置。 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量減振裝置 —— 當(dāng)無法從根本上消除產(chǎn)生切削振動(dòng)的條件，又無法有效提高工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性時(shí)，可采用消振、減振裝置。合理調(diào)整它們之間的關(guān)系，就可以有效地提高系統(tǒng)的抗振性，抑制自激振動(dòng)。v =30～ 70m/min→ 自振 ↑?振型耦合模型至少要有兩個(gè)自由度的振動(dòng)系統(tǒng) 。因此，振動(dòng)得以維持。當(dāng)?shù)都芟到y(tǒng)以 ω的頻率振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量 m在 x x2兩個(gè)方向上以不同的振幅和相位進(jìn)行振動(dòng)，其合成運(yùn)動(dòng)軌跡近似橢圓 E。振型耦合顫振原理 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量m，相互垂直的等效剛度系數(shù)分別為 k k2（設(shè) k1振型耦合顫振原理工件刀具f縱車方牙螺紋外表面 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)自由度的耦合振動(dòng)模型兩個(gè)自由度振型耦合顫振動(dòng)力學(xué)模型：設(shè) 當(dāng)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(yīng)該產(chǎn)生顫振。重迭系數(shù)對(duì)再生顫振的影響 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量B— 切削寬度，Bf )Bμ重迭系數(shù)越大，由前一次波紋激發(fā)的動(dòng)態(tài)力影響越大。μ=0，無重迭切削，不可能發(fā)生再生顫振。橫向切削 0＜ μ＜ 1? 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量?y比 y0滯后一個(gè)相位角 Φ，正功＞負(fù)功，有能量輸入系統(tǒng)補(bǔ)償阻尼對(duì)能量的消耗，產(chǎn)生自激振動(dòng)。l圖 b):圖 a)： y比 y0超前一個(gè)相位角 Φ，使刀具在切入工件的半個(gè)周期中平均切削厚度比切出時(shí)大，平均切削力也大，切削力對(duì)系統(tǒng)做的正功小于負(fù)功，正功＜負(fù)功，振動(dòng)消失。刀具切入工件時(shí)，切削力做正功，切出工件時(shí)做負(fù)功。y表示后次切削的表面y0表示前次切削的表面 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量切削模型：將這種 由于切削厚度的變化而引起的自激振動(dòng) ，稱為 刀架系統(tǒng)因此產(chǎn)生了一次自由振動(dòng)，并在被加工表面留下相應(yīng)的振紋。振動(dòng)，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)；故振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動(dòng)的基本條件是：W 振出 W 振入或 FP振出 FP振入產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量再生顫振原理如圖所示，車刀只做橫向進(jìn)給。W 振入 +W 摩阻（振入） 時(shí)，系統(tǒng)為振幅遞增的自激產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量① W 振出 =W 振入 +因此，刀架系統(tǒng)也不會(huì)有自激振動(dòng)產(chǎn)生。刀具切出，其運(yùn)動(dòng)方向與背向力方向相同，作正功；即振動(dòng)系統(tǒng)要吸收能量 W 振出 ；產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量（ 1）當(dāng) W 振出 W 振入 時(shí)，由于刀架振動(dòng)系統(tǒng)吸收的能量小于消耗的能量，故不會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)。產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量對(duì)上述振動(dòng)系統(tǒng)而言， 背向力 Fp是外力， Fp對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)作功 如圖所示。刀架振動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)還有 F彈 作用在它上面。如圖所示為單自由度機(jī)械加工振動(dòng)模型。振出：吸收能量EA1 A0 A2 AEE+振入：消耗能量； 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量自激振動(dòng)的頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率，即顫振頻率取決于振動(dòng)系統(tǒng)的固有特性。自由振動(dòng)受阻尼作用將迅速衰減，而自激振動(dòng)不會(huì)因阻尼存在而衰減。 機(jī)械加工中的自激振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量自激振動(dòng)： 機(jī)械加工過程中，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(dòng)，稱為 自激振動(dòng) ；在金屬切削過程中的自激振動(dòng)一般稱為 切削顫振 ，簡(jiǎn)稱 顫振 。因此通常將自激振動(dòng)看成是由振動(dòng)系統(tǒng)（工藝系統(tǒng)）和調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過程）兩個(gè)環(huán)節(jié)組成的一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量在實(shí)際加工過程中，由于偶然的外界干擾（如工件材料硬度不均、加工余量有變化等），會(huì)使切削力發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動(dòng)。 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 如果已經(jīng)確認(rèn)機(jī)械加工過程中發(fā)生了強(qiáng)迫振動(dòng)，就要設(shè)法查找振源，以便去除振源或減小振源對(duì)加工過程的影響。振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)剛度當(dāng)系統(tǒng)在周期性動(dòng)載荷作用下，交變力的幅值與振幅（動(dòng)態(tài)位移）之比稱為系統(tǒng)的動(dòng)剛度。② 頻率比 λ的影響動(dòng)態(tài)放大系數(shù)：強(qiáng)迫振動(dòng)的特征 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量幅 — 頻曲線強(qiáng)迫振動(dòng)的特征 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量 靜剛度 k=F0/A0是工藝系統(tǒng)本身的屬性，在線性范圍內(nèi)，可以認(rèn)為它與外載荷無關(guān)，動(dòng)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 ζ有關(guān)。λ區(qū)域稱為共振區(qū)，在該區(qū)增大阻尼 → 共振 ↓Ⅲ ）當(dāng) λ1時(shí)， Ⅱ ）當(dāng) λ→激振力的影響： A0=F0/k強(qiáng)迫振動(dòng)的特征 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量Ⅰ ）當(dāng) λ→0 時(shí)， η→1 ， 3）強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值既與激振力的幅值有關(guān)，又與工藝系統(tǒng)的特性有關(guān)。A0— 系統(tǒng)在靜力 F0作用下的靜位移 (m)k— 系統(tǒng)的靜剛度 (N/m)；λ— 頻率比， λ＝ ω/ω0ζ— 阻尼比，δc— 臨界阻尼系數(shù)，動(dòng)力學(xué)模型的建立 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量1）強(qiáng)迫振動(dòng)是由周期性激振力引起的，不會(huì)被阻尼衰減掉，振動(dòng)本身也不能使激振力變化。—tA— 強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值；經(jīng)過一段時(shí)間后，衰減振動(dòng)會(huì)很快衰減掉了，而強(qiáng)迫振動(dòng)則持續(xù)下去，形成振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過程。 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立微分方程：式中 α — 衰減系數(shù)，ω 0— 系統(tǒng)無阻尼振動(dòng)時(shí)的固有頻率，ω — 激振力頻率 該式是一個(gè)二階常系數(shù)線性非齊次微分方程。強(qiáng)迫振動(dòng) 的振源? 系統(tǒng)外部的周期性干擾力? 旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心? 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷? 切削過程的間隙特性 l 機(jī)床電機(jī)的振動(dòng)l 機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)件不平衡引起的振動(dòng)l 機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷引起的振動(dòng)，如齒輪的側(cè)隙、皮帶張緊力的變化等l 切削過程中的沖擊引起的振動(dòng)l 往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力引起的振動(dòng) 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量?jī)?nèi)圓磨削振動(dòng)系統(tǒng) a) 模型示意圖 b）動(dòng)力學(xué)模型 c）受力圖動(dòng)力學(xué)模型的建立 機(jī)械加工中的 強(qiáng) 迫振 動(dòng) 及其控制措施 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型的建立幾點(diǎn)假設(shè)：1）（ a）只有質(zhì)量、沒有彈性的集中質(zhì)量，（ b）只有彈性、沒有質(zhì)量的集中彈簧；2）阻尼力在線性范圍內(nèi)，即： (占 65%) 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施 機(jī)械加工中的振 動(dòng) 及其分 類第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量按工藝系統(tǒng)的自由度數(shù)量分：l 單自由度系統(tǒng)振動(dòng)：用一個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)就可以確定的振動(dòng)；l 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)：用多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)才能確定的振動(dòng)； 機(jī)械加工中的振 動(dòng) 及其分 類 機(jī)械加工中的振動(dòng)及其控制措施第 5章 機(jī)械加工表面質(zhì)量強(qiáng)迫振動(dòng)的振源有來自機(jī)床內(nèi)部的 機(jī)內(nèi)振源 和來自機(jī)床外部的 機(jī)外振源 兩大類。 (占 30%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動(dòng)，稱為自激振動(dòng)。 (占 5%)系統(tǒng)在周期性激振力 (干擾力 )持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，