【正文】 動力式減振器： 用彈性元件把一個附加質量塊連接到振動系統(tǒng)中，利用附加質量的動力作用，使彈性元件加在系統(tǒng)上的力和系統(tǒng)的激振力相抵消。 沖擊減振器： 由一個與振動系統(tǒng)剛性聯(lián)結的殼體和一個在體內可自由沖擊的質量組成 ， 當系統(tǒng)振動時 ， 由于質量反復地沖擊殼體消耗了振動的能量 ， 因而可顯著消振 。 摩擦減振器： 利用摩擦阻尼消耗振動能量。 阻尼減振器： 利用固體或液體的摩擦阻尼來消耗振動的能量，實現(xiàn)減振。 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。 振型耦合顫振原理 機械加工中的自激振動及其控制措施 A C B D E 機械加工中的振動及其控制措施 第 5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(jù)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)。 振型耦合顫振原理 工件 刀具 f 縱車方牙螺紋外表面 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 兩個自由度的耦合振動模型 兩個自由度振型耦合顫振動力學模型：設 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 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5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。 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 ? 一般 0＜ μ＜ 1，徑向切入 μ=1（切槽、鉆、端銑等） ? 橫向切削 0＜ μ＜ 1 ? 車方牙螺紋， μ=0，無重迭切削，不可能發(fā)生再生顫振。 ? 圖 c): y比 y0滯后一個相位角 Φ，正功＞負功，有能量輸入系統(tǒng)補償阻尼對能量的消耗，產生自激振動。 再生顫振產生的條件 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 ? 圖 a)： y比 y0超前一個相位角 Φ，使刀具在切入工件的半個周期中平均切削厚度比切出時大，平均切削力也大，切削力對系統(tǒng)做的正功小于負功，正功＜負功，振動消失。 將這種 由于切削厚度的變化而引起的自激振動 ， 稱為 “ 再生顫振 ” 。 刀架系統(tǒng)因此產生了一次自由振動 ，并在被加工表面留下相應的振紋 。 產生自激振動的條件 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 ① W振出 =W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； ② W振出 ＞ W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)為振幅遞增的自激 振動，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； ③ W振出 ＜ W振入 + W摩阻（振入） 時，系統(tǒng)為振幅遞減的自激 振動，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動； 故振動系統(tǒng)產生自激振動的基本條件是： W振出 W振入 或 FP振出 FP振入 產生自激振動的條件 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 再生顫振原理 如圖所示 ， 車刀只做橫向進給 。因此，刀架系統(tǒng)也不會有自激振動產生。 刀具切入 ， 其運動方向與背向力方向相反 ， 作負功；即振動系統(tǒng)要消耗能量 W振入 ； 刀具切出 ， 其運動方向與背向力方向相同 ， 作正功；即振動系統(tǒng)要吸收能量 W振出 ； 產生自激振動的條件 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 （ 1）當 W振出 W振入 時，由于刀架振動系統(tǒng)吸收的能量小于消耗的能量，故不會產生自激振動。 y越大 ， F彈 也越大 ，當 Fp=F彈 時 ， 刀架的振動停止 。 在背向力 Fp作用下 ， 刀具作切入 、 切出運動 （ 振動 ） 。 振出：吸收能量 E A1 A0 A2 A E E+ 振入：消耗能量； 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 如圖所示為單自由度機械加工振動模型 。 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。 自由振動受阻尼作用將迅速衰 減，而自激振動不會因阻尼 存在而衰減。 機械加工中的自激振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5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 。因此通常將自激振動看成是由振動系統(tǒng)（工藝系統(tǒng)）和調節(jié)系統(tǒng)（切削過程）兩個環(huán)節(jié)組成的一個閉環(huán)系統(tǒng)。 機械加工中的強迫振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 在實際加工過程中，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），會使切削力發(fā)生變化，從而使工藝系統(tǒng)產生自由振動。 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 如果已經(jīng)確認機械加工過程中發(fā)生了強迫振動，就要設法查找振源，以便去除振源或減小振源對加工過程的影響。 振動系統(tǒng)的動剛度 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/ ???? ???? AA② 頻率比 λ的影響 動態(tài)放大系數(shù)： 2220222220 )2()1(4)( ??????? ?????? AfA強迫振動的特征 機械加工中的強迫振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 幅 — 頻曲線 強迫振動的特征 機械加工中的強迫振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 2220 )2()1( ??? ???? kAFkd 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 ζ有關。 ① 激振力的影響： A0=F0/k 強迫振動的特征 2220222220 )2()1(4)( ??????? ?????? AfA 機械加工中的強迫振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5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(jīng)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 ?? 機械加工中的強迫振動及其控制措施 機械加工中的振動及其控制措施 第 5章 機械加工表面質量 根據(jù)牛頓運動規(guī)律建立微分方程： tFkxxcxm ?si n0??? ???式中 α — 衰減系數(shù)， m2?? ?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。 （ 1） 磷粉探傷 （ 2）超聲波探傷 （ 3）渦流探傷法 （ 4）聲發(fā)射檢測 （ 5）顯微分析法 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5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。 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5章 機械加工表面質量 5. 裂紋的測定 如果表面經(jīng)過精加工，可能用肉眼就能發(fā)現(xiàn)，也可用滲透法看出。 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5章 機械加工表面質量 4. 殘余應力的測定 （ 3）機械法 這種方法的原理是根據(jù)變形量來計算殘余應力的大小，只能測量第一類殘余應力，是實驗室常用的定量測試方法。 3）干涉線變暗；由于工件冷作硬化產生的殘余應力。在試件上照下光譜圖，與銀箔 X光譜圖進行比較： 1）干涉線由虛線變?yōu)閷嵕€；工件由于受力、熱作用產生塑性變形的整體內應力。 所用腐蝕劑，對鋼來說是弱堿溶液，對黃銅、錫青銅來說是銨、汞鹽。從裂紋出現(xiàn)的時間，可定性的估計殘余應力的大小。 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5章 機械加工表面質量 4. 殘余應力的測定 （ 1）物理化學法 將有殘余應力的試件放人相應的腐蝕劑中，表面就會產生裂紋。具體方法同上。 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5章 機械加工表面質量 2. 冷作硬化的測定 4）脆性涂料法 5）激光全息法 6）再結晶法 表面質量的檢查 控制加工表面質量的途徑 第 5章 機械加工表面質量 3. 金相組織變化的測定 (1)氧化膜法 磨削燒傷時，表面形成氧化膜，隨著燒傷時的溫不同，呈現(xiàn)不同顏色，從而可看出其燒程度。 c、 當硬化層很薄時，可在斜切面上測量顯微硬度