【正文】 論： 在機械加工過程中， 低頻振動 會引起工件表面產(chǎn)生 表面波度 ， 高頻振動 會引起工件表面生產(chǎn) 表面粗糙度 。 超精研 加工表面粗糙度可達 Rz 濕式研 加研磨劑（磨粒加煤油、機油、 油酸等），以滾動切削為主， Rz 干式研 磨粒固定在研具上，滑動切削， Rz 拋光研 濕式研后進行。 機械拋光 用 帆布、毛氈或皮帶 ，加入 磨料（氧化鉻、氧化鐵等） 也可用配制的拋光研磨膏，在打磨過程中去除金屬層 液體拋光 用含 磨料的磨削液高速噴磨 ，擊平凸峰 拋光 此外，還有電解拋光、化學(xué)拋光等非傳統(tǒng)加工方法。 加工表面變質(zhì)層 一、冷作硬化 冷作硬化（加工硬化） —— 經(jīng)過切削或磨削加工，而不是經(jīng)熱處理所造成的表面硬化現(xiàn)象。 切削層金屬經(jīng)受塑性變形時，切削層以下的一部分金屬也將產(chǎn)生塑性變形；再加上刀具刃口鈍圓半徑的存在，分流點以下的部分未被切下，而是經(jīng)受的擠壓產(chǎn)生了很大的附加塑性變形。 經(jīng)過上述幾次變形， 使得金屬晶格發(fā)生了扭曲，晶格被拉長、破碎，使位錯運動困難， 阻礙了金屬的進一步塑性變形，而使金屬強化，硬度顯著提高。 硬化程度 N 為 式中 H0— 基體的顯微硬度 ， HV H — 硬化層顯微硬度， HV %1000?? HHN硬化層深度 Δhd 是指加工硬化層深入基體的距離，以 μm計 加工表面除了受 切削力 以外，還要受到 切削溫度 的影響，當(dāng) 切削溫度 低于相變點時，表層將被弱化，硬度將降低；若溫度高于時將產(chǎn)生相變。 一、冷作硬化 影響加工硬化的因素及控制措施 材料硬度越低，塑性增大， N 和 Δhd越大 工件方面 切削條件 合理選擇切削用量，可減輕加工硬化 較高的切削速度 vc 和較小的 f 使用性能好的切削液，可減輕加工硬化 刀具方面 （ 1）選擇較大的 γο ， 減少切削變形，使 N 和 Δhd均減小 （ 2）選擇較大的 αο，減少后刀面的摩擦，使加工硬化減小 （ 3）減小刃口鈍圓半徑 rn，減小擠壓摩擦，使硬化層減小 （ 4）后刀面磨損 Vb越大， Δhd 越大；提高刃磨質(zhì)量，減小硬化 二、表面層的殘余應(yīng)力 局部高溫塑性變形 使表層產(chǎn)生 殘余拉應(yīng)力 ， 嚴重時出現(xiàn)裂紋 局部金相組織變化 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織 ， 表層體積欲減小 ， 受到基體拉 伸 ， 產(chǎn)生 殘余拉應(yīng)力 局部冷態(tài)塑性變形 切削時，表層 產(chǎn)生拉伸冷態(tài)塑變形 ，將使表層產(chǎn)生 殘余拉 應(yīng)力 ；反之，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 影響殘余應(yīng)力的因素及控制措施 刀具前角 γ0 由正變?yōu)樨摃r，可使表層殘余拉應(yīng)力逐漸減?。磺敖菫檩^ 大負值且切削用量合適時，可得殘余壓應(yīng)力 刀具后刀面磨損 VB值增大，切削溫度升高，使加工表面呈殘余拉應(yīng)力，同 時使殘余拉應(yīng)力層深度加大 工件材料 塑性越大，切削加工后產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力越大脆性材料的 加工表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力 切削條件 vc增大，熱應(yīng)力為主，使殘余應(yīng)力增大，但深度減小 f 增加， 殘余拉應(yīng)力增大，但壓應(yīng)力將向里層移動 αp 對殘余應(yīng)力的 影響不顯著 ?馬 =， ?珠 =， ?鐵 =， ?奧 = 三、表面層的金相組織變化 （磨削燒傷、裂紋） 磨削工件時，當(dāng)工件表面層溫度達到或超過金屬材料的相變溫度時，表層金屬材料的金相組織將發(fā)生變化，表層顯微硬度也相應(yīng)變化，并伴隨有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微裂紋，同時出現(xiàn)彩色氧化膜，這種現(xiàn)象稱磨削燒傷。 磨削淬火鋼、滲碳鋼及硬質(zhì)合金工件時，常常在垂直于磨削的方向上產(chǎn)生微小 龜裂，嚴重時發(fā)展成龜殼狀微裂紋 。 磨削裂紋的方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，并且與燒傷同時出現(xiàn)。 磨削裂紋 在零件的制造過程中，一方面要設(shè)法 避免裂紋的產(chǎn)生 ，另一方面要采用適宜的檢驗方法 來檢查工件的表面質(zhì)量。） （ 2）提高冷卻效果 采用高壓大流量法 提高冷卻、沖洗效果 安裝帶空氣擋板的噴嘴 使磨削液順利噴注到磨削區(qū) 采用磨削液霧化法或內(nèi)冷卻法 進一步增強冷卻效果 開槽砂輪 （ 3）正確選用砂輪 （ 4）選用新結(jié)構(gòu)和新工藝 正確選用磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度與組織等 改進砂輪修整工藝 四、表面強化工藝 利用表面層的 冷作硬化和殘余壓應(yīng)力 ，提高零件的 抗疲勞強度和使用壽命。主要用于 零件的毛坯表面，如板簧、鉆桿、 連桿、齒輪等 滾壓 滾珠、滾柱滾壓 鋼球擠壓 漲孔 機械加工過程中的振動及其控制 機加中的振動類型 自由振動 5% 切削力突變（切入時），外力沖擊 強迫振動 30% 受周期干擾力（地基、電機、齒輪嚙 合、回轉(zhuǎn)件不平衡、多刃多齒刀具） 自激振動 65% 系統(tǒng)自身引起的交變切削力作用，加 強和維持了自身振動 振動的危害 表面質(zhì)量下降 （振紋） 降低機床、夾具、刀具壽命 （聯(lián)接松動，崩刃、磨損） 限制生產(chǎn)率的提高 （切削用量不能提高） 環(huán)境污染 （噪音） 概述 強迫振源 機外振源 通過地基傳給工藝系統(tǒng) 機內(nèi)振源 電機振動 （ 轉(zhuǎn)子 、 磁力不平衡 ） 回轉(zhuǎn)零件不平衡 （ 卡盤 、 砂輪 、 刀盤 、 工件等 ） 傳動件振動 （ 齒輪嚙合 、 皮帶接頭 、 軸承誤差 ） 往復(fù)件慣性力 （ 牛頭刨滑枕 ） 切削沖擊 （斷續(xù)切削、帶槽工件、材料不均） 強迫振動及其控制 查找振源的方法 工件表面振紋 振動信號分析 車回轉(zhuǎn)零件 刨平面零件 頻譜分析 60nmf ?lvf6010 00?其中： f—— 振動頻率 Hz n—— 主軸轉(zhuǎn)數(shù) rpm m—— 振紋數(shù)，個 v—— 切削速度 m/min l—— 振紋波長 mm 消除和控制強迫振動的措施 減小或消除振源激振力 減小沖擊切削振動 改變機床轉(zhuǎn)速 增加刀具齒數(shù) 減小切削力（用量選擇） 刀具設(shè)計（不等齒距端銑） 回轉(zhuǎn)件靜、動平衡；軸承件的制造裝配 采用隔振裝置吸收振源能量，隔離或減少外界振動對加工的干擾 提高工藝系統(tǒng)動剛度，增加系統(tǒng)阻尼，使系統(tǒng)固有頻率避開共振區(qū) 采用減振器和阻尼器 自激振動及其控制 （ 1）再生自激振動機理 因切削過程中 交變切削力 所產(chǎn)生的自激振動頻率較高，通常又稱 顫振 。 切削過程中的偶然干擾使加工系統(tǒng)產(chǎn)生了振動，并在加工表面上留下振紋。 能量抵消 能量抵消 消耗能量 獲得能量 （ 2）振型耦合自激振動機理 實際生產(chǎn)中 ， 機械加工系統(tǒng)一般是具有不同剛度和阻尼的彈簧系統(tǒng) ，具有不同方向性的各彈簧系統(tǒng)復(fù)合在一起 ， 滿足一定的組合條件就會產(chǎn)生自激振動 ， 這種復(fù)合在一起的自激振動機理稱 振型耦合 自激振動機理 。 刀具切入切出過程中若正功大于負功 ， 使多余能量輸入系統(tǒng) ，則引起自激振動；若正功小于負功 ， 則振動衰減 。 0≤ μ ≤ 1 B fB a???bbd?? （外圓車削） （外圓磨削） 重疊系數(shù)為： 消除或減少自激振動的方法 1）減小重疊系數(shù) μ （ 1）破壞自振條件，提高切削穩(wěn)定性 2） 合理選擇切削用量 增大 f 、 vc， 減小 ap， 避開 振動易發(fā)區(qū) 采用消振棱，增加切削阻尼 4）調(diào)整振動系統(tǒng)低剛度主軸位置 削扁鏜桿 3）合理選擇刀具參數(shù) 加大主偏角 kr 、前角 γ0，減 少切削力； 適當(dāng)減小后角 α 0， 增大摩擦阻尼 車 三角螺紋 和 采用 90186。 （ 2）提高工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性 刮研結(jié)合面，減少連接薄弱環(huán)節(jié)，提高接觸剛度 滾動軸承加預(yù)載 使用 “ 死 ” 頂尖 細長軸加工時采用中心架、跟刀架 鏜孔時鏜桿加鏜套 合理安排主切削力方向，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 反向車削，切削力與系統(tǒng)最大剛度同向 順銑比逆銑極限切削寬度大 提高機床、刀具和工件夾持系統(tǒng)的動剛度 增加加工系統(tǒng)阻尼 材料內(nèi)阻尼 混凝土 鑄鐵 鋼，鑄鐵 加 薄壁封砂 結(jié)合面摩擦阻尼 活動面：調(diào)整間隙，施加預(yù)緊 固定面：加工方法，表面粗糙度、比壓 （ 3）采用阻尼減振裝置 利用摩擦阻尼消耗振動能量 （ 摩擦減振器 ） 利用沖擊質(zhì)量消耗振動能量 （ 沖擊減振器 ） 機械加工陳明君 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第 5章 利用附加質(zhì)量隨系統(tǒng)振動平衡干擾力以減振 （動力減振器） 謝謝！