機械制造技術基礎2PPT學習教案

1、會計學1 機械制造技術基礎機械制造技術基礎2 2 表面粗糙度對零件耐磨性的影響表面粗糙度對零件耐磨性的影響 表面粗糙度太大和太小都不耐磨表面粗糙度太大和太小都不耐磨 v表面粗糙度的最佳值與機器零件的工作情況有關表面粗糙度的最佳值與機器零件的工作情況有關， 載荷加大時，磨損曲線向上、向右移動，最佳表面載荷加大時，磨損曲線向上、向右移動，最佳表面 粗糙度值也隨之右移。粗糙度值也隨之右移。 1. 表面質量對零件耐磨性的影響表面質量對零件耐磨性的影響 RaSrP耐磨性差耐磨性差 如如圖圖7-30所示所示 第1頁/共54頁 q 表面紋理形狀對耐磨性的影響表面紋理形狀對耐磨性的影響 運動方向與刀紋方向一致

2、的運動方向與刀紋方向一致的, , 耐磨性較好；耐磨性較好； 運動方向與刀紋方向垂直的運動方向與刀紋方向垂直的, , 耐磨性較差；耐磨性較差； 圓弧狀、凹坑狀的優(yōu)于尖峰狀的；圓弧狀、凹坑狀的優(yōu)于尖峰狀的； q 刀紋方向對耐磨性的影響刀紋方向對耐磨性的影響 橫向橫向 縱向縱向 第2頁/共54頁 4 表面層的冷作硬化對零件耐磨性的影響表面層的冷作硬化對零件耐磨性的影響 適當?shù)睦渥饔不m當?shù)睦渥饔不@微硬度顯微硬度零件的耐磨性零件的耐磨性 過度的冷作硬化過度的冷作硬化金屬組織金屬組織“疏松疏松”表面產生裂紋表面產生裂紋 在相對運動中可能會產生在相對運動中可能會產生金屬剝落金屬剝落零件磨損零件磨損 工件

3、表面層金屬受到工件表面層金屬受到切削力切削力的作用的作用產生強烈的塑性變形產生強烈的塑性變形，使晶使晶 格扭曲，晶粒間產生剪切滑移格扭曲，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至晶粒被拉長、纖維化甚至碎化碎化 ，從而使表面層的強度和硬度增加從而使表面層的強度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，這種現(xiàn)象稱為加工硬化， 又稱又稱冷作硬化和強化冷作硬化和強化。 第3頁/共54頁 5 表面粗糙度的大小影響表面的配合質量表面粗糙度的大小影響表面的配合質量 在間隙配合時在間隙配合時, , 太大的表面粗糙度使運動后的間隙太大的表面粗糙度使運動后的間隙 越來越大；越來越大； 過盈配合時過盈配合時, , 減小了

4、過盈量減小了過盈量, , 使配合不穩(wěn)定使配合不穩(wěn)定. . 第4頁/共54頁 6 表面粗糙度值表面粗糙度值越小越小，表面缺陷越少，表面缺陷越少，工件耐疲勞工件耐疲勞 性性越好；越好； 表面粗糙度對零件疲勞強度的影響表面粗糙度對零件疲勞強度的影響 表面粗糙度越大表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力，抗疲勞破壞的能力越差越差。 第5頁/共54頁 7 l殘余壓應力殘余壓應力阻止的裂紋擴展阻止的裂紋擴展延緩疲勞裂紋的擴延緩疲勞裂紋的擴 展展零件的疲勞強度零件的疲勞強度。 拉應力和壓應力拉應力和壓應力 l殘余拉應力殘余拉應力容易使已加工表面產生裂紋并使其容易使已加工表面產生裂紋并使其 擴展擴展降低疲勞強度降低

5、疲勞強度 l適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強度。適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強度。 殘余應力殘余應力: : 第6頁/共54頁 8 表面粗糙度對零件耐腐蝕性能的影響表面粗糙度對零件耐腐蝕性能的影響 表面殘余應力對零件耐腐蝕性能的影響表面殘余應力對零件耐腐蝕性能的影響 減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。 零件表面越粗糙零件表面越粗糙凹谷越深凹谷越深越容易積聚腐蝕性物越容易積聚腐蝕性物 質質耐腐蝕性耐腐蝕性 表面殘余拉應力表面殘余拉應力則降低零件耐腐蝕性。則降低零件耐腐蝕性。 殘余壓應力殘余壓應力使零件表面緊密，腐蝕性物質不易進

6、入使零件表面緊密，腐蝕性物質不易進入 零件的耐腐蝕性零件的耐腐蝕性 第7頁/共54頁 表面質量對零件使用性能的影響表面質量對零件使用性能的影響 零件表面質量零件表面質量 粗糙度太大、太小都不耐磨粗糙度太大、太小都不耐磨 適度冷硬能提高耐磨性適度冷硬能提高耐磨性 對疲勞強對疲勞強 度的影響度的影響 對耐磨性對耐磨性 影響影響 對耐腐蝕性對耐腐蝕性 能的影響能的影響 對配合質量對配合質量 的影響的影響 粗糙度越大，疲勞強度越差粗糙度越大，疲勞強度越差 適度冷硬、殘余壓應力能提高適度冷硬、殘余壓應力能提高 疲勞強度疲勞強度 粗糙度越大、工作精度降低粗糙度越大、工作精度降低 粗糙度越大，耐腐蝕性越差粗

7、糙度越大，耐腐蝕性越差 壓應力提高耐腐蝕性，拉應力壓應力提高耐腐蝕性，拉應力 反之則降低耐腐蝕性反之則降低耐腐蝕性 第8頁/共54頁 10 產生表面粗糙度的主要原因可歸納為兩方面：產生表面粗糙度的主要原因可歸納為兩方面： l幾何因素幾何因素刀刃和工件相對運動軌跡所形成的表刀刃和工件相對運動軌跡所形成的表 面粗糙度面粗糙度 l物理因素物理因素和被加工材料性質及切削機理有關的和被加工材料性質及切削機理有關的 因素因素 第9頁/共54頁 11 （1）產生表面粗糙度的幾何因素）產生表面粗糙度的幾何因素 (7-42 ） rr f H ctgctg 2 8 f H r （7-43） , rr rkkf 刀

8、尖圓弧半徑主偏角副偏角進給量 f r H vf r b） H f a） vf r r 第10頁/共54頁 12 第三塑性變形區(qū)第三塑性變形區(qū): : 已加工表面與刀具后刀面的磨擦已加工表面與刀具后刀面的磨擦, , 使工件使工件 表面纖維化、加工硬化表面纖維化、加工硬化, , 加大了表面粗糙度加大了表面粗糙度 積屑瘤積屑瘤: : 積屑瘤的生成與脫落周期使得已加工表面連續(xù)不積屑瘤的生成與脫落周期使得已加工表面連續(xù)不 斷的出現(xiàn)溝痕斷的出現(xiàn)溝痕, , 這也是為什么精加工時必須在高速和低速這也是為什么精加工時必須在高速和低速 情況下的原因情況下的原因 鱗刺鱗刺: : 切屑在刀具前刀面周期性的停留切屑在刀具

9、前刀面周期性的停留, , 而且和工件本體互而且和工件本體互 相牽制相牽制, , 最后在切削力的作用下發(fā)生撕裂最后在切削力的作用下發(fā)生撕裂, , 形成鱗刺形成鱗刺 實際表面粗糙度與上述理論值之間有很大出入實際表面粗糙度與上述理論值之間有很大出入, , 主要主要 與切削過程的物理因素有關與切削過程的物理因素有關 （2）產生表面粗糙度的物理因素）產生表面粗糙度的物理因素 第11頁/共54頁 13 l切削用量的影響切削用量的影響 選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表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。面粗糙度。 切削速度越高切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值，塑性

10、變形越不充分，表面粗糙度值越越 小小 第12頁/共54頁 太小太小產生擠壓產生擠壓 、打滑，形成附加塑性變形、打滑，形成附加塑性變形表面粗糙度表面粗糙度 的影響見的影響見公式公式 進給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢進給量過小，表面粗糙度會有增大的趨勢 進給量進給量表面粗糙度表面粗糙度 FZ 振動振動表面表面 粗糙度粗糙度 第13頁/共54頁 15 塑性材料：塑性材料：塑性塑性塑性變形大塑性變形大撕裂作用撕裂作用表面表面 粗糙度粗糙度加大加大， 脆性材料：脆性材料：加工脆性材料時，其切屑呈加工脆性材料時，其切屑呈碎粒狀碎粒狀，由于，由于 切屑的崩碎而在加工表面留下許多切屑的崩碎而在加工表面留下

11、許多麻點麻點，使，使表面粗糙表面粗糙 加大。加大。 措施：措施： 對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能， 減小表面粗糙度，常在減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火粗加工或精加工前安排正火 或調質處理?；蛘{質處理。 第14頁/共54頁 切削變形切削變形表面粗糙表面粗糙 度度。 適當增大刀具前角；適當增大刀具前角； 合理選擇冷卻潤滑液；合理選擇冷卻潤滑液； 提高刀具刃磨質量；提高刀具刃磨質量； 第15頁/共54頁 17 v 砂輪速度砂輪速度v，Ra v 工件速度工件速度vw，Ra v 砂輪縱向進給砂輪縱向進給f，Ra v 磨削深度磨削深度a

12、p，Ra 磨削用量對表面粗糙度的影響 vw = 40(m/min) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm) v = 50(m/s) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm) v(m/s), vw(m/min) Ra(m) 0 30405060 0.5 1.0 a） ap(mm) 00.01 0.4 0.8 Ra(m) 0 0.2 0.6 0.020.030.04 b） 磨削用量影響磨削用量影響 光磨次數(shù)-Ra關系 Ra(m) 0 1020 30 0.0 2 0.0 4 0.0 6 光磨次數(shù) 粗粒度砂輪(WA60KV) 細粒度砂輪(WA/GCW14KB)

13、 v光磨次數(shù)光磨次數(shù)，Ra 第16頁/共54頁 磨削速度越高，磨削速度越高，參與切削的磨粒數(shù)增多，參與切削的磨粒數(shù)增多，可以增可以增 加工件單位面積上的刻痕數(shù)加工件單位面積上的刻痕數(shù)，又因高速磨削時塑性變形不充分又因高速磨削時塑性變形不充分 表面粗糙度值小表面粗糙度值小 圓周進給速度與縱向進給量小圓周進給速度與縱向進給量小，單位切削面積上通過，單位切削面積上通過 的磨粒數(shù)就多，的磨粒數(shù)就多，表面粗糙度值下降表面粗糙度值下降。 光磨次數(shù)增加光磨次數(shù)增加表面粗糙度值表面粗糙度值。 磨削速度磨削速度 光磨次數(shù)光磨次數(shù) 工件的圓周進給速度與縱向進給量工件的圓周進給速度與縱向進給量 磨削深度與工件速度增

14、大時磨削深度與工件速度增大時，將使塑性變形加劇將使塑性變形加劇，因而使因而使 表面粗糙度值增表面粗糙度值增大大。 第17頁/共54頁 19 砂輪的粒度砂輪的粒度：砂輪的粒度號愈大，磨粒越細，表面粗砂輪的粒度號愈大，磨粒越細，表面粗 糙度就越小。糙度就越小。 砂輪的影響砂輪的影響 砂輪的硬度砂輪的硬度：太硬太軟均不好，太硬，鈍化的磨粒不太硬太軟均不好，太硬，鈍化的磨粒不 易脫落；太軟，磨粒脫落太快；均會使表面粗糙度值易脫落；太軟，磨粒脫落太快；均會使表面粗糙度值 加大。加大。 砂輪的修整：砂輪的修整：修整質量越高，表面粗糙度值小，表面修整質量越高，表面粗糙度值小，表面 粗糙度越好。粗糙度越好。

15、第18頁/共54頁 20 可沖掉碎落的磨粒，減小摩擦，降低溫度，減小塑性可沖掉碎落的磨粒，減小摩擦，降低溫度，減小塑性 變形，變形，減小表面粗糙度減小表面粗糙度。 冷卻潤滑液影響冷卻潤滑液影響 l工件材料太硬工件材料太硬：磨粒易鈍化磨粒易鈍化，鈍化的磨粒不能及時，鈍化的磨粒不能及時 脫落，工件表面受到強烈的摩擦和擠壓作用，塑性變脫落，工件表面受到強烈的摩擦和擠壓作用，塑性變 形加劇，使形加劇，使表面粗糙度值增大表面粗糙度值增大； l工件材料太軟工件材料太軟：砂輪易堵塞砂輪易堵塞，表面粗糙度值增大；表面粗糙度值增大； l工件材料工件材料的的韌性大和導熱性差韌性大和導熱性差：會使磨粒早期崩落會使磨

16、粒早期崩落 ，而破壞了微刃的等高性而破壞了微刃的等高性，使表面粗糙度使表面粗糙度值值增大增大 工件工件材料材料影響影響 第19頁/共54頁 21 1.影響加工表面冷作硬化的因素影響加工表面冷作硬化的因素 l冷作硬化及其評定參數(shù)冷作硬化及其評定參數(shù) 定義：定義： 切削過程中切削過程中，工件表面層由于受力的作用而工件表面層由于受力的作用而 產生塑性變形產生塑性變形，使晶格嚴重扭曲、拉長、纖使晶格嚴重扭曲、拉長、纖 維化及破碎維化及破碎，引起加工表面層硬度增加引起加工表面層硬度增加，即即 冷作硬化冷作硬化（或強化或強化） 第20頁/共54頁 22 1 1）表面層的顯微硬度）表面層的顯微硬度HV； 2

17、 2）硬化層深度）硬化層深度h； 3 3）硬化程度）硬化程度N 衡量表面層加工硬化程度的指標有下列三項：衡量表面層加工硬化程度的指標有下列三項： N=(HV-HV0)/HV0100 第21頁/共54頁 23 （1 1）刀具的影響）刀具的影響 刀刃鈍圓半徑大刀刃鈍圓半徑大擠壓擠壓塑性變形塑性變形冷硬冷硬； （2 2）切削用量的影響）切削用量的影響 切削速度增大切削速度增大刀具與工件的刀具與工件的 作用時間縮短作用時間縮短冷硬層深度冷硬層深度 切削速度增大切削速度增大切削熱作用時間切削熱作用時間 也縮短也縮短冷硬程度冷硬程度 刀具磨損刀具磨損摩擦摩擦塑性變形塑性變形冷硬冷硬。 第22頁/共54頁

18、塑性越大，冷硬現(xiàn)象塑性越大，冷硬現(xiàn)象 越嚴重。越嚴重。 （3 3）工件材料的影響）工件材料的影響 進給量增大進給量增大切削力切削力塑性變形加劇塑性變形加劇冷硬冷硬 第23頁/共54頁 v 現(xiàn)象現(xiàn)象 切削熱使被加工工件表面溫度超過切削熱使被加工工件表面溫度超過金屬的金屬的 相變溫度相變溫度后后, , 使表層金屬的使表層金屬的金相組織發(fā)生變化金相組織發(fā)生變化； 2.影響表面層金相組織的因素影響表面層金相組織的因素 磨削燒傷磨削燒傷 磨削加工時，磨削加工時，當被磨工件的表面層溫度達到當被磨工件的表面層溫度達到相變臨相變臨 界點界點時，表層金屬就發(fā)生時，表層金屬就發(fā)生金相組織變化金相組織變化，強度和硬

19、強度和硬 度降低、產生殘余應力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋度降低、產生殘余應力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋。 淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產生的淬火鋼在磨削時，由于磨削條件不同，產生的磨削磨削 燒傷有三種形式燒傷有三種形式。 第24頁/共54頁 工件工件表面層溫度只是超過原來的回火溫度表面層溫度只是超過原來的回火溫度，則表層，則表層 原來的原來的回火馬氏體組織將產生回火現(xiàn)象而轉變?yōu)橛不鼗瘃R氏體組織將產生回火現(xiàn)象而轉變?yōu)橛?度較低的回火組織度較低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象 稱為回火燒傷稱為回火燒傷. 1)回火燒傷回火燒傷 2)淬火燒傷淬火燒傷 磨削時工件表面溫度超過相變

20、溫度時，則馬氏體轉變磨削時工件表面溫度超過相變溫度時，則馬氏體轉變 為奧氏體。為奧氏體。 在冷卻液作用下，工件最外層金屬會出現(xiàn)在冷卻液作用下，工件最外層金屬會出現(xiàn)二次淬火馬二次淬火馬 氏體組織氏體組織，但，但很薄很??； 表層下為硬度較低的表層下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體回火索氏體和屈氏體。表面層總。表面層總 的的硬度是降低硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷。的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷。 第25頁/共54頁 磨削時，當工件表面層磨削時，當工件表面層溫度超過相變溫度溫度超過相變溫度時，時， 則馬氏體轉變?yōu)閯t馬氏體轉變?yōu)閵W氏體奧氏體。 若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢若此時無冷卻液，表層金

21、屬空冷冷卻比較緩慢 而而形成退火組織形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降硬度和強度均大幅度下降。這。這 種現(xiàn)象稱為退火燒傷。種現(xiàn)象稱為退火燒傷。 第26頁/共54頁 盡可能的減少磨削熱的產生；盡可能的減少磨削熱的產生； 改善冷卻條件，盡量使產生的熱量少傳入工件。改善冷卻條件，盡量使產生的熱量少傳入工件。 第27頁/共54頁 l產生殘余應力的原因產生殘余應力的原因 由于塑性變形只在表面層產生由于塑性變形只在表面層產生，表面層金屬比容增大表面層金屬比容增大 ，體積膨脹，體積膨脹里層基體材料的阻礙里層基體材料的阻礙 （1）表面層金屬的冷態(tài)塑性變形）表面層金屬的冷態(tài)塑性變形 表層材料產生殘余壓應力表層

22、材料產生殘余壓應力， 里層里層材料則產生與之相平衡的材料則產生與之相平衡的殘余拉應力殘余拉應力。 在切削或磨削過程中，工件加工表面受到刀具或砂在切削或磨削過程中，工件加工表面受到刀具或砂 輪磨粒刀面的擠壓和摩擦后，產生拉伸塑性變形輪磨粒刀面的擠壓和摩擦后，產生拉伸塑性變形 第28頁/共54頁 在切削或磨削過程中，工件表面層的溫度比里層高，在切削或磨削過程中，工件表面層的溫度比里層高， 表面層的熱膨脹大，但受到里層金屬的阻礙。表面層的熱膨脹大，但受到里層金屬的阻礙。 加工后零件冷卻至室溫時，表面層金屬的收縮加工后零件冷卻至室溫時，表面層金屬的收縮里里 層金屬的牽制層金屬的牽制表面層產生殘余拉應力

23、表面層產生殘余拉應力 里層產生殘余壓應力。里層產生殘余壓應力。 第29頁/共54頁 表面層金屬金相組織變化表面層金屬金相組織變化 當體積膨脹時當體積膨脹時 基體金屬基體金屬 阻礙阻礙 殘余壓應力殘余壓應力 殘余拉應力殘余拉應力 體積變化體積變化密度變化密度變化 表層金屬表層金屬 里層金屬里層金屬 當體積收縮時當體積收縮時 基體金屬基體金屬 阻礙阻礙 殘余拉應力殘余拉應力 殘余壓應力殘余壓應力 表層金屬表層金屬 里層金屬里層金屬 在切削或磨削的過程中，若工件表面層金屬溫度高于材料在切削或磨削的過程中，若工件表面層金屬溫度高于材料 的相變溫度，將引起金相組織的變化。的相變溫度，將引起金相組織的變化

24、。 第30頁/共54頁 馬氏體馬氏體=7.75 t/m3 奧氏體奧氏體=7.96 t/m3 鐵素體鐵素體=7.88 t/m3 珠光體珠光體=7.78 t/m3 表層材料產生殘余壓拉應力表層材料產生殘余壓拉應力， 里層里層材料產生材料產生殘余壓應力殘余壓應力。 第31頁/共54頁 33 受交變載荷作用，最終工序應選擇使該表面產生受交變載荷作用，最終工序應選擇使該表面產生 殘余壓應力的加工方法。殘余壓應力的加工方法。 工件加工最終工序加工方法的選擇至關重要，因工件加工最終工序加工方法的選擇至關重要，因 為最終工序在被加工工件表面上留下的殘余應力為最終工序在被加工工件表面上留下的殘余應力 將直接影響

25、機器零件的使用性能。將直接影響機器零件的使用性能。 工件加工最終工序加工方法的選擇與機器零件的失工件加工最終工序加工方法的選擇與機器零件的失 效形式密切相關效形式密切相關。 選擇考慮：選擇考慮：具體工作條件和可能的破壞形式。具體工作條件和可能的破壞形式。 第32頁/共54頁 34 表表1010 第33頁/共54頁 35 機械加工過程中振動的危害機械加工過程中振動的危害 v 影響加工表面粗糙度，振動頻率較低時會產生波度影響加工表面粗糙度，振動頻率較低時會產生波度 v 影響生產效率影響生產效率 v 加速刀具磨損，易引起崩刃加速刀具磨損，易引起崩刃 v 影響機床、夾具的使用壽命影響機床、夾具的使用壽

26、命 v 產生噪聲污染，危害操作者健康產生噪聲污染，危害操作者健康 自由振動自由振動 強迫振動強迫振動 自激振動自激振動 7.5.1機械加工過程中振動概述機械加工過程中振動概述 第34頁/共54頁 36 特點：特點： 1 1）交變力的存在決定振動的進行；）交變力的存在決定振動的進行； 2 2）振動頻率等于激振力頻率或是它的整倍數(shù)；）振動頻率等于激振力頻率或是它的整倍數(shù)； 3 3）激振力頻率接近系統(tǒng)固有頻率且小阻尼時，系）激振力頻率接近系統(tǒng)固有頻率且小阻尼時，系 統(tǒng)產生共振。統(tǒng)產生共振。 由外界周期性干擾（激振）力引起的一種不由外界周期性干擾（激振）力引起的一種不 衰減振動。衰減振動。 定義定義

27、： 第35頁/共54頁 37 1 1）機床高速旋轉件不平衡引起的振動。）機床高速旋轉件不平衡引起的振動。 2 2）機床傳動機構缺陷引起的振動。）機床傳動機構缺陷引起的振動。 3 3）切削過程中的沖擊引起的振動。）切削過程中的沖擊引起的振動。 4 4）往復運動部件的慣性力引起的振動。）往復運動部件的慣性力引起的振動。 機內振源有：機內振源有： 1.切削加工過程中強迫振動產生的原因切削加工過程中強迫振動產生的原因 第36頁/共54頁 38 強迫振源的查找方法強迫振源的查找方法 第37頁/共54頁 第38頁/共54頁 40 第39頁/共54頁 41 偶然因素偶然因素切削力變化切削力變化振動振動產生激

28、振力產生激振力 維持振動維持振動 電動機 (能源) 交變切削力F(t) 振動位移X(t) 自激振動閉環(huán)系統(tǒng) 機床振動系統(tǒng) （彈性環(huán)節(jié)） 調節(jié)系統(tǒng) （切削過程） 自激振動自激振動：由振動系統(tǒng)自身產生的交變力激發(fā)和維由振動系統(tǒng)自身產生的交變力激發(fā)和維 持的一種周期性振動。持的一種周期性振動。 第40頁/共54頁 42 激勵機床系統(tǒng)產生振動的交變力由切削過程產生激勵機床系統(tǒng)產生振動的交變力由切削過程產生，而，而 切削過程同時又受到機床系統(tǒng)振動的影響，機床系統(tǒng)的切削過程同時又受到機床系統(tǒng)振動的影響，機床系統(tǒng)的 振動一旦停止，交變切削力也就隨之消失。振動一旦停止，交變切削力也就隨之消失。 電動機 (能源

29、) 交變切削力F(t) 振動位移X(t) 自激振動閉環(huán)系統(tǒng) 機床振動系統(tǒng) （彈性環(huán)節(jié)） 調節(jié)系統(tǒng) （切削過程） 特征：特征： 第41頁/共54頁 自激振動的頻率等于或接近于系統(tǒng)的的某一固有頻自激振動的頻率等于或接近于系統(tǒng)的的某一固有頻 率，率， 強迫振動強迫振動有根本區(qū)別。有根本區(qū)別。 自激振動振幅的增大或減小決自激振動振幅的增大或減小決 定于每一振動周期中振動系統(tǒng)所定于每一振動周期中振動系統(tǒng)所 獲得的能量與所消耗的能量之差獲得的能量與所消耗的能量之差 。 自激振動因阻尼存在而衰減。自激振動因阻尼存在而衰減。 自激振動系統(tǒng)能量關系 ABC 能量E Q E E 0 振幅 維持自激振動的能量來自機

30、床電動機維持自激振動的能量來自機床電動機 第42頁/共54頁 刀具振入時，其運動方向與徑向刀具振入時，其運動方向與徑向 力方向相反，力方向相反，F(xiàn)y作負功作負功； 即振動系統(tǒng)要即振動系統(tǒng)要消耗能量消耗能量E消耗 消耗； 刀具振出時，其運動方向與徑向刀具振出時，其運動方向與徑向 力方向相同，力方向相同，F(xiàn)y作正功作正功； 即振動系統(tǒng)要即振動系統(tǒng)要吸收能量吸收能量E吸收 吸收； ； 設工件系統(tǒng)為絕對剛體，振動系設工件系統(tǒng)為絕對剛體，振動系 統(tǒng)與刀架相連，且只在統(tǒng)與刀架相連，且只在y方向作方向作 單自由度振動。單自由度振動。 圖圖7-35 車削外圓單自由度振動系統(tǒng)模型車削外圓單自由度振動系統(tǒng)模型 第

31、43頁/共54頁 （2 2）當當E吸收 吸收=E消耗消耗時 時，因實際機械加工系統(tǒng)中存在因實際機械加工系統(tǒng)中存在 阻尼阻尼，刀架系統(tǒng)在振入過程中刀架系統(tǒng)在振入過程中，為克服阻尼還需消為克服阻尼還需消 耗能量耗能量，故刀架振動系統(tǒng)每振動一次故刀架振動系統(tǒng)每振動一次，刀架系統(tǒng)便刀架系統(tǒng)便 會損失一部分能量會損失一部分能量。因此，因此，刀架系統(tǒng)也不會有自激刀架系統(tǒng)也不會有自激 振動產生。振動產生。 （1 1）當當E吸收 吸收E消耗消耗時 時，由于刀架振動系統(tǒng)吸收的由于刀架振動系統(tǒng)吸收的 能量小于消耗的能量能量小于消耗的能量，故故不會產生自激振動不會產生自激振動。 （3 3）當當E吸收 吸收 E消耗 消耗時 時，刀架振動系統(tǒng)將有持續(xù)的刀架振動系統(tǒng)將有持續(xù)的 自激振動產生自激振動產生。 E吸收 吸收 E消 消 耗耗 第44頁/共54頁 46 1.減小或消除振源的激振力減小或消除振源的激振力 消除或減弱產生強迫振動的條件消