機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)

1、郭德偉1郭德偉2v 影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度v 影響生產(chǎn)效率 v 加速刀具壽命，易引起崩刃v 影響機(jī)床、夾具的使用壽命v 產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康v 工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。v 由于系統(tǒng)中總存在由阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰弱，對(duì)加工影響不大。自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)郭德偉3v 由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起v 強(qiáng)迫振動(dòng)振源：機(jī)外機(jī)內(nèi)。機(jī)外振源均通過(guò)地基把振動(dòng)傳給機(jī)床。機(jī)內(nèi)： 1）回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡 2）機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷 3）切削過(guò)程中的沖擊v 頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整

2、倍數(shù)v 幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有關(guān)。當(dāng)干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時(shí)，產(chǎn)生共振v 相角特征：強(qiáng)迫振動(dòng)位移的變化在相位上滯后干擾力一個(gè)角，其值與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān)。郭德偉4自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ) B C能量EQEE0振幅電動(dòng)機(jī)(能源)交變切削力F(t)振動(dòng)位移X(t)自激振動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng)（彈性環(huán)節(jié)）調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過(guò)程）郭德偉5切削過(guò)程，由于偶然干擾，使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)并在加工表面上留下振紋。第二次走刀時(shí)，刀具將在有振紋的表面上切削，使切削厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致切削力周期性地變化，產(chǎn)生自激振動(dòng)。再生自激振動(dòng)原理圖f切入 切出y0ya）b）y0y切入 切

3、出fc）fy0y切入 切出d）切入 切出fy0ya）b）c）系統(tǒng)無(wú)能量獲得；d）y 滯后于y0，即 0- ，此時(shí)切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出時(shí)切削力所作正功（獲得能量）大于切入時(shí)所作負(fù)功，系統(tǒng)有能量獲得，產(chǎn)生自激振動(dòng)郭德偉6將車床刀架簡(jiǎn)化為兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)，等效質(zhì)量m用相互垂直的等效剛度分別為k1、k2兩組彈簧支撐（設(shè)x1為低剛度主軸，圖4-66）圖4-66 車床刀架振型耦合模型 k1=k2，x1與x2無(wú)相位差, 軌跡為直線，無(wú)能量輸入 k1k2，x1超前x2 ，軌跡dcba為一橢圓，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的大，系統(tǒng)無(wú)能量輸入 k1k2，x1滯后于x2 ，軌跡為一

4、順時(shí)針?lè)较驒E圓，即：abcd。此時(shí)，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的小，有能量獲得，振動(dòng)能夠維持 。郭德偉7調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)小剛度主軸的位置（圖4-76）式中 f 和 fn 分別為振源頻率和系統(tǒng)固有頻率x2x2x1x1x1x1x2x2圖4-76 兩種尾座結(jié)構(gòu)0.25nfff（4-33）郭德偉8減小切削或磨削時(shí)的重疊系數(shù)（圖4-67）式中 bd 等效切削寬度，即本次切削實(shí)際切到上次切削殘留振紋 在垂直于振動(dòng)方向投影寬度； b 本次切削在垂直于振動(dòng)方向上的切削寬度； B , fa 砂輪寬度與軸向進(jìn)給量。 圖4-67 重疊系數(shù)apfaB振動(dòng)方向XDfbbda）切削b）磨削rr，dabBfbB（切削）（磨削）（4-34）郭德偉9v 減小重疊系數(shù)方法圖4-69 車刀消振棱0.10.3-5 -202 3增加切削阻尼（例采用倒棱車刀，圖4-78）郭德偉10提高工藝系統(tǒng)剛度 增大工藝系統(tǒng)阻尼 阻尼材料鑄鐵環(huán)鑄鐵套筒圖4-71 零件上加阻尼材料郭德偉11圖4-72 摩擦式減振器1飛輪 2摩擦盤 3摩擦墊 4螺母 5彈簧v動(dòng)力減振