機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第6章

1、MMT機械加工誤差分析機械加工表面質(zhì)量MMTMMT 加工精度：加工精度：零件加工后實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互關(guān)系）與理想幾何參數(shù)接近程度。符合程度愈高，加工精度愈高。符合程度愈高，加工精度愈高。 加工誤差：加工誤差：零件加工后的實際值與理想值之差稱零件加工后的實際值與理想值之差稱為加工誤差。為加工誤差。 常用加工誤差的大小來評價加工精度的高低常用加工誤差的大小來評價加工精度的高低 加工誤差越小，加工精度越高加工誤差越小，加工精度越高 零件的加工精度包括零件的加工精度包括 尺寸精度、形狀精度、位置精度尺寸精度、形狀精度、位置精度 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高通常尺寸精度要求高

2、形位精度要求也越高MMT加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產(chǎn)生的誤差。式中 R 球頭刀半徑； h 允許的殘留高度。例例2：用阿基米德蝸桿滾刀滾切漸開線齒輪例例1：在數(shù)控銑床上采用球頭刀銑削復(fù)雜形面零件(圖2-5)SRh圖 空間曲面數(shù)控加工8SR h MMT機床幾何誤差機床幾何誤差機床傳動鏈誤差機床傳動鏈誤差機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差機床主軸回轉(zhuǎn)誤差水平面內(nèi)直線度垂直面內(nèi)直線度前后導(dǎo)軌平行度徑向圓跳動軸向竄動傾角擺動內(nèi)聯(lián)傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動誤差MMT 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)線對其理想主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實際回轉(zhuǎn)線對其理想回轉(zhuǎn)軸線

3、的漂移?；剞D(zhuǎn)軸線的漂移。主軸回轉(zhuǎn)誤差可分解為徑向圓跳動、軸向竄主軸回轉(zhuǎn)誤差可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和傾角擺動三種基本型式。動和傾角擺動三種基本型式。b）軸向圓跳動a）徑向圓跳動c）傾角擺動圖 主軸回轉(zhuǎn)誤差基本形式 徑向圓跳動徑向圓跳動主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平主軸回轉(zhuǎn)軸線相對于平均回轉(zhuǎn)軸線在徑向的變動量。它主要影響圓均回轉(zhuǎn)軸線在徑向的變動量。它主要影響圓柱面的精度。柱面的精度。 軸向竄動軸向竄動回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線回轉(zhuǎn)軸線沿平均回轉(zhuǎn)軸線方向的軸向運動。它主要影響端面形狀和軸方向的軸向運動。它主要影響端面形狀和軸向尺寸精度。向尺寸精度。 傾角擺動傾角擺動回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度，但其交

4、點位置固回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線成一傾斜角度，但其交點位置固定不變的運動。在不同橫截面內(nèi)，軸心運動誤差軌跡相似，它影響圓柱面與定不變的運動。在不同橫截面內(nèi)，軸心運動誤差軌跡相似，它影響圓柱面與端面加工精度。端面加工精度。MMT 主軸采用滑動軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸主軸采用滑動軸承的車床類，主軸受力方向一定，主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響。鏜床主軸頸圓度誤差影響較大，軸承內(nèi)徑圓度誤差沒影響。鏜床主軸受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化，受軸承孔誤差影響大受力隨鏜刀旋轉(zhuǎn)方向不斷變化，受軸承孔誤差影響大圖圖 主軸采用滑動軸承的徑向跳動主軸采用滑動軸承的徑向跳動軸承誤差的影響軸承誤差的

5、影響MMT滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜滾動軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響主軸精度因素也較復(fù)雜 除軸承本身精度外，與配合件精度有很大關(guān)系如主軸軸除軸承本身精度外，與配合件精度有很大關(guān)系如主軸軸頸、支承座孔等精度頸、支承座孔等精度MMT使主軸的回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸使主軸的回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸圖圖 外圓磨床上采用固定頂外圓磨床上采用固定頂尖磨削外圓柱面尖磨削外圓柱面 圖圖 鏜模鏜孔鏜模鏜孔 提高主軸部件的制造精度。提高主軸部件的制造精度。提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施對滾動軸承進行預(yù)緊，以消除間隙對滾動軸承進行預(yù)緊，以消除間隙MMT導(dǎo)軌導(dǎo)向精度是指機床導(dǎo)軌副運動件實際運動方向與理想運

6、動方向的符合程度，這兩者之間的偏差值則稱為導(dǎo)向誤差。包括：導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度 前后導(dǎo)軌平行度（扭曲）MMTYyoDR水平面水平面導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度導(dǎo)軌水平面內(nèi)直線度圖圖 導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在水平面內(nèi)直線度誤差1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度y （以臥式車床為例）（以臥式車床為例）y將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）將直接反映在工件加工表面法線方向（誤差敏感方向）上，誤差上，誤差R =y，對加工精度影響最大。，對加工精度影響最大。刀尖在水平面內(nèi)的運動軌跡造成工件軸向形狀誤差。刀尖在水平面內(nèi)的運動軌跡造成工件軸向形狀誤差。MMT

7、圖圖 導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差z垂直平面垂直平面導(dǎo)軌垂直面直線度導(dǎo)軌垂直面直線度ZdRRd/22)2) 在垂直面內(nèi)的直線度在垂直面內(nèi)的直線度z z對工件的尺寸和形狀誤差影響比對工件的尺寸和形狀誤差影響比y小得多小得多對臥式車床對臥式車床R z2/D 若設(shè)若設(shè)z= = 0.10.1mm, ,D=40=40mm，則則R =0.00025=0.00025mm，影響可忽略不計。，影響可忽略不計。 而對平面磨床、龍而對平面磨床、龍門刨床誤差將直接反映在工件上。門刨床誤差將直接反映在工件上。MMTHRHB 一般車床一般車床H/B2/3，外，外圓磨床圓磨床HB，因此該項，因此該項原始

8、誤差對加工精度原始誤差對加工精度的影響很大，不可忽略，的影響很大，不可忽略，當當很小時，該誤差不很小時，該誤差不顯著。顯著。圖 導(dǎo)軌扭曲引起的加工誤差R3) 前后導(dǎo)軌的平行度前后導(dǎo)軌的平行度（扭曲）（扭曲） 前后導(dǎo)軌不平行時，加工半徑誤差前后導(dǎo)軌不平行時，加工半徑誤差 MMT機機床傳動鏈誤差床傳動鏈誤差 在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之在車螺紋、插齒、滾齒等加工時，刀具與工件之間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，間有嚴格的傳動比要求。要滿足這一要求，機床內(nèi)聯(lián)機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈系傳動鏈的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。的誤差必須控制在允許的范圍內(nèi)。（1 1）機床傳動鏈誤差定義）機床傳動鏈誤

9、差定義 指傳動鏈始末兩端執(zhí)指傳動鏈始末兩端執(zhí)行元件間相對運動的誤差。行元件間相對運動的誤差。（2 2）機床傳動鏈誤差描述）機床傳動鏈誤差描述 傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。傳動鏈末端元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差。它的它的大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成大小對車、磨、銑螺紋，滾、插、磨（展成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成法磨齒）齒輪等加工會影響分度精度，造成加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精加工表面的形狀誤差，如螺距精度、齒距精度等。度等。 MMT（3 3）減少傳動鏈誤差的措施）減少傳動鏈誤差的措施1 1）盡量縮短傳動鏈。）盡量縮短傳動鏈。 2 2）提高傳動件的制造和安裝精度，尤其是）提

10、高傳動件的制造和安裝精度，尤其是末端零件的精度。末端零件的精度。 3 3）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的）盡可能采用降速運動，且傳動比最小的一級傳動件應(yīng)在最后。一級傳動件應(yīng)在最后。 4 4）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。）消除傳動鏈中齒輪副的間隙。 5 5）采用）采用誤差校正（補償）機構(gòu)誤差校正（補償）機構(gòu)。MMT 一般刀具一般刀具( (如普通車刀、單刃鏜刀和平面銑如普通車刀、單刃鏜刀和平面銑刀等刀等) )的制造誤差，對加工精度沒有直接影響。的制造誤差，對加工精度沒有直接影響。一般一般刀具刀具定尺寸刀具定尺寸刀具成形刀具成形刀具展展成刀具成刀具定尺寸刀具定尺寸刀具( (如鉆頭、鉸刀、拉刀等如鉆

11、頭、鉸刀、拉刀等) )的尺寸誤的尺寸誤差直接影響加工工件的尺寸精度。刀具在安裝差直接影響加工工件的尺寸精度。刀具在安裝使用中不當將產(chǎn)生跳動，也將影響加工形狀精使用中不當將產(chǎn)生跳動，也將影響加工形狀精度。度。 成形刀具成形刀具( (如成形車刀、成形銑刀及齒輪刀具如成形車刀、成形銑刀及齒輪刀具等等) )的制造誤差和磨損，主要影響被加工表面的的制造誤差和磨損，主要影響被加工表面的形狀精度。形狀精度。展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀等）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀等）的切削刃形狀必須是加工表面的共軛曲線。因的切削刃形狀必須是加工表面的共軛曲線。因此，切削刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀

12、此，切削刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。精度。MMTL0.056F710F7k620H 7g 6YZ圖 鉆徑向孔的夾具通常要求定位誤差和夾具制造誤差不大于工件相應(yīng)公差的1/3。1）定位誤差和夾緊誤差2）制造誤差制造誤差；3）裝配后的相對尺寸誤差；4）磨損MMTa）b）圖 試切法與調(diào)整法（圖 a）（圖 b）MMT 機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳機械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工動力等的作用下，會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對位置，使工件的加工精度下降。件之間的正確的相對位置，使工件

13、的加工精度下降。 圖圖 受力變形對工件精度的影響受力變形對工件精度的影響MMT 工件加工表面在切削力法向分力Fp的作用下，刀具相對工件在該方向上位移y的比值。式中 k工藝系統(tǒng)剛度； Fp吃刀抗力； y 工藝系統(tǒng)位移（切削合力作用下的位移）。yFkPMMTv合理設(shè)計零部件結(jié)構(gòu)和截面形狀MMT提高工藝系統(tǒng)中零件間的配合質(zhì)量以提高接觸剛度。 給機床部件預(yù)加載荷提高工件定位基準面的精度和減小它的表面粗糙度。圖 支座零件不同安裝方法MMT圖圖 車細長軸時，采用中心架和跟刀架車細長軸時，采用中心架和跟刀架MMT在精密加工和大件加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的約4070%。工藝系統(tǒng)熱源內(nèi)部熱源

14、外部熱源切削熱摩擦熱環(huán)境熱源輻射熱v 溫度場工藝系統(tǒng)各部分溫度分布v 熱平衡單位時間內(nèi)，系統(tǒng)傳入的熱量與傳出的熱量相等，系統(tǒng)各部分溫度保持在一相對穩(wěn)定的數(shù)值上MMTv 體積大，熱容量大，溫升不高，達到熱平衡時間長v 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度場和變形不均勻，對加工精度影響顯著運轉(zhuǎn)時間 / h0 1 2 3 4501 501 002 00位移 /m20406080溫升 / YX前軸承溫升圖 車床受熱變形a） 車床受熱變形形態(tài)b） 溫升與變形曲線 MMT圓柱類工件熱變形 而6級絲杠累積誤差全長0.02mm，可見熱變形的嚴重性式中 L， D 長度和直徑熱變形量； L，D 工件原有長度和直徑； 工件材料線膨脹系數(shù)

15、（鋼： ）； t 溫升。LLtDDt1511017. 1KmmmmL07. 031017. 120005MMT式中 X 變形撓度； L，S 工件原有長度和厚度； 工件材料線膨脹系數(shù)； t 溫升。28LtXS板類工件單面加工時的熱變形圖 平面加工熱變形X/ 4LS221.120003886000.022 ()LtXSmm此值已大于精密導(dǎo)軌平直度要求結(jié)果結(jié)果：加工時上表面升溫，工件向上拱起，磨削時將中凸部分磨平，冷卻后工件下凹。例例：高600mm，長2000mm的床身，若上表面溫升為3，則變形量為：MMT特點(min)圖 車刀熱變形曲線連續(xù)切削升溫曲線冷卻曲線間斷切削升溫曲線（m）maxb0c0.

16、63maxMMT例例：立式平面磨床立柱前壁溫度高，產(chǎn)生后傾。解決解決：采用熱空氣加熱立柱后壁。圖 均衡立柱前后壁溫度場v 減少切削熱和磨削熱，粗、精加工分開。v隔離熱源。v充分冷卻和強制冷卻。MMT圖 支承距影響熱變形L1L2v 熱對稱結(jié)構(gòu)v 合理選擇裝配基準v高速空運轉(zhuǎn)v人為加熱MMT圖 鑄件殘余應(yīng)力引起變形壓拉加載壓壓拉拉卸載v增加消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序v合理安排工藝過程v改善零件結(jié)構(gòu)v 毛坯制造和熱處理產(chǎn)生的殘余應(yīng)力v 冷校直帶來的殘余應(yīng)力v切削加工帶來的殘余應(yīng)力ABCMMT圖圖 反拉法切削細長軸反拉法切削細長軸 a) 正向進給正向進給 b) 反向進給反向進給MMT圖 絲杠加工誤差補償裝

17、置1 工件 2 螺母 3 母絲杠 4 杠桿 5 校正尺 6 觸頭 7 校正曲線 附加位移螺母附加轉(zhuǎn)動MMTa）b）圖 轉(zhuǎn)塔車床刀架轉(zhuǎn)位誤差的轉(zhuǎn)移 1. 如鏜孔時鏜桿與主軸采用浮動連接，使用鏜模將機床如鏜孔時鏜桿與主軸采用浮動連接，使用鏜模將機床 誤差轉(zhuǎn)移到新裝置上加以控制；誤差轉(zhuǎn)移到新裝置上加以控制； 2. 轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感方向轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感方向MMT機床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。機床零件裝到工作位置上再精加工，消除誤差影響。如牛頭刨、龍門刨工作臺面裝配在自身機床上進行如牛頭刨、龍門刨工作臺面裝配在自身機床上進行“自刨自自刨自”精加工，以保

18、證對滑枕、橫梁的平行度；精加工，以保證對滑枕、橫梁的平行度；平面磨床工作臺面在裝配后作平面磨床工作臺面在裝配后作“自磨自自磨自”精加工；精加工；在機床上修正卡盤平面的平直度，卡爪的同軸度在機床上修正卡盤平面的平直度，卡爪的同軸度a）b）圖 轉(zhuǎn)塔車床MMT 誤差復(fù)映，引起本工序誤差；誤差復(fù)映，引起本工序誤差； 定位誤差擴大，引起本工序誤差。定位誤差擴大，引起本工序誤差。 解決這個問題，最好是采用分組調(diào)整均分誤差解決這個問題，最好是采用分組調(diào)整均分誤差的辦法。這種辦法的實質(zhì)就是把原始誤差按其大小的辦法。這種辦法的實質(zhì)就是把原始誤差按其大小均分為均分為n n組，每組組，每組毛坯誤差范圍就縮小為原來的

19、毛坯誤差范圍就縮小為原來的1/n1/n，然后按各組分別調(diào)整加工。然后按各組分別調(diào)整加工。MMTMMT 加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量是指機器零件加工后表面層的狀態(tài)是指機器零件加工后表面層的狀態(tài)。表面質(zhì)量表面幾何形狀誤差表面層金屬材料性能方面質(zhì)量表層加工硬化表層金相組織變化表層殘余應(yīng)力表面粗糙度波度紋理方向傷痕（劃痕、裂紋、砂眼等）MMT加工表面的幾何形狀誤差紋理方向紋理方向表面缺陷表面缺陷 加工表面出現(xiàn)的缺陷，例如沙眼、氣孔、裂痕等加工表面出現(xiàn)的缺陷，例如沙眼、氣孔、裂痕等MMT 表面層金屬的冷作硬化（簡稱冷硬）表面層金屬的冷作硬化（簡稱冷硬）：零件在機械加：零件在機械加工中表面層金屬產(chǎn)生強烈的冷態(tài)

20、塑性變形后，引起的強度工中表面層金屬產(chǎn)生強烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。和硬度都有所提高的現(xiàn)象。 表面層金相組織的變化：表面層金相組織的變化：由于切削熱引起工件表面溫由于切削熱引起工件表面溫升過高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。升過高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。 表面層殘余應(yīng)力：表面層殘余應(yīng)力：由于加工過程中切削變形和切削熱由于加工過程中切削變形和切削熱的影響，工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。的影響，工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力。表面表面層的物理性質(zhì)層的物理性質(zhì)MMTMMT零件表面質(zhì)量零件表面質(zhì)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

21、能提高耐磨性對疲勞強度的對疲勞強度的影響影響對耐磨性影響對耐磨性影響對耐腐蝕性能對耐腐蝕性能的影響的影響對工作精度的對工作精度的影響影響粗糙度越大，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(yīng)力能提高疲適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強度勞強度粗糙度越大、工作精度降低粗糙度越大、工作精度降低殘余應(yīng)力越大，工作精度降低殘余應(yīng)力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蝕性越差粗糙度越大，耐腐蝕性越差壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之則降低耐腐蝕性之則降低耐腐蝕性MMT圖 車削時殘留面積的高度rrfHctgctg28fHr,rrrkkf刀尖圓弧半徑主偏角副偏角進給量frRm

22、 axvfrb）Rmaxfa）vfrrMMT圖 切削45鋼時切削速度與粗糙度關(guān)系1 001 20v（m/min）0204060801 40表面粗糙度Rz（m）481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度 h（m） 02 004 006 00hKsRzMMT 適當增大刀具的前角可以減小切削時的塑性變形程度； 合理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時的塑性變形和抑制積屑瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。脆性材料：加工粗糙度比較接近理論粗糙值。韌性材料：工件材料韌性愈大，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。故對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表

23、面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。 MMT(1).(1).磨削用量對表面粗糙度的影響磨削用量對表面粗糙度的影響 砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越多，砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)通過被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。表面粗糙度值就越小。 工件轉(zhuǎn)速對表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相工件轉(zhuǎn)速對表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。反。工件的轉(zhuǎn)速增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表工件的轉(zhuǎn)速增大，通過加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大面粗糙度值增大。 砂輪的縱向進給量減小，工件表面將被重疊切削，而被磨砂輪的縱向進給量減小，工件表面將被重疊切削，

24、而被磨次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。切削深度增大，塑性變形隨之增大，表面粗糙度增大切削深度增大，塑性變形隨之增大，表面粗糙度增大。MMT砂輪的粒度砂輪的粒度 砂輪的粒度號數(shù)越大，磨粒的尺寸越小，參加磨削的磨砂輪的粒度號數(shù)越大，磨粒的尺寸越小，參加磨削的磨粒就越多，磨削出的表面就越光滑。粒就越多，磨削出的表面就越光滑。砂輪的磨粒砂輪的磨粒 磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細，刃口的等高性越好。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越細密均勻，表面粗糙度值就越小。砂輪修整砂輪修整 砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪工作表面

25、形成排列整齊而又銳利的微刃。因此，砂輪修整的質(zhì)量對磨削表面的粗糙度影響很大。MMT振動會在工件加工表面出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工振動會在工件加工表面出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工精度和表面質(zhì)量；精度和表面質(zhì)量； 振動會引起刀具崩刃打刀現(xiàn)象并加速刀具或砂輪的磨振動會引起刀具崩刃打刀現(xiàn)象并加速刀具或砂輪的磨損；損；振動使機床連接部分松動，影響運動副的工作性能，振動使機床連接部分松動，影響運動副的工作性能，并導(dǎo)致機床喪失精度；并導(dǎo)致機床喪失精度； 強烈的振動及伴隨而來的噪聲，還會污染環(huán)境，危害強烈的振動及伴隨而來的噪聲，還會污染環(huán)境，危害操作者的身心健康。為減小加工過程中的振動，有時不得操作者的身心健康

26、。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(chǎn)率降低。不降低切削用量，使機械加工生產(chǎn)率降低。1、振動對機械加工的影響、振動對機械加工的影響MMT機械加工振動機械加工振動自激振動自激振動自由振動自由振動強迫振動強迫振動當系統(tǒng)受到初始干擾力激勵破當系統(tǒng)受到初始干擾力激勵破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為自由振動。由于總存在阻尼，自由振動。由于總存在阻尼，自由振動將逐漸衰減，如圖自由振動將逐漸衰減，如圖8-14a所示。所示。(占占5%)系統(tǒng)在周期性激振力系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力干擾力)持持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動，

27、稱為強迫續(xù)作用下產(chǎn)生的振動，稱為強迫振動。強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程是諧振動。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振動，只要有激振力存在振動系統(tǒng)就不會被阻尼衰減掉。統(tǒng)就不會被阻尼衰減掉。如如圖圖8-14b所示。所示。(占占35%)在沒有周期性干擾力作用的情在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動系統(tǒng)本身產(chǎn)生的況下，由振動系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動，交變力所激發(fā)和維持的振動，稱為自激振動。切削過程中產(chǎn)稱為自激振動。切削過程中產(chǎn)生的自激振動也稱為顫振。生的自激振動也稱為顫振。(占占65%)MMT 工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)

28、僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為自由振動。為自由振動。 由于系統(tǒng)中總存在由阻尼，自由振動將逐漸由于系統(tǒng)中總存在由阻尼，自由振動將逐漸衰弱，對加工影響不大。衰弱，對加工影響不大。MMTv 由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起v 強迫振動振源：機外機內(nèi)。機外：振源均通過地基把振動傳給機床。機內(nèi)： 1）回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡 2）機床傳動件的制造誤差和缺陷 3）切削過程中的沖擊v 頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數(shù)v 幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統(tǒng)動態(tài)特性有關(guān)。當干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時，產(chǎn)生共振v 相角特征：強迫振動位移的變

29、化在相位上滯后干擾力一個角，其值與系統(tǒng)的動態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān)。MMT三、三、 減小強迫振動的措施減小強迫振動的措施減小激振力 調(diào)整振源頻率 提高工藝系統(tǒng)的剛度和阻尼采取隔振措施 采用減振裝置。MMT4自激振動的產(chǎn)生及特征自激振動的產(chǎn)生及特征 在實際加工過程中，由于偶然的外界干擾（如工件材在實際加工過程中，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，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(chǎn)生自由振動。系統(tǒng)的振動必然會引起工從而使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動。系統(tǒng)的振動必然會引起工件、刀具間的相對位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引件、刀具

30、間的相對位置發(fā)生周期性變化，這一變化若又引起切削力的波動，則使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動。因此通常將自起切削力的波動，則使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動。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(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削激振動看成是由振動系統(tǒng)（工藝系統(tǒng)）和調(diào)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)，如過程）兩個環(huán)節(jié)組成的一個閉環(huán)系統(tǒng)，如圖圖所示。所示。 激勵工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動運動的交變力是由激勵工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動運動的交變力是由切削過程切削過程本身本身產(chǎn)生的，而切削過程同時又受工藝系統(tǒng)的振動的控產(chǎn)生的，而切削過程同時又受工藝系統(tǒng)的振動的控制，工藝系統(tǒng)的振動一旦停止，動態(tài)切削力也就隨之消制，工藝系統(tǒng)的振動一旦停止，動態(tài)切削力也就隨之消失。失。MMT自激振動自激振動特點特點不不衰減的振動衰減的振動它由振動過程本身引起它由振動過程本身引起切削力周期性變化，從切削力周期性變化，從不具備交變特性的能源不具備交變特性的能源中周期獲得能量，使振中周期獲得能量，使振動得以維持。動得以維持。自激振動由振動系統(tǒng)自激振動由振動系統(tǒng)本身參本身參數(shù)數(shù)決定，與強迫決定，與強迫振動振動顯著顯著不不同同。自由振自由振動受動受阻尼作用阻尼作用將將迅迅速衰減速衰減，而，而自激振動不自激振動不會會因因阻阻尼存尼存在而衰減。在而衰減。自激振動的頻率接近于自激振動的頻率接近于系系統(tǒng)的固有頻率，即顫振頻統(tǒng)的