機(jī)械加工過程中的振動(dòng)ppt課件

1、l機(jī)械加工過程中的強(qiáng)迫振動(dòng)l機(jī)械加工過程中的自激振動(dòng)機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)是由于外界相對(duì)于切削過程而言周期性干擾力的作用而引起的振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)的振源有來自機(jī)床內(nèi)部的稱為機(jī)內(nèi)振源，也有來自機(jī)床外部的，稱為機(jī)外振源。機(jī)外振源甚多，但它們都是經(jīng)過地基傳給機(jī)床的，可以經(jīng)過加設(shè)隔振地基加以消除。機(jī)內(nèi)振源主要有機(jī)床旋轉(zhuǎn)件的不平衡、機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷、往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力以及切削過程中的沖擊等。機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與普通機(jī)械振動(dòng)中的強(qiáng)迫振動(dòng)沒有本質(zhì)上的區(qū)別：在機(jī)械加工中產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與干擾力的頻率一樣，或是干擾力頻率的整數(shù)倍。強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值既與干擾力的幅值有關(guān)，又與工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)：1在干擾

2、力源頻率不變的情況下，干擾力的幅值越大，強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值將隨之增大。2工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值影響極大。3假設(shè)干擾力的頻率遠(yuǎn)離了工藝系統(tǒng)各階模態(tài)的固有頻率，那么強(qiáng)迫振動(dòng)呼應(yīng)將處于機(jī)床動(dòng)態(tài)呼應(yīng)的衰減區(qū)，振動(dòng)幅值很小；4當(dāng)干擾力頻率接近工藝系統(tǒng)某一固有頻率時(shí)，強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值將明顯增大；5假設(shè)干擾力頻率與工藝系統(tǒng)某一固有頻率一樣，系統(tǒng)將產(chǎn)生共振。如工藝系統(tǒng)阻尼較小，那么共振振幅將非常大。一概述 機(jī)械加工過程中，在沒有周期性外力相對(duì)于切削過程而言作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反響產(chǎn)生的周期性振動(dòng)，稱為自激振動(dòng)，簡(jiǎn)稱為顫振。 在實(shí)踐加工過程中，偶爾性的外界干擾如工件資料硬度不均、加工余量有變化等總是存在

3、的，這種偶爾性外界干擾所產(chǎn)生的切削力的變化，作用在機(jī)床系統(tǒng)上，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)將引起工件、刀具間的相對(duì)位置發(fā)生周期性變化，使切削過程產(chǎn)生維持振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)切削力。假設(shè)工藝系統(tǒng)不存在產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件，這種偶爾性的外界干擾將因工藝系統(tǒng)存在阻尼而使振動(dòng)運(yùn)動(dòng)逐漸衰減；假設(shè)工藝系統(tǒng)存在產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件，就會(huì)使機(jī)床加工系統(tǒng)產(chǎn)生繼續(xù)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。維持自激振動(dòng)的能量來自電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過動(dòng)態(tài)切削過程把能量輸給振動(dòng)系統(tǒng)，以維持振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。1自激振動(dòng)實(shí)例2產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件 在振出過程中，切削力凡對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)作功，振動(dòng)系統(tǒng)那么從切削過程中吸收一部分能量W振出=W12345，儲(chǔ)存在振動(dòng)系統(tǒng)中。 刀

4、架的振入運(yùn)動(dòng)那么是在彈性恢復(fù)力F彈作用下產(chǎn)生的，振入運(yùn)動(dòng)與切削力方向相反，振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)切削過程作功，即振動(dòng)系統(tǒng)要耗費(fèi)能量W振入=W54621。當(dāng)W振出W振入時(shí)，由于振動(dòng)系統(tǒng)吸收的能量小于耗費(fèi)的能量，故不會(huì)有自激振動(dòng)產(chǎn)生，加工系統(tǒng)是穩(wěn)定的。當(dāng)W振出=W振入時(shí)，由于在實(shí)踐機(jī)械加工系統(tǒng)中必然存在阻尼，系統(tǒng)在振入過程中為抑制阻尼尚需耗費(fèi)能量W摩阻振入。由此可知，在每一個(gè)振動(dòng)周期中，振動(dòng)系統(tǒng)從外界獲得的能量W= W振出-W振入+ W摩阻振入假設(shè)W振出=W振入，那么WW振入時(shí)，加工系統(tǒng)將有繼續(xù)的自激振動(dòng)產(chǎn)生，加工系統(tǒng)處于不穩(wěn)定形狀。根據(jù)W振出與W振入的差值大小又可分為以下三種情況：1W振出=W振入+ W摩阻

5、振入，加工系統(tǒng)有穩(wěn)幅自激振動(dòng)產(chǎn)生。2W振出W振入+ W摩阻振入，加工系統(tǒng)將出現(xiàn)振幅遞增的自激振動(dòng)，待振幅增至一定程度出現(xiàn)新的能量平衡W振出=W振入+W摩阻振入時(shí)，加工系統(tǒng)才會(huì)有穩(wěn)幅自激振動(dòng)產(chǎn)生。3W振出W振入，在力與位移的關(guān)系圖中，要求振出過程曲線應(yīng)在振入過程曲線的上部，如圖4-29所示。對(duì)于自激振動(dòng)的激振機(jī)理，許多學(xué)者曾提出過許多不同的學(xué)說，比較公認(rèn)的有再生原理、振型耦合原理、負(fù)摩擦原理和滯后原理。在金屬切削過程中，除極少數(shù)情況外，刀具總是完全地或部分地在帶有波紋的外表上進(jìn)展切削的。首先來研討車刀作自在正交切削的情況，此時(shí)，車刀只做橫向進(jìn)給，車刀將完全地在前一轉(zhuǎn)切削時(shí)留下的波紋外表上進(jìn)展切削，如圖4-30所示。假定切削過程遭到一個(gè)瞬時(shí)的偶爾性擾動(dòng)，刀具與工件便發(fā)生相對(duì)振動(dòng)自在振動(dòng)，振動(dòng)的幅值將因有阻尼存在而逐漸衰減。但此時(shí)會(huì)在加工外表上留下一段振紋，如圖4-31b所示。當(dāng)工件轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，刀具要在留有振紋的外表上進(jìn)展切削圖4-31c，切削厚度將發(fā)生動(dòng)搖，這就有交變的動(dòng)態(tài)切削力產(chǎn)生。假設(shè)切削過程中各種條件的匹配是促進(jìn)振動(dòng)的，那么將會(huì)進(jìn)一步開展到圖4-31d那樣的顫振形狀。通常，將這種由于切削厚度變化效應(yīng)引起的自激振動(dòng)，稱為再生型顫振。在自在正交切削條