機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制ppt課件

1、第3章 機(jī)械加工外表質(zhì)量及其控制本章要點(diǎn)外表質(zhì)量及對(duì)運(yùn)用性能影響影響外表粗糙度工藝要素機(jī)械加工中的振動(dòng)影響表層物理性能工藝要素1第3章 機(jī)械加工外表質(zhì)量及其控制Analysis and Control of Machining Surface Quality3.1 加工外表質(zhì)量及其對(duì)運(yùn)用性能的影響Machining Surface Quality and its Influence to Use Performance機(jī)械制造工藝學(xué) 2外表粗糙度波度紋理方向傷痕劃痕、裂紋、砂眼等外表質(zhì)量外表幾何外形精度外表缺陷層表層加工硬化表層金相組織變化表層剩余應(yīng)力加工外表質(zhì)量加工質(zhì)量包含的內(nèi)容3.1.1

2、加工外表質(zhì)量概念 33.1.1 加工外表質(zhì)量概念 加工外表的幾何形貌 外表粗糙度 波長(zhǎng)/波高50 波度 波長(zhǎng)/波高=501000；且具有周期特性 宏觀幾何外形誤差平面度、圓度等波長(zhǎng)/波高1000 紋理方向外表刀紋方式 外表缺陷如劃痕、砂眼、氣孔、裂紋等 是加工外表個(gè)別位置出現(xiàn)的缺陷 a波度 b外表粗糙度零件加工外表的粗糙度與波度RZHRZ43.1.1 加工外表質(zhì)量概念 無(wú)氧銅鏡面三維形貌及外表輪廓曲線53.1.1 加工外表質(zhì)量概念 加工紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注63.1.1 加工外表質(zhì)量概念 外表層金屬力學(xué)物理性能和化學(xué)性能 外表層金屬冷作硬化 外表層金屬金相組織變化 外表層金屬剩余應(yīng)力加工蛻變層模

3、型 73.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響Ram初始磨損量重載荷輕載荷外表粗糙度與初始磨損量關(guān)系外表粗糙度對(duì)零件耐磨性的影響外表粗糙度太大和太小都不耐磨。外表粗糙度太大，接觸外表的實(shí)踐壓強(qiáng)增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、擠裂、切斷，故磨損加劇；外表粗糙度太小，也會(huì)導(dǎo)致磨損加劇。由于外表太光滑，存不住光滑油，接觸面間不易構(gòu)成油膜，容易發(fā)生分子粘結(jié)而加劇磨損。外表粗糙度的最正確值與機(jī)器零件的任務(wù)情況有關(guān)83.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表層的冷作硬化對(duì)零件耐磨性的影響加工外表的冷作硬化，普通能提高零件的耐磨性。由于它使磨擦副外表層金屬的顯微硬度提高，塑性降

4、低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。這是由于過(guò)分的冷作硬化，將引起金屬組織過(guò)分“疏松，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中能夠會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間構(gòu)成小顆粒，使零件加速磨損。冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系93.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表紋理零件耐磨性的影響 外表紋理的外形和刀紋方向?qū)δ湍バ砸灿杏绊?，緣由是紋理外形和刀紋方向影響有效接觸面積和光滑液的存留，普通，圓弧狀、凹坑狀外表紋理的耐磨性好，尖峰狀的耐磨性差。在運(yùn)動(dòng)副中，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的刀紋方向和運(yùn)動(dòng)方向一樣時(shí)，耐磨性較好，兩者的刀紋方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，耐磨性最差。103.1.2 外表

5、質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表粗糙度對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響外表質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響外表粗糙度越大，抗疲勞破壞的才干越差。對(duì)接受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，外表粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。 外表粗糙度值越小，外表缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工外表越粗糙，外表的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的才干越差。113.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表層冷作硬化與剩余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響 適度的外表層冷作硬化能阻止疲勞裂紋生長(zhǎng)并產(chǎn)生外表壓應(yīng)力，提高零件的疲勞強(qiáng)度。剩余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，剩余拉應(yīng)力容易使已加工外表產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展

6、而降低疲勞強(qiáng)度剩余壓應(yīng)力那么可以部分地抵消任務(wù)載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。123.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表質(zhì)量對(duì)零件配合質(zhì)量的影響外表粗糙度對(duì)配合質(zhì)量的影響外表粗糙度對(duì)零件配合精度的影響 外表粗糙度較大，那么降低了配合精度。外表剩余應(yīng)力對(duì)零件任務(wù)精度的影響 外表層有較大的剩余應(yīng)力，就會(huì)影響零件精度的穩(wěn)定性。外表剩余應(yīng)力對(duì)配合質(zhì)量的影響133.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 外表質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響外表粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響 減小零件外表粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。由于零件外表越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，浸透

7、與腐蝕作用越劇烈。 外表剩余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性能的影響 零件外表剩余壓應(yīng)力使零件外表嚴(yán)密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可加強(qiáng)零件的耐腐蝕性；外表剩余拉應(yīng)力那么降低零件耐腐蝕性。143.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 如減小外表粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和丈量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能還有其它方面的影響153.1.2 外表質(zhì)量對(duì)零件運(yùn)用性能的影響 對(duì)耐磨性影響 外表粗糙度值 耐疲勞性 適當(dāng)硬化阻止疲勞裂紋生長(zhǎng)并產(chǎn)生外表壓應(yīng)力可提高耐疲勞性 外表粗糙度值耐蝕性 外表壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性 外表粗糙度值 配合質(zhì)量外表剩余應(yīng)力 精度的穩(wěn)定

8、性 配合質(zhì)量 外表粗糙度值耐磨性，但有限制 對(duì)耐疲勞性影響 對(duì)耐蝕性影響 對(duì)配合質(zhì)量影響 紋理方式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好；紋理方向一樣較好 適當(dāng)硬化可提高耐磨性16第3章 機(jī)械加工外表質(zhì)量及其控制Analysis and Control of Machining Surface Quality3.2 影響加工外表質(zhì)量工藝要素及其改良措施Technology Factors Influencing Machining Surface Quality and its Improving機(jī)械制造工藝學(xué) 173.2.1 切削加工外表粗糙度 幾何要素的影響 直線刃車(chē)刀： 圓弧刃車(chē)刀： 影響要素：刀尖

9、圓弧半徑 r、主偏角r、副偏角r 、進(jìn)給量 f車(chē)削時(shí)殘留面積的高度f(wàn)rRmaxvfrbRmaxfavf切削加工后外表粗糙度的值主要取決于切削殘留面積的高度 183.2.1 切削加工外表粗糙度 工件資料的性質(zhì)韌性 外表粗糙度 工件資料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工外表愈粗糙。脆性外表粗糙度 加工脆性資料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工外表留下許多麻點(diǎn)，使外表粗糙。塑性外表粗糙度 工件資料塑性越好，塑性變形越大，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，加工外表粗糙。物理要素的影響 同一資料金相組織越粗大 外表粗糙度 故對(duì)中碳鋼和低碳鋼資料的工件，為改善切削性能，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處置。19

10、3.2.1 切削加工外表粗糙度 切削速度的影響 加工塑性資料時(shí)，切削速度對(duì)外表粗糙度的影響隨切削速度的變化而變化對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響；切削速度越高，塑性變形越不充分，外表粗糙度值越??；選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的外表粗糙度；切削速度對(duì)脆性資料的影響不大。203.2.1 切削加工外表粗糙度 切削外表塑性變形和積屑瘤 切削速度影響最大：v = 2050m/min范圍，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，外表粗糙度最差； v 100m/min時(shí)減小，并趨于穩(wěn)定 。切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系100120vm/min020406080140外表粗糙度Rzm481216202428收縮系數(shù)Ks1.52

11、.02.53.0積屑瘤高度 hm 0200400600hKsRz21積屑瘤的影響：3.2.1 切削加工外表粗糙度 22鱗刺的影響鱗刺的構(gòu)成：抹試階段、導(dǎo)裂階段、層積階段、刮成階段3.2.1 切削加工外表粗糙度 233.2.1 切削加工外表粗糙度 進(jìn)給量的影響 其他影響要素刀具幾何角度、刃磨質(zhì)量，切削液等減小進(jìn)給量f固然可以減小外表粗糙度值，但進(jìn)給量過(guò)小，外表粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)，效率降低。 適當(dāng)增大刀具前角，提高刃磨質(zhì)量，合理選擇切削液，抑制積屑瘤和鱗刺。精鏜(車(chē))后的外表輪廓圖(橫向粗糙度)243.2.2 磨削加工外表粗糙度 磨削中影響粗糙度的幾何要素 從幾何要素和塑性變形兩方面影響工件的磨

12、削外表是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o(wú)數(shù)極細(xì)的刻痕構(gòu)成的，工件單位面積上經(jīng)過(guò)的磨粒數(shù)越多，那么刻痕越多，刻痕的等高性越好，外表粗糙度值越小。磨削時(shí)切削力大速度高溫度高，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過(guò)程中只是對(duì)被加工外表擠壓，沒(méi)有切削作用。加工外表在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)的高溫更加劇了塑性變形，故外表粗糙度值增大。磨削中影響粗糙度的物理要素通常是決議要素253.2.2 磨削加工外表粗糙度 磨削用量 砂輪速度v，Ra 工件速度vw，Ra 砂輪縱向進(jìn)給f，Ra 磨削深度ap，Ra 光磨次數(shù)，Ra磨削用量對(duì)外表粗糙度的影響vw = 40(m/min)f = 2.36

13、(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)0304050600.51.0aap(mm)00.010.40.8Ra(m)00.20.60.020.030.04b光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra(m)01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)263.2.2 磨削加工外表粗糙度 砂輪及其修整 砂輪粒度，Ra;但要適量(4660) 砂輪硬度適中， Ra ；常取中軟 砂輪組織適中，Ra ；常取中等組織 砂輪資料：與工件資料相順應(yīng)

14、如氧化鋁適于磨鋼，碳化物(硅硼)適于磨鑄鐵，金剛石砂輪適于磨陶瓷資料等 工件資料 冷卻光滑液等 其他影響要素 金剛石砂輪磨削工程陶瓷零件采用超硬砂輪資料，Ra 但本錢(qián)高； 砂輪精細(xì)修整， f Ra 太硬易使磨粒磨鈍 Ra 太軟容易堵塞砂輪Ra 韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落Ra 。273.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 比較法 觸針?lè)ǎ?Ra 0.025m外表粗糙度丈量工件驅(qū)動(dòng)箱放大器處置器記錄器顯示器觸針傳感器觸針?lè)ㄈ蝿?wù)原理 光切法： Rz 0.560m 干涉法： Rz 0.050.8m283.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 雙管顯微鏡丈量原理1光源 2聚光鏡 3窄縫 4工件

15、外表 5目鏡透鏡 6分劃板 7目鏡293.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 干涉顯微鏡丈量原理1光源 2、10、15聚光鏡 3濾色片 4光闌 5透鏡 6、9物鏡 7分光鏡 8補(bǔ)償鏡 10、14、16反射鏡 12目鏡 13透光窗303.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 外表三維微觀形貌丈量外表三維形貌丈量與處置系統(tǒng)原理圖1驅(qū)動(dòng) 2撞塊 3電觸點(diǎn) 4觸針 5任務(wù)臺(tái) 6工件 7步進(jìn)電機(jī) 8控制電路 9驅(qū)動(dòng)電路 10放大電路 11A/D變換器 12微機(jī) 13顯示器 14打印機(jī)313.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 TOPO移相關(guān)涉顯微鏡光學(xué)原理圖1光源 2、4、12透鏡 3視場(chǎng)光闌 6干

16、涉濾光片 7CCD面陣探測(cè)器 8輸出信號(hào) 9目鏡 10分光鏡 11壓電陶瓷 13反射鏡 14參考基準(zhǔn)板 15分光板 16被測(cè)工件323.2.3 外表粗糙度和外表微觀形貌丈量 外表微觀形貌a外表形貌干涉條紋 b外表三維形貌ab相位值：輪廓高度：33第3章 機(jī)械加工外表質(zhì)量及其控制Analysis and Control of Machining Surface Quality3.3 影響表層物理性能的工藝要素及其改良措施Technology Factors Influencing Surface Physics Performance and its Improving機(jī)械制造工藝學(xué) 343.3

17、.1 加工外表層冷作硬化 概述 加工硬化 機(jī)械加工時(shí)，工件外表層金屬遭到切削力的作用產(chǎn)生劇烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至碎化，從而使外表層的強(qiáng)度和硬度添加，這種景象稱(chēng)為加工硬化，又稱(chēng)冷作硬化和強(qiáng)化。 加工硬化度量 表層金屬顯微硬度 HV 硬化層深度 hm 硬化程度 N式中 HV 硬化層顯微硬度HV； HV0 基體層顯微硬度HV。35 外表層冷作硬化的程度決議于產(chǎn)生塑性變形的力、變形速度及變形時(shí)的溫度。 冷作硬化產(chǎn)生的緣由 3.3.1 加工外表層冷作硬化 力越大，塑性變形越大，那么硬化程度越大； 速度越大，塑性變形越不充分，那么硬化程度越??； 變形時(shí)的溫度不

18、僅影響塑性變形程度，還會(huì)影響變形后金相組織的恢復(fù)程度。 切削加工時(shí)外表層的硬化是不穩(wěn)定的，一有條件，就會(huì)產(chǎn)生弱化景象： 假設(shè)溫度超越0.250.30T熔熔化絕對(duì)溫度，那么除了強(qiáng)化景象外，同時(shí)還有回復(fù)景象，此時(shí)歪扭的晶格部分得到恢復(fù)，減低了冷硬作用； 結(jié)論： 機(jī)械加工時(shí)外表層的冷作硬化就是強(qiáng)化作用和回復(fù)作用的綜合結(jié)果。 3.3.1 加工外表層冷作硬化 切削溫度越高、高溫繼續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)、強(qiáng)化程度越大，那么回復(fù)作用也就越強(qiáng)。因此對(duì)高溫下任務(wù)的零件，能保證疲勞強(qiáng)度的最正確外表層是沒(méi)有冷硬層或者只需極小1020m冷作硬化的外表層。 假設(shè)溫度超越0.30T熔就會(huì)發(fā)生金屬再結(jié)晶，此時(shí)由于強(qiáng)化而改動(dòng)了的外表層物

19、理機(jī)械性能幾乎可以完全恢復(fù)。3.3.1 加工外表層冷作硬化 影響切削加工外表冷作硬化要素 f切削力塑變冷硬 切削用量影響 刀具影響 r塑變冷硬 其他幾何參數(shù)影響不明顯 后刀面磨損影響顯著綜協(xié)作用00.20.40.60.81.0磨損寬度VB(mm)100180260340硬度(HV)50鋼，v = 40(m/min) f = 0.120.2(mm/z)后刀面磨損對(duì)冷硬影響 工件資料 資料塑性，冷硬傾向 切削速度影響復(fù)雜力與熱綜協(xié)作用結(jié)果 切削深度影響不大f 和 v 對(duì)冷硬的影響硬度(HV)0f (mm /r)0.20.40.60.8v =170(m/min)(m/min)100(m/min )5

20、0(m/min)100200300400工件資料：45383.3.1 加工外表層冷作硬化 影響磨削加工外表冷作硬化要素 磨削用量 砂輪 工件資料 磨削速度 塑變 溫度 冷硬程度弱化作用加強(qiáng) 工件轉(zhuǎn)速溫度 冷硬程度 弱化作用減弱 縱向進(jìn)給量影響復(fù)雜綜協(xié)作用 磨削深度磨削力塑變冷硬程度 砂輪粒度冷硬程度 砂輪硬度、組織影響不顯著 資料塑性塑變 冷硬傾向 資料導(dǎo)熱性溫度 冷硬傾向磨削深度對(duì)冷硬的影響ap(mm)硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削393.3.1 加工外表層冷作硬化 冷作硬化丈量方法 表層顯微硬度HV 硬化層深度丈量 斜截面丈量可同時(shí)測(cè)出

21、硬化層深度 h 顯微硬度計(jì)采用頂角為金剛石壓頭，載荷2N斜截面丈量顯微硬度403.3.2 外表金屬金相組織變化 磨削加工時(shí)切削力大功率耗費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它切削方法，切削速度高通常4050m/s，高達(dá)80200m/s ，磨削區(qū)溫度高短時(shí)間內(nèi)可上升到4001000C，甚至更高。 這樣大的加熱速度，促使加工外表部分構(gòu)成瞬時(shí)熱聚集景象，有很高溫升和很大的溫度梯度，出現(xiàn)金相組織的變化，強(qiáng)度和硬度下降，產(chǎn)生剩余應(yīng)力，甚至引起裂紋，這就是磨削燒傷景象。 切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其臨近區(qū)域產(chǎn)生了一定的溫升，當(dāng)工件表層溫度到達(dá)或超越金屬資料相變溫度時(shí)，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨剩余

22、應(yīng)力產(chǎn)生，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜。外表層金相組織變化 普通的切削加工方法不太嚴(yán)重，磨削時(shí)易產(chǎn)生磨削燒傷景象。41外表顏色與燒傷之間的關(guān)系： 黑 青 淡青 米黃 淡黃3.3.2 外表金屬金相組織變化 磨削淬火鋼時(shí)，由于磨削燒傷，工件外表產(chǎn)生氧化膜并呈現(xiàn)出不同顏色，相當(dāng)于鋼的回火色。 不同的燒傷色表示遭到不同溫度的作用與產(chǎn)生不同的燒傷深度。有時(shí)外表雖看不出變色，但并不等于外表未受熱損傷。 例如在磨削過(guò)程中由于采用過(guò)大的磨削用量，呵斥了很深的燒傷層，以后的無(wú)進(jìn)給磨削中磨去了外表的燒傷色，而未能除去燒傷層，那么留在工件上的燒傷層就會(huì)成為運(yùn)用中的隱患。42 回火燒傷 磨削區(qū)溫度超越馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(350)而

23、未超越相變溫度(Ac3) ，那么工件外表原來(lái)的馬氏體組織將產(chǎn)生回火景象，轉(zhuǎn)化成硬度降低的回火組織索氏體或屈氏體；淬火燒傷 磨削區(qū)溫度超越相變溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，由于冷卻液的急冷作用，表層會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體，硬度較原來(lái)的回火馬氏體高，而它的下層那么由于冷卻緩慢成為硬度降低的回火組織。退火燒傷(最為嚴(yán)重) 不用冷卻液進(jìn)展干磨削時(shí)，磨削區(qū)溫度超越相變溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，因工件冷卻緩慢，那么表層硬度急劇下降，這時(shí)工件表層被退火。磨削淬火鋼時(shí)外表層產(chǎn)生的燒傷有以下三種：3.3.2 外表金屬金相組織變化 磨削溫度組織變化) 溫度梯度組織變化不同) 冷卻速度得到組織不同)影響磨削加工時(shí)金相組織

24、變化的要素 3.3.2 外表金屬金相組織變化 工件資料 低碳鋼時(shí)不會(huì)發(fā)生相變； 高合金鋼如軸承鋼、高速鋼、鎳鉻鋼等傳熱性特別差，在冷卻不充分時(shí)易出現(xiàn)磨削燒傷。 未淬火鋼為分散度低的珠光體，磨削時(shí)間短時(shí)不會(huì)發(fā)生金相組織的變化； 淬火鋼極易相變。3.3.2 外表金屬金相組織變化 改善冷卻條件冷卻液進(jìn)入磨削區(qū)改善磨削燒傷的途徑 合理選擇砂輪磨削時(shí)，砂輪外表上磨粒的切削刃口鋒利磨削力磨削區(qū)的溫度應(yīng)根據(jù)工件資料合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織磨削燒傷合理選擇磨削用量砂輪轉(zhuǎn)速 磨削燒傷徑向進(jìn)給量fp 磨削燒傷軸向進(jìn)給量fa磨削燒傷工件速度vw磨削燒傷采用內(nèi)冷卻法 磨削燒傷內(nèi)冷卻安裝1錐形蓋 2通道孔 3中

25、心腔 4有徑向小孔薄壁套采用開(kāi)槽砂輪冷卻條件好延續(xù)磨削 受熱磨削燒傷453.3.2 外表金屬金相組織變化 圖3-24 開(kāi)槽砂輪 a 槽均勻分布 b槽不均勻分布463.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 外表層剩余應(yīng)力 定義： 機(jī)械加工中工件外表層組織發(fā)生變化時(shí)，在外表層及其與基體資料的交界處會(huì)產(chǎn)生相互平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為外表層的剩余應(yīng)力。剩余應(yīng)力產(chǎn)生的緣由 冷態(tài)塑性變形 機(jī)械加工時(shí)，工件外表遭到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑變，基體仍處于彈性變外形狀。切削后，表層產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生剩余拉伸應(yīng)力。熱態(tài)塑性變形機(jī)械加工時(shí)，切削或磨削熱使工件外表部分溫升過(guò)高，引起高溫塑性變形。表層產(chǎn)生剩余拉應(yīng)力，

26、里層產(chǎn)消費(fèi)生剩余壓應(yīng)力；金相組織變化切削時(shí)產(chǎn)生的高溫會(huì)引起外表的相變。比容大的組織比容小的組織體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。473.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 實(shí)踐機(jī)械加工后的外表層剩余應(yīng)力及其分布，是上述三方面要素綜協(xié)作用的結(jié)果，在一定條件下，其中某一或二種要素能夠起主導(dǎo)作用。切削時(shí)切削熱不多普通切削加工時(shí)那么以冷態(tài)塑性變形為主，外表層常產(chǎn)生剩余緊縮應(yīng)力。假設(shè)切削熱多那么以熱態(tài)塑性變形為主，外表層常產(chǎn)生剩余拉伸應(yīng)力。 磨削時(shí)外表層剩余應(yīng)力歲磨削條件不同而不同：輕磨削條件產(chǎn)生淺而小的剩余壓應(yīng)力，由于此時(shí)沒(méi)有金相組織變化，溫度影響也很小，主要是塑性變形的影響在起作用。中等磨削條件產(chǎn)生淺而

27、大的拉應(yīng)力。淬火鋼重磨削條件那么產(chǎn)生深而大的拉應(yīng)力最外外表能夠出現(xiàn)小而淺的壓應(yīng)力，這里顯然是由于熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響在起主導(dǎo)作用的緣故。483.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 v剩余應(yīng)力熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用 切削用量 資料塑性剩余應(yīng)力 鑄鐵等脆性資料易產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力 不同資料差別明顯f 對(duì)剩余應(yīng)力的影響工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 剩余應(yīng)力(Gpa)0.2000.200100200300400間隔外表深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r f剩余應(yīng)力 切削深度影響不顯著vc 對(duì)剩余應(yīng)力的影響0=5,0=5,r

28、=75,r=0.8mm,工件：45切削條件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液050100150200間隔外表深度(m)剩余應(yīng)力(Gpa)-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min影響剩余應(yīng)力的工藝要素切削加工 工件資料493.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 低速620m/min剩余拉伸應(yīng)力熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用 中速200250m/min剩余緊縮應(yīng)力 高速500850m/min剩余緊縮應(yīng)力金相組織變化起主導(dǎo)作用 18CrNiMoA車(chē)削剩余應(yīng)力切削速度對(duì)剩余應(yīng)力的影響503.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 刀具影響 前角+，剩余拉應(yīng)力 刀具磨損

29、剩余應(yīng)力 513.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 磨削過(guò)程中剩余應(yīng)力的影響磨削加工時(shí)外表層的剩余應(yīng)力總的來(lái)說(shuō)，磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響較大，故大多數(shù)磨削零件的外表層往往有剩余拉應(yīng)力。當(dāng)剩余拉應(yīng)力超越資料的強(qiáng)度極限時(shí)，零件外表就會(huì)出現(xiàn)裂紋，即磨削裂紋。磨削裂紋磨削裂紋普通很淺0.25.050mm，大多數(shù)垂直于磨削方向或成網(wǎng)狀磨螺紋時(shí)有時(shí)也有平行于磨削方向的裂紋，裂紋總是拉應(yīng)力引起的，且常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。有的磨削裂紋也能夠不在工件的外外表，而是在外表層下成為肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。52圖8.12 磨削裂紋3.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 533.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 v 溫度 拉應(yīng)力傾向

30、磨削用量 f工件轉(zhuǎn)速塑變拉應(yīng)力 背吃刀量：影響很大 ap很小壓應(yīng)力塑性變形起主要作用； 增大拉應(yīng)力熱變形起主要作用； 再增大壓應(yīng)力塑性變形起主要作用；磨削剩余應(yīng)力的影響要素磨削工業(yè)鐵背吃刀量剩余應(yīng)力磨削T8鋼背吃刀量剩余應(yīng)力543.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 資料強(qiáng)度導(dǎo)熱性塑性 拉應(yīng)力傾向 工件資料磨削硬質(zhì)合金時(shí)，由于其脆性大，抗拉強(qiáng)度低以及導(dǎo)熱性差，所以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋。磨削含碳量高的淬火鋼時(shí)，由于其晶界脆弱，也容易產(chǎn)生磨削裂紋。工件在淬火后假設(shè)存在剩余應(yīng)力，那么即使在正常的磨削條件下也能夠出現(xiàn)裂紋。 工件資料的熱處置工件淬火后在磨削前進(jìn)展去除應(yīng)力的工序能收到很好的效果。滲碳、滲氮時(shí)假設(shè)工

31、藝不當(dāng)，就會(huì)在外表層晶界面上析出脆性的碳化物、氮化物，當(dāng)磨削時(shí)在熱應(yīng)力作用下，就容易沿著這些組織發(fā)生脆性破壞，而出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。55冷卻方法選擇適宜的磨削液和有效的冷卻方法。采用高壓大流量冷卻內(nèi)冷卻加裝空氣擋板，減輕旋轉(zhuǎn)的砂輪外表的高壓附著氣流的作用，以使冷卻液能順利地噴注到磨削區(qū)。3.3.3 外表金屬剩余應(yīng)力 最終工序加工方法選擇交變載荷易產(chǎn)生部分微觀裂紋，選壓應(yīng)力 滑動(dòng)摩擦拉應(yīng)力抗機(jī)械磨損擠壓壓潰 滾動(dòng)摩擦外表層下h深處產(chǎn)生壓應(yīng)力有利ab應(yīng)力分布a滑動(dòng)摩擦 b滾動(dòng)摩擦 外表剩余應(yīng)力將直接影響零件的運(yùn)用性能，普通工件外表剩余應(yīng)力的數(shù)值和性質(zhì)主要取決于工件最終加工工序的加工方法。零件的詳細(xì)任務(wù)條

32、件573.3.4 外表強(qiáng)化工藝 是一種用緊縮空氣或離心力將大量直徑細(xì)小0.24mm的丸粒鋼丸、玻璃丸以3050m/s的速度向零件外表放射的方法。 可使工件外表產(chǎn)生冷硬層和壓應(yīng)力,提高疲勞強(qiáng)度和運(yùn)用壽命；噴丸強(qiáng)化 用于強(qiáng)化外形復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件，例如板彈簧、螺旋彈簧、齒輪、焊縫等珠丸擠壓引起剩余應(yīng)力 緊縮拉伸塑性變形區(qū)域外表硬度提高1040，耐疲勞強(qiáng)度提高3050，運(yùn)用壽命可提高數(shù)倍至數(shù)十倍。如齒輪可提高倍，螺旋彈簧可提高倍以上。硬化深度可達(dá).mm,外表粗糙度可自.降到.。583.3.4 外表強(qiáng)化工藝 利用淬硬和精細(xì)研磨過(guò)的滾輪或滾珠，在常溫形狀擠壓金屬外表，使表層資料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，

33、將凸起部分下壓下，凹下部分上凸，構(gòu)成新的光潔外表。修正工件外表的微觀幾何外形,構(gòu)成緊縮剩余應(yīng)力，提高耐疲勞強(qiáng)度。滾壓加工原理圖滾壓加工外表粗糙度可自.降至.，外表硬度提高1040，外表硬化深度達(dá).mm，耐疲勞強(qiáng)度提高3050。59第3章 機(jī)械加工外表質(zhì)量及其控制Analysis and Control of Machining Surface Quality3.4 機(jī)械加工過(guò)程中的振動(dòng)Vibrations in machining Process機(jī)械制造工藝學(xué) 603.4.1 概述 機(jī)械加工過(guò)程中振動(dòng)的危害 振動(dòng)會(huì)在工件加工外表出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工精度和外表質(zhì)量，低頻振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度；

34、振動(dòng)會(huì)引起刀具崩刃打刀景象并加速刀具或砂輪的磨損； 振動(dòng)使機(jī)床夾具銜接部分松動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)副的任務(wù)性能，并導(dǎo)致機(jī)床喪失精度； 產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者安康 影響消費(fèi)效率 機(jī)械加工過(guò)程中振動(dòng)的類(lèi)型自在振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)613.4.1 概述 工藝系統(tǒng)遭到初始干擾力而破壞了其平衡形狀后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱(chēng)為自在振動(dòng)。 由于系統(tǒng)中存在阻尼，自在振動(dòng)將逐漸衰弱，對(duì)加工影響不大。自在振動(dòng)623.4.2 機(jī)械加工過(guò)程中強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生緣由 由穩(wěn)定的外界周期性的干擾力激振力作用引起；除了力之外,凡是隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度，也可以激起系統(tǒng)的振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)振源：機(jī)外機(jī)內(nèi)。 機(jī)外：其他機(jī)床

35、、鍛錘、火車(chē)、卡車(chē)等經(jīng)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)量的不平衡旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心 2機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷如齒輪嚙合時(shí)的沖擊、皮帶 輪圓度誤差及皮帶厚度不均引起的張力變化，滾動(dòng)軸承的套圈和滾 子尺寸及外形誤差 3切削過(guò)程中的沖擊如往復(fù)部件的沖擊；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力 脈動(dòng)；斷續(xù)切削時(shí)的沖擊振動(dòng)633.4.2 機(jī)械加工過(guò)程中強(qiáng)迫振動(dòng) 頻率特征：與干擾力的頻率一樣，或是干擾力頻率整倍數(shù) 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 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)強(qiáng)迫振動(dòng)

36、的特征64 圖1 內(nèi)圓磨削振動(dòng)系統(tǒng) a) 模型表示圖 b動(dòng)力學(xué)模型 c受力圖強(qiáng)迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程3.4.2 機(jī)械加工過(guò)程中強(qiáng)迫振動(dòng)653.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)自激振動(dòng)(顫振)的概念 在沒(méi)有周期性外力(相對(duì)于切削過(guò)程)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) 自激振動(dòng)過(guò)程可用傳送函數(shù)概念闡明電動(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)理系統(tǒng)切削過(guò)程 切削過(guò)程本身能引起某種交變切削力，而振動(dòng)系統(tǒng)能經(jīng)過(guò)這種力的變化，從不具備交變特性的能源中周期性的獲得補(bǔ)充能量，從而維持住這個(gè)振動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)一停頓，那么這種外力的周期性變化和能量的補(bǔ)充過(guò)程也都立刻停頓。工

37、藝系統(tǒng)中維持自激振動(dòng)的能量來(lái)自機(jī)床電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)除了供應(yīng)切除切屑的能量外，還經(jīng)過(guò)切削過(guò)程把能量輸給振動(dòng)系統(tǒng)，使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。663.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng) 自激振動(dòng)能否產(chǎn)生及振幅的大小取決于振動(dòng)系統(tǒng)在每一個(gè)周期內(nèi)獲得和耗費(fèi)的能量對(duì)比情況自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ)BC能量EQEE0振幅自激振動(dòng)的特征 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)是在沒(méi)有周期性外力(相對(duì)于切削過(guò)程而言)干擾下所產(chǎn)生的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這一點(diǎn)與強(qiáng)迫振動(dòng)有原那么區(qū)別。 自激振動(dòng)的頻率接近于系統(tǒng)的某一固有頻率，或者說(shuō)，顫振頻率取決于振動(dòng)系統(tǒng)的固有特性。這一點(diǎn)與強(qiáng)迫振動(dòng)根本不同，強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率取決于外界干擾力的頻率。 自激振動(dòng)是一種不衰減的振動(dòng)

38、。振動(dòng)過(guò)程本身能引起某種不衰減的周期性變化，而振動(dòng)系統(tǒng)能經(jīng)過(guò)這種力的變化，從不具備交變特性的能源中周期性的獲得補(bǔ)充能量，從而維持住這個(gè)振動(dòng)。 自激振動(dòng)由振動(dòng)系統(tǒng)本身參數(shù)決議，與強(qiáng)迫振動(dòng)顯著不同。自在振動(dòng)受阻尼作用將迅速衰減，而自激振動(dòng)不會(huì)因阻尼存在而衰減。67 如圖3-33a所示為單自在度機(jī)械加工振動(dòng)模型。設(shè)工件系統(tǒng)為絕對(duì)剛體，振動(dòng)系統(tǒng)與刀架相連，且只在y方向作單自在度振動(dòng)。 在背向力Fp作用下，刀具作切入、切出運(yùn)動(dòng)振動(dòng)。刀架振動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)還有F彈作用在它上面。y越大，F(xiàn)彈也越大，當(dāng)Fp=F彈時(shí)，刀架的振動(dòng)停頓。 對(duì)上述振動(dòng)系統(tǒng)而言，背向力Fp是外力，F(xiàn)p對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)作功如圖3-33b所示。 刀具

39、切入，其運(yùn)動(dòng)方向與背向力方向相反，作負(fù)功；即振動(dòng)系統(tǒng)要耗費(fèi)能量W振入； 刀具切出，其運(yùn)動(dòng)方向與背向力方向一樣，作正功；即振動(dòng)系統(tǒng)要吸收能量W振出； 產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)68圖3-33 單自在度機(jī)械加工振動(dòng)模型 a 振動(dòng)模型 b 力與位移的關(guān)系圖3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)69 當(dāng)W振出W振入時(shí)，刀架振動(dòng)系統(tǒng)將有繼續(xù)的自激振動(dòng)產(chǎn)生。3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)70三種情況： W振出=W振入+ W摩阻振入時(shí)，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)； W振出W振入+ W摩阻振入時(shí)，系統(tǒng)為振幅遞增的自激 振動(dòng)，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)； W振出 W振入+ W摩阻振入時(shí)，系統(tǒng)

40、為振幅遞減的自激 振動(dòng)，至一定程度，系統(tǒng)有穩(wěn)幅的自激振動(dòng)；故振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動(dòng)的根本條件是：W振出W振入或 FP振出FP振入3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)713.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng) 再生原理自激振動(dòng)機(jī)理 如下圖，車(chē)刀只做橫向進(jìn)給。 在穩(wěn)定的切削過(guò)程中，刀架系統(tǒng)因資料的硬點(diǎn)，加工余量不均勻，或其它緣由的沖擊等，遭到偶爾的擾動(dòng)。刀架系統(tǒng)因此產(chǎn)生了一次自在振動(dòng)，并在被加工外表留下相應(yīng)的振紋。 當(dāng)工件轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)后，刀具要在留有振紋的外表上切削，因切削厚度發(fā)生了變化，所以引起了切削力周期性的變化。產(chǎn)生動(dòng)態(tài)切削力。 將這種由于切削厚度的變化而引起的自激振動(dòng)，稱(chēng)為 “再生顫振。圖 自在正交切削時(shí)

41、再生顫振的產(chǎn)生723.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)產(chǎn)生條件再生自激振動(dòng)原理圖f切入切出y0yaby0y切入切出fcfy0y切入切出d切入切出fy0y 圖中 abc系統(tǒng)無(wú)能量獲得；d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)。 圖中綠線表示前一轉(zhuǎn)切削的工件外表振紋，紅線表示后一轉(zhuǎn)切削的外表。 a前后兩轉(zhuǎn)的振紋沒(méi)有相位差=0圖a b前后兩轉(zhuǎn)的振紋相位差為=圖b c后一轉(zhuǎn)的振紋相位超前圖c d后一轉(zhuǎn)的振紋相位滯后圖d 結(jié)論：在再生顫振中，只需當(dāng)后一轉(zhuǎn)的振紋的相位滯后于前一轉(zhuǎn)振紋時(shí)才有能夠產(chǎn)生再生顫振。73apfaB振動(dòng)方向XD

42、fbbda切削b磨削rr，重 迭 系 數(shù) 前一次走刀工件外表構(gòu)成的波紋面寬度在相繼的后一次走刀的有效寬度中所占的比例，用表示。重迭系數(shù)對(duì)再生顫振的影響 在縱向切削或磨削工件外表時(shí)，后一次走刀(進(jìn)給)和前一次走刀進(jìn)給總會(huì)有部分重疊，有重迭切削，那么能夠發(fā)生再生顫振。3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)74 普通 01， 軸向切削時(shí)，01 徑向切入前后兩次走刀完全重疊時(shí)， =1如切槽、鉆、端銑等 車(chē)方牙螺紋，=0，無(wú)重迭切削，不能夠 發(fā)生再生顫振。3.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng)在金屬切削過(guò)程中，除極少數(shù)情況外，刀具總是部分地或完全地在帶有波紋的外表上進(jìn)展切削的。式中 bd 等效切削寬度，即本次切削實(shí)

43、踐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。 753.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng) 振型耦合原理 振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)踐上都是多自在度的，如圖是一個(gè)二自在度振動(dòng)系統(tǒng)表示圖。不思索再生效應(yīng)，當(dāng)?shù)都芟到y(tǒng)產(chǎn)生了角頻率為的振動(dòng)，那么刀架將在x1和x2兩個(gè)方向上同時(shí)振動(dòng)，刀具振動(dòng)的軌跡普通為橢圓形的封鎖曲線ACBDA 。 自激振動(dòng)的產(chǎn)生條件： k1k2，x1超前x2 ，軌跡ADBCA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 ，軌跡為一順時(shí)針?lè)较驒E圓，即：ACBD A 。此

44、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)可以維持 。 k1=k2，x1與x2無(wú)相位差, 軌跡為直線，無(wú)能量輸入763.4.2 機(jī)械加工中的自激振動(dòng) 負(fù)摩擦原理切削塑性資料時(shí)，吃刀抗力Fp自某一速度開(kāi)場(chǎng)隨切削速度添加而下降。在此區(qū)域，極易引起自激振動(dòng)。Fp /N切削速度對(duì)吃刀抗力Fp的影響Fp主要取決于切屑與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力。切削過(guò)程假設(shè)有振動(dòng)，切入半周期切削速度高 Fp小切入半周期切削力所作負(fù)功小于切出半周期切削力所作正功，系統(tǒng)有能量輸入，振動(dòng)維持Fp主要由摩擦引起，故將切削速度增高導(dǎo)致摩擦力下降的特性稱(chēng)為負(fù)摩擦特性負(fù)摩擦激振原理773.4.2 機(jī)械加工中的

45、自激振動(dòng) 切削力滯后原理 由于存在慣性和阻尼，作用在刀具上的切削力滯后主振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng) 振入過(guò)程實(shí)踐切削厚度小于名義值 Fp小切入半周期切削力所作負(fù)功小于切出半周期切削力所作正功，系統(tǒng)有能量輸入，振動(dòng)維持vFpkc動(dòng)力學(xué)模型 振出振入xFpFp與 x 關(guān)系 由切削力滯后引起，故稱(chēng)為滯后型顫振783.4.3 機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)振動(dòng)診斷的目的 明確振動(dòng)類(lèi)型，以便采取針對(duì)性的處理措施。振動(dòng)診斷振動(dòng)診斷內(nèi)容 首先斷定振動(dòng)類(lèi)型，明確所測(cè)頻率屬于強(qiáng)迫振動(dòng)和顫振的部分； 假設(shè)有屬于自激振動(dòng)的頻率成分，那么需進(jìn)一步斷定其屬于哪一種顫振類(lèi)型；自激振動(dòng)類(lèi)型診斷的關(guān)鍵在于確定診斷參數(shù)；所確定的診斷參數(shù)必需充分并只是

46、反映該類(lèi)振動(dòng)最本質(zhì)、最中心的參數(shù)。793.4.3 機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù) 強(qiáng)迫振動(dòng)診斷根據(jù) 強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與干擾力頻率一樣或?yàn)槠湔稊?shù)強(qiáng)迫振動(dòng)診斷 強(qiáng)迫振動(dòng)診斷步驟 采集現(xiàn)場(chǎng)加工振動(dòng)信號(hào)加工部位振動(dòng)敏感方向 頻譜分析處置自功率譜密度函數(shù)處置，各峰值點(diǎn)頻率即振動(dòng)頻率，最大譜峰值頻率對(duì)應(yīng)主振頻率 環(huán)境實(shí)驗(yàn)、查找機(jī)外振源機(jī)床停頓形狀，拾取信號(hào)進(jìn)展頻譜分析，得到機(jī)外干擾力源頻率成分，并與加工時(shí)振動(dòng)頻率比較。假設(shè)一樣，可確定為強(qiáng)迫振動(dòng) 空運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、查找機(jī)內(nèi)振源機(jī)床按加工參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)不加工，拾取信號(hào)進(jìn)展頻譜分析，并與加工時(shí)振動(dòng)頻率比較。假設(shè)一樣，可確定為強(qiáng)迫振動(dòng) 查找干擾力源確定內(nèi)部干擾源詳細(xì)位置803.4.3

47、機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù) 診斷參數(shù)相位差，再生型顫振產(chǎn)生的根本緣由再生型顫振診斷 相位差丈量與計(jì)算 相位差可經(jīng)過(guò)丈量顫振頻率 f 及工件轉(zhuǎn)數(shù) n 間接求得 車(chē)削：工件每轉(zhuǎn)切削振痕數(shù) J式中Jz、J分別為J 的整數(shù)和小數(shù)部分相位差： 3601 J 為控制丈量誤差，需采用頻率細(xì)化技術(shù) 診斷要領(lǐng) 相位差位于、象限，即0 180，有再生型顫振 相位差位于、象限，即180 360，非再生型顫振813.4.3 機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù) 診斷參數(shù)y 向振動(dòng)相對(duì)于 x 向振動(dòng)的相位差耦合型顫振診斷 診斷要領(lǐng)根據(jù)實(shí)際推導(dǎo)： 相位差位于、象限，非耦合型顫振 相位差位于、象限，為耦合型顫振 相位差丈量與計(jì)算 相位差可經(jīng)過(guò)求取振動(dòng)信號(hào) x(t) 與 y(t) 的互功率譜密度函數(shù)Sxy()在主振頻率成分上的相位值獲得823.4.3 機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù) 任務(wù)條件與測(cè)試安裝診斷實(shí)例 任務(wù)條件C6140車(chē)床車(chē)電機(jī)軸，長(zhǎng)度800mm，最大直徑50mm，YT15車(chē)刀，主偏角45，v84.4m/min，f0.12mm/r，ap0.4mm 測(cè)試