d机械制造技术基础第五章.ppt

2.机械加工过程中强迫振源的查找方法 图5-50 振动信号的时间历程图和频谱图 第一步可对在加工现场拾取的振动信号 (见图a) 进行频谱分析，以确定强迫振动的频率成分(如图b中的f1、f2)；第二步对机床加工中所有可能出现的强迫振源频率进行估算，列出振源频率数据表备查；第三步将经过频谱分析得到的强迫振动的频率与振源频率数据表进行比较，找出产生强迫振动的振源；第四步通过试验来验证上面所找的振源是否正确。 1)机械加工中的自激振动是在没有周期性外力 (相对于切削过程而言) 干扰下所产生的振动运动，这一点与强迫振动有原则区别。 2)自激振动的频率接近于系统的某一固有频率，或者说，颤振频率取决于振动系统的固有特性。这一点与强迫振动根本不同，强迫振动的频率取决于外界干扰力的频率。 3)自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为零。 二、机械加工过程中的自激振动 (颤振) 1.机械加工过程中的自激振动 2.机械加工过程中产生自激振动的条件 如果在一个振动周期内，振动系统从电动机获得的能量大于振动系统对外界做功所消耗的能量，若两者之差刚好能克服振动时阻尼所消耗的能量，则振动系统将有等幅振动运动产生。 图5-53 车削外圆单自由度振动系统模型 3.机械加工过程中自激振动的激振机理 在金属切削过程中，除极少数情况外，刀具总是部分地或完全地在带有波纹的表面上进行切削的。首先来研究车刀作径向切削的情况，此时车刀只作横向进给，车刀将完全地在工件前一转切削时留下的波纹表面上进行切削，如图所示。 (1)振纹再生原理 图5-54 自由正交切削 (2)振型藕合原理 图5-57 振型耦合型颤振原理示意图 实际振动系统一般都是多自由度系统。 3.机械加工过程中自激振动的激振机理 三、控制机械加工振动的途径 1.消除或减弱产生振动的条件 (1)消除或减弱产生强迫振动的条件 1)减小机内外干扰力 2)调整振源频率 3)采取隔振措施 (2)消除或减弱产生自激振动的条件 1)减小重叠系数 2)减小切削刚度 3)增加切削阻尼 1.消除或减弱产生振动的条件 (3)调整振动系统小刚度主轴的位置 图5-60 削扁锤杆 1.消除或减弱产生振动的条件 (1)高工艺系统的刚度 提高工艺系统薄弱环节的刚度，可以有效地提高机床加工系统的稳定性。增强联接结合面的接触刚度、对滚动轴承施加预载荷、加工细长工件外圆时采用中心架或跟刀架、镗孔时对镗杆设置镗套等措施，都可以提高工艺系统的刚度。 (2)增大工艺系统的阻尼 工艺系统的阻尼主要来自零件材料的内阻尼、结合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。 2.工艺系统的动态特性 3.各种消振减振装置 (1)动力式减振器 图5-62 动力式减振器 1—橡皮圈 2—橡皮垫 3—主振系统质量m1 4—弹簧阻尼元件 5—附加质量m1 (2)摩擦式减振器 图5-63 装在车床尾座上的摩擦减振器 1—后顶尖 2—填料圈 3—尾座套筒 3.各种消振减振装置 (3)冲击式减振器 图5-64 冲击式减振镗杆和镗刀 3.各种消振减振装置 (2)冷校直产生的内应力 图5-33 校直引起的内应力 2.内应力的产生 3.减小内应力变形误差的途径 (1)改进零件结构 在设计零件时，尽量做到壁厚均匀，结构对称，以减少内应力的产生。  (2)增设消除内应力的热处理工序 铸件、锻件、焊接件在进入机械加工之前，应进行退火、回火等热处理，加速内应力变形的进程；对箱体、床身、主轴等重要零件，在机械加工工艺中尚需适当按排时效处理工序。  (3)合理安排工艺过程 粗加工和精加工宜分阶段进行，使工件在粗加工后有一定的时间来松弛内应力。 1.减小原始误差 2.转移原始误差 3.均分原始误差 4.均化原始误差 5.误差补偿 七、提高加工精度的途径 在顺序加工一批工件中，其大小和方向皆不变的误差，称为常值系统性误差。 在顺序加工一批工件中，其大小和方向遵循某一规律变化的误差，称为变值系统性误差。 第二节 工艺过程的统计分析 一、误差统计性质的分类 1.正态分布的基本概念 二、工艺过程的分布图分析 (1)正态分布的数学模型、特征参数和特殊点 图5-36 正态分布曲线的特殊点 其概率密度方程为： 该方程有两个特征参数，一为算术平均值x，另一为均方根偏差 (标准差)σ： 式中 xi——工件尺寸； n——工件总数。 (2) 标准正态分布 x