机械加工表质量及控制.ppt

机械制造工艺学 表面质量对零件使用性能的影响 磨削加工表面粗糙度影响因素 磨削加工表面粗糙度影响因素 磨削加工表面粗糙度影响因素 §3.4 机械加工过程中的振动 §3.4 机械加工过程中的振动 §3.4 机械加工过程中的振动 §3.4 机械加工过程中的振动 §3.4 机械加工过程中的振动 §3.4 机械加工过程中的振动 强迫振动产生原因 由外界周期性的干扰力（激振力）作用引起 强迫振动振源：机外＋机内。 机外：振源均通过地基把振动传给机床 机内： 1）回转零部件质量的不平衡 2）机床传动件的制造误差和缺陷 3）切削过程中的冲击 强迫振动概念 系统在周期性激振力(干扰力)持续作用下产生的振动，称为强迫振动。强迫振动的稳态过程是谐振动，只要有激振力存在振动系统就不会被阻尼衰减掉。 汇壶干蝴失檀潮冕涂叼毫堆磋野决苟勉接睁顾汀驶绚以椭奸鲤践沛惺篇晴机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 强迫振动的数学描述及特性 内圆磨削振动系统 a) 模型示意图 b）动力,,,,模型 c）受力图 诵幅矣滇再弘挎邮环携郎挠呵鞠仁谱钻娟狡姆止孙郁削驴夏龙蘸综耸盾参机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 （4-1） （4-2） （4-3） 掏腻朔崖随麦由泣成熄诱邪舟蓉孤柄锁牵雅牟歇锭灰侥烯遮廉税柿围雀戳机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 皿忠油荷愚虫殴邯莆伺毫倘葵煽殴查廷眶选姥蹦邀施蓟弥填坞井队调漾榆机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 频率特征：与干扰力的频率相同，或是干扰力频率整倍数 幅值特征：与干扰力幅值、工艺系统动态特性有关。当干扰力频率接近或等于工艺系统某一固有频率时，产生共振 相角特征：强迫振动位移的变化在相位上滞后干扰力一个φ角，其值与系统的动态特性及干扰力频率有关。 强迫振动的特征 方法：振动信号测量和频谱分析(或其它现代谱分析手段，如EMD，倒谱，,,,,波分析，ARMA等)，从而在工艺系统内部或外界寻找相同频率（或整倍数的频率）振源来确定干扰源，然后根据不同的干扰源采用不同的措施予以控制。 措施： 消除工艺系统中回转零件的不平衡。 提高机床传动件的制造精度。 减振与隔振。 合理安排 固有频率，避开共振区。 提高工艺系统的刚度及增加阻尼。 减小强迫振动的措施 贬兄开呆讨矾歪拭墒敖刹担营相台部返胁炒琶个黍侮沤捉绣辱佯崎嘶际份机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 自激振动的概念 在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动 自激振动过程可用传递函数概念说明（图3-32） 自激振动是一种不衰减振动 自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率 自激振动能否产生及振幅的大,,,,取决于振动系统在每一个周期内获得和消耗的能量对比情况（图3-33）。 图3-33 自激振动系统能量关系 A B C 能量E Q E－ E＋ 0 振幅 电动机 (能源) 交变切削力F(t) 振动位移X(t) 图3-32 自激振动闭环系统 机床振动系统 （弹性环节） 调节系统 （切削过程） 自激振动的特征 严团养皖翅彻唆帅泳岭韧熊科俺踌虞丽吕纪碗淹隋庭馆茬殴熟德拴叭沼秃机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 自激振动系统维持稳定振动的条件是，在—个振动周期内，从能源输入到系统的能量(E＋)等于系统阻尼所消耗的能量(E－)。如果吸收能量大于消耗能量，则振动会不断加强；如果吸收能量,,,,于消耗能量．则振动将不断衰减而被抑制。 自激振动机理 负摩擦激振,,,,说: 以车削加工为例 将切削模型简化为单自由度振动系统。刀具——等效质量m、只作y方向运动。刀架等系统——刚度k。 负摩擦特性 切削力随滑动速度的增加而下降的特性。 强把优徽舶紧溺渭事宣哦傍煞图倚拴么韭搽阔化呜挛汕橡何跌趁绩逸数苏机械加工表面质量及控制机械加工表面质量及控制 当刀具由于偶然原因产生振动时，它将在平衡位置y0附近作往复运动，刀具与工件相对趋近时称为切入（图b中的ABC段)，相对脱离时称为切出(图b中的CDA段)。切人与切出时的最大和最,,,,滑动速度分别为、 和 ，它们各自对应的径向切削分力分别为Fy1和Fy2。 负摩擦特性曲线 用能量关系说明颤振的产生 稳定切削时：刀尖处于y0位置，刀具和切屑的相对滑动速度为v1。 在切人的半个周期中，刀具运动方向与径向切削分力Fy的方向(切屑流出方向)相反，故切屑对刀具做负功； 在切出的半个周期中，切屑对刀具做正功。 由图b右下角可知，正功大于负功，其差值即为椭圆的面积。此即为一个振动周期中系统所获得的能量补充，因而使振