机械加工表面质量及其控制 (2).ppt

******************************************************************************************************3.4.2机械加工中的自激振动产生条件再生自激振动原理图f切入切出y0ya）b）φy0y切入切出fc）φfy0y切入切出d）切入切出fy0yφ图中a）b）c）系统无能量获得；d）此时切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出时切削力所作正功（获得能量）大于切入时所作负功，系统有能量获得，产生自激振动。图中绿线表示前一转切削的工件表面振纹，红线表示后一转切削的表面。a）前后两转的振纹没有相位差（ψ=0）图ab）前后两转的振纹相位差为ψ=π图bc）后一转的振纹相位超前图cd）后一转的振纹相位滞后图d结论：在再生颤振中，只有当后一转的振纹的相位滞后于前一转振纹时才有可能产生再生颤振。第73页,共90页，星期六，2024年，5月apfaB振动方向XDfbbda）切削b）磨削κrκr，重迭系数前一次走刀工件表面形成的波纹面宽度在相继的后一次走刀的有效宽度中所占的比例，用μ表示。重迭系数对再生颤振的影响在纵向切削或磨削工件表面时，后一次走刀(进给)和前一次走刀（进给）总会有部分重叠，有重迭切削，则可能发生再生颤振。3.4.2机械加工中的自激振动第74页,共90页，星期六，2024年，5月一般0＜μ＜1，轴向切削时，0＜μ＜1径向切入（前后两次走刀完全重叠时），μ=1（如切槽、钻、端铣等）车方牙螺纹，μ=0，无重迭切削，不可能发生再生颤振。3.4.2机械加工中的自激振动在金属切削过程中，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。式中bd——等效切削宽度，即本次切削实际切到上次切削残留振纹在垂直于振动方向投影宽度；b——本次切削在垂直于振动方向上的切削宽度；B,fa——砂轮宽度与轴向进给量。第75页,共90页，星期六，2024年，5月3.4.2机械加工中的自激振动振型耦合原理振动系统实际上都是多自由度的，如图是一个二自由度振动系统示意图。不考虑再生效应，当刀架系统产生了角频率为ω的振动，则刀架将在x1和x2两个方向上同时振动，刀具振动的轨迹一般为椭圆形的封闭曲线A→C→B→D→A。自激振动的产生条件：②k1＞k2，x1超前x2，轨迹A→D→B→C→A为一椭圆，切入半周期内的平均切削厚度比切出半周期内的大，系统无能量输入③k1＜k2，x1滞后于x2，轨迹为一顺时针方向椭圆，即：A→C→B→D→A。此时，切入半周期内的平均切削厚度比切出半周期内的小，有能量获得，振动能够维持。①k1=k2，x1与x2无相位差,轨迹为直线，无能量输入第76页,共90页，星期六，2024年，5月3.4.2机械加工中的自激振动负摩擦原理切削塑性材料时，吃刀抗力Fp自某一速度开始随切削速度增加而下降。在此区域，极易引起自激振动。Fp/N切削速度对吃刀抗力Fp的影响Fp主要取决于切屑与刀具相对运动所产生的摩擦力。切削过程若有振动，切入半周期切削速度高→Fp小→切入半周期切削力所作负功小于切出半周期切削力所作正功，系统有能量输入，振动维持Fp主要由摩擦引起，故将切削速度增高导致摩擦力下降的特性称为负摩擦特性负摩擦激振原理第77页,共90页，星期六，2024年，5月3.4.2机械加工中的自激振动切削力滞后原理由于存在惯性和阻尼，作用在刀具上的切削力滞后主振动系统运动振入过程实际切削厚度小于名义值→Fp小→切入半周期切削力所作负功小于切出半周期切削力所作正功，系统有能量输入，振动维持vFpkc动力学模型振出振入xFpFp与x关系由切削力滞后引起，故称为滞后型颤振第78页,共90页，星期六，2024年，5月3.4.3机械加工振动诊断技术振动诊断的目的明确振动类型，以便采取针对性的解决措施。振动诊断振动诊断内容首先判定振动类型，明确所测频率属于强迫振动和