机械制造工艺学 第3版 作者 郑修本 第五章 机械加工表面质量.ppt

第四节 工艺系统的振动及其控制措施 一、机械加工中的振动现象 (一)机械振动的分类 1、自由振动 2、强迫振动 3、自激振动 (二)振动对机械加工的影响 主要表现在： (1)影响零件的表面质量 (2)影响生产率 (3)影响机床、夹具和刀具寿命 (4)振动噪声污染工作环境 二、强迫振动 1、强迫振动产生的原因 (1)系统外部的周期性激振力 (2)高速回转零件的质量不平衡引起的振动 (3)传动机构的缺陷和往复运动部件的惯性力引起的振动 (4)切削过程 的间歇性 2、强迫振动的 数学描述及特性 图5-21 图5-22 强迫振动的特性是： (1)强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化。 (2)强迫振动的振动频率 与外界激振力的频率相 同，而与系统的固有频 率无关。 (3)强迫振动的幅值既与 激振力的幅值有关，又 与工艺系统的动态特性有关。 图5-23 三、自激振动 自激振动:切削加工时，在没有周期性外力作用的情况下，有时刀具与工件之间也可能产生强烈的相对振动，并在工件的加工表面上残留下明显的、有规律的振纹。这种由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动称为自激振动，通常也称为颤振。 (一)自激振动的产生条件和特性 通常将自激振动看成是由振动系统(工艺系统)和调节系统(切削过程)两个环节组成的一个闭环系统。 图5-24 (二)自激振动的激振学说 1、负摩擦激振学说 图5-25 2、再生颤振学说 图5-26 图5-27 3、坐标联系学说 图5-28 图5-29 四、机械加工中振动的诊断方法 一般诊断步骤如下： 1）拾取诊断信号，作机床工作时的频谱图。 2）做环境试验，查找机外振源。 3）做空运转试验，查找机内振源。 五、机械加工中振动的控制 机械加工中控制振动的途径有三个方面：消除或减弱产生机械振动的条件；改善工艺系统的动态特性，增强工艺系统的稳定性；采取各种消振减振装置。 (一)消除或减弱产生强迫振动的条件 1)减小激振力 2)调整振源频率 3)采取隔振措施 (二)消除或减弱产生自激振动的条件 1、合理选择切削用量 图5-30 图5-31 图5-32 2、合理选择刀具几何参数 图5-33 图5-33 图5-34 3、增加切削阻尼 图5-35 (三)增强工艺系统抗振性和稳定性的措施 1、提高工艺系统的刚度 图5-36 2、增大系统的阻尼 图5-37 (四)采用各种消振减振措施 (1)摩擦式减振器 图5-38 (2)动力式减振器 图5-39 (3)冲击式减振器 图5-40 * 第五章 机械加工表面质量 第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用 性能的影响 第二节 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施 第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其 改善措施 第四节 工艺系统的振动及其控制措施 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件 一、机械加工表面质量的含义 图5-1 表面质量的含义有两方面内容。 1、表面的几何特征  图5-2 （1）表面粗糙度 （2）表面波度 （3）纹理方向  2、表面层物理力学性能 由于机械加工中力因素和热因素的综合作用，加工表面层金属的物理力学性能和化学性能发生一定的变化，主要表现在以下几个方面： 1）表面层加工硬化（冷作硬化）。 2）表面层金相组织变化。 3）表面层产生残余应力。  二、机械加工表面质量对零件使用性能的影响 1、表面质量对零件耐磨性的影响 零件的磨损可分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。  图5-3 图5-4 图5-5 2、表面质量对零件疲劳强度的影响 在交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷最易形成应力集中，并发展成疲劳裂纹，导致零件疲劳破坏。 表面残余应力对疲劳强度的影响极大。 表面层的加工硬化对疲劳强度也有影响。 3、表面质量对零件耐蚀性的影响 零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度值。 表面残余应力对零件耐蚀性也有较大影响。  4、表面质量对配合性质的影响 相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。对间隙配合而言，表面粗糙度值太大，会使配合表面很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质，降低配合精度。