第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析.pptVIP

机械制造工艺学 第一节 工艺系统振动及其振动类型 二、脉冲力波形切削时工件的动态变化 1.切削刃运动及脉冲切削力波形形成 使刀具切削刃沿主切削运动方向振动，形成了脉冲切削力。 图4-27 脉冲切削模型 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 脉冲切削力形成的过程及波形： 2.脉冲切削力波形形成条件及刀具在一个周期内的切削时间 （1）临界切削速度 脉冲切削力作用的波形不能形成时的切削速度称临界切削速度。 图4-28 切削刃与切削力波形 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 在t1时刻，有 为了获得满意的切削效果， （2）刀具在一个周期内的切削时间tc 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 （3）刀具在一个周期内沿切削方向的切削长度 3.工件的动态变化 将脉冲力切削波形按傅立叶级数展开得： 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 最后解得方程解为： 4.切削过程控制与效果 （1）不灵敏性振动切削 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 上一内容 下一内容 回主目录 返回 * 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 第一节 工艺系统振动及其振动类型 第二节 工艺系统的刚度 第三节 工艺系统激振力及其特点 第四节 切削过程的动态分析 第五节 切削过程的控制 一、工艺系统动态过程的数学描述 在切削工程中，由机床、夹具、工件和刀具组成的系统称工艺系统。 车削系统的刀具与工件在Y方向的动力学模型： 工件的运动方程式： 图4-1 刀具与工件作用简图 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 二阶常系数线性非齐次微分方程解为： 系统进入稳态后 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 解得： 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 图4-2 车削系统工件与刀具时间位移曲线 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 二、工艺系统受迫振动的特性 1.工艺系统受迫振动特性 工件与刀具之间在激振力作用下产生运动，其运动频率与激振力频率相同。 2.工艺系统振动的幅频特性 （1）工艺系统激振力幅值越大，振动振幅越大。 （2）系统振动的幅—频特性 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 图4-3 幅-频特性曲线 ①当λ→0时，iA?1。系统接近由Fy作用引起的 静位移Ay。一般在λ＜0.7以下的区域称为准静态区，在准静态区其振幅接近于系统静态变形。 ② λ→1时，振幅急剧增加，这种现象称共振。 0.7 ＜λ＜1.4的区域成为共振区。 ③当λ?1时， iA→0，振幅非常小。一般把λ＞1.4以上区域称惯性区。 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 3.工艺系统的相—频特性 图4-4 相—频特性曲线 （1）相位差?总为正值，振动位移响应总滞后于激振力。 （2）当阻尼较小或无阻尼时： 在λ1的低频范围内，相位差? ?0，即位移与激振力接近于同相位。 在λ1的高频范围内，相位差? ?π，即位移与激 振力接近于反相位。 在λ=1时的共振时刻，相位差? =π/2，且与阻尼无关。 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 （3）振动位移与激振力之间的相位差随频率增大而增大，一般不会发生突变，但在共振点前后变化较大。系统阻尼越小，共振点附近的相位差变化越大。 三、工艺系统的动态类型 1.微观振动 2.工艺系统的宏观振动 3.工艺系统静态振动 ｝ 按工件与刀具位移性质分 1.自由振动 2.强迫振动 3.自激振动 ｝ 按工艺系统振动性质分 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 第二节 工艺系统的刚度 一、工艺系统的静刚度 静刚度：工艺系统抵抗变形的能力称工艺系统的静刚度。 车削系统的刀具与工件在Y方向的动力学模型： 动刚度：工艺系统抵抗动态变形能力称工艺系统动刚度。 （一）工艺系统刚度的概念 误差敏感方向：通过刀尖的加工面的法线方向。 工艺系统在Y向的刚度： 只考虑了Y向力的作用；工艺系统刚度与刀具几何参数和切削用量有关。 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 （二）工艺系统组成部分刚度及其特点 1.工艺系统刚度与组成部分刚度关系 工艺系统刚度与各组成部分刚度关系为： 第四章 机械加工过程的工艺系统动态分析 2.机床部件刚度及其特点 （1）机床部件刚度 变形与作用力的关系不是直线，曲线上各点的斜率称瞬时刚度。 曲线首尾相连，直线斜率即为小刀架平均刚度。 图4-6 车床刀架的静刚度曲线 第四章 机械加工过程的工艺系统