机械制造技术基础-4机械加工质量-2014-05-14.ppt

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1、1,第4章 机械加工质量,本章要点,机械加工中的振动,影响加工误差的因素,影响机械加工表面质量的因素,工艺系统几何误差,工艺系统受力变形,工艺系统热变形,加工误差的统计分析,2,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量 Analysis and Control of Machining Quality,4.1 机械加工质量概述 Introduction to Machining Quality,4.1 机械加工质量概述,3,（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）,表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）,图4-1 加工质量包含的内容,4.1 机械加工质量概述,4

2、, 加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近程度。 零件宏观几何形状误差、波度、表面粗糙度,宏观几何形状误差（平面度、圆度等）波长/波高1000 波度 波长/波高=501000；且具有周期特性 表面粗糙度 波长/波高50,4.1.1 机械加工误差与机械加工精度,加工精度及加工误差 零件加工后实际几何参数（尺寸、形状和各表面间相互位置）与理想几何参数（形状、位置无误差，尺寸位于零件图纸规定的公差带中心）的 符合 程度 加工精度 不符合 程度 加工误差,符合程度高，加工精度高； 加工精度高，加工误差小。,形状误差应限制在形状公差之内； 位置误差应限制在位置公差范围之内。,5,4.1.2

3、机械加工表面质量对零件使用性能的影响,机械加工质量的内涵,机械加工后，零件一定深度表面层的物理力学性质等方面的质量与基体相比发生的变化，称加工变质层,6,4.1.2 机械加工表面质量对零件使用性能的影响,加工变质层的构成情况,7,4.1.2 机械加工表面质量对零件使用性能的影响,8,对耐磨性影响,表面粗糙度值 耐疲劳性 适当硬化可提高耐疲劳性,表面粗糙度值耐蚀性 表面压应力：有利于提高耐蚀性,表面粗糙度值 配合质量,表面粗糙度值耐磨性，但有一定限度（图4-3）,适当硬化可提高耐磨性,4.1.3 机械加工工艺系统的原始误差,9,引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始

4、误差。,4.1.4 误差敏感方向,10,图4-5：,（4-1）,（4-2）,显然：,工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向，称为误差敏感方向。 误差敏感方向一般为已加工表面过切削点的法线方向。,4.1.5 研究加工精度的获得方法,尺寸精度的获得方法 （1）试切法 试切+测量+调整 效率低，对操作者水平要求高 单件、小批生产或高精度零件加工 （2）调整法 试切好工件/标准样件+对刀装置（成批、大量生产） （3）尺寸刀具法 零件加工表面尺寸由刀具确定，孔（钻、扩、铰）；键槽（键槽铣刀）；成形刀具（成型表面） （4）自动控制法 数控加工（尺寸测量装置+进给机构

5、+控制装置加工过程中的尺寸测量+刀具补偿调整）(试切法的自动化),11,4.1.5 研究加工精度的获得方法,形状精度的获得方法 （1）成形运动法：刀具相对于工件有规律的切削成形运动 例：轨迹法、展成法、相切法和成形刀具法 （2）非成形运动法：通过表面形状检验，人工修整加工,12,4.1.5 研究加工精度的获得方法,位置精度的获得方法 （1）一次装夹获得法 零件表面的位置精度在一次装夹中由刀具相对于工件的成形运动位置关系保证； （2）多次装夹获得法 通过刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系来保证零件表面的位置精度 （3）非成形运动法 人工修整，反复检测、加工,13,14,机械制造

6、技术基础,第4章 机械加工质量 Analysis and Control of Machining Quality,4.2.1 原理误差,15,原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。,式中 R 球头刀半径； h 允许的残留高度。,例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件(图4-6),（4-3）,16,4.2.2 量具误差与测量误差,计量器具误差： 示值误差 示值稳定性 回程误差 灵敏度 测量误差 测量者的视力 判断能力 测量经验,4.2.3 装夹误差与夹具误差,17,夹具误差影响加工位置精度。 与夹具有关的影响位置误差因素包括：,通常要求定位误差和夹具制造误

7、差不大于工件相应公差的1/3。,1）定位误差； 2）刀具导向（对刀）误差； 3）夹紧误差； 4）夹具制造误差； 5）夹具安装误差； ,18,4.2.4 刀具误差与调整误差,定程机构误差。 样件或样板误差。 测量有限试件造成的误差。 和试切法有关的误差。,图4-8 刀具的调整,4.2.5 机床几何误差,19,主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移。 为便于研究，可将主轴回转误差分解为径向跳动、轴向串动和角度摆动三种基本型式（图4-10）。,20, 主轴回转误差对加工精度的影响, 主轴径向跳动对加工精度的影响（镗孔）,考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主

8、轴转速相同，幅值为2e。则刀尖的坐标值为：,式中 R 刀尖回转半径； 主轴转角。,显然，式（4-4）为一椭圆。,4.2.5 机床几何误差,21,图4-9 径向跳动对车外圆精度影响,仍考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀尖运动轨迹接近于正圆（图4-9）。,结论：主轴径向跳动影响加工表面的圆度误差, 主轴径向跳动对加工精度的影响（车外圆）,4.2.5 机床几何误差,22, 主轴轴向串动对加工精度的影响,被加工端面不平，与圆柱面不垂直； 加工螺纹时，产生螺距周期性误差。, 主轴角度摆动对加工精度的影响,与主轴径向跳动影响类似，不仅影响圆度误差

9、，而且影响圆柱度误差。,4.2.5 机床几何误差,23, 影响主轴回转精度的主要因素,镗床（图4-11） 轴承孔不圆引起镗床主轴径向跳动,车床（图4-10） 轴径不圆引起车床主轴向跳动（注意其频率特性）,4.2.5 机床几何误差,24, 影响主轴回转精度的主要因素, 推力轴承（轴向串动）,滚道端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差（图4-12）, 其他因素,轴承孔、轴径圆度误差；轴承孔同轴度误差；轴肩、隔套端面平面度误差及与回转轴线的垂直度误差；装配质量等,4.2.5 机床几何误差,25,导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差 包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的直线度，前后导

10、轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴线的平行度（或垂直度）等。, 导轨导向误差对加工精度的影响,导轨水平面内的直线度误差,误差敏感方向,影响显著 导轨垂直面内的直线度误差,误差非敏感方向,影响小 导轨扭曲对加工精度的影响,影响显著（图4-13）,（4-5）,4.2.5 机床几何误差,26,导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响,4.2.5 机床几何误差,27, 影响导轨导向精度的主要因素,机床制造误差 机床安装误差 导轨磨损,4.2.5 机床几何误差,28, 机床传动误差对加工精度的影响,（4-6）,以齿轮机床传动链为例：,式中 n 传动链末端元件转角误差； kj 第j 个传动元件的误差传递

11、系数，表明第j个传动元件对末端元件转角误差影响程度，其数值等于该元件至末端元件的传动比； n 传动链末端元件角速度； j 第j 个传动元件转角误差的初相角。,4.2.5 机床几何误差,29,缩短传动链长度 提高末端元件的制造精度与安装精度 采用降速传动 采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节 对传动误差进行补偿, 提高传动精度措施,4.2.5 机床几何误差,30,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量 Analysis and Control of Machining Quality,4.3.1 工艺系统受力变形,31,在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比,（4-7）,式中

12、k工艺系统刚度； Fp吃刀抗力； X 工艺系统位移 （切削合力作用下的位移）,32,（4-8）,式中 k 工艺系统刚度； kjc 机床刚度； kjj 夹具刚度； kd 刀具刚度； kg 工件刚度。,工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度之间的关系：,4.3.1 工艺系统受力变形,4.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,33, 机床变形引起的加工误差,工件加工后成鞍形（图4-22）, 工件变形引起的加工误差,由于工件变形，使工件加工后成鼓形（图4-23）,4.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,34,式中 g 工件圆度误差； m

13、毛坯圆度误差； k 工艺系统刚度； 误差复映系数。,（4-13）,以椭圆截面车削为例说明（图4-24）,由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象称为“误差复映”,误差复映,4.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,35,误差复映系数,机械加工中，误差复映系数通常小于1。可通过多次走刀，消除误差复映的影响。,（4-15）,误差复映程度可用误差复映系数来表示，误差复映系数与系统刚度成反比。由式（4-13）可得：,（4-14）,4.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,36,夹紧力、重力引起的加工误差, 夹紧力影响,a） b） 图4-25 薄壁套夹紧变形,图4-26 薄壁工件磨削,

14、【例1】薄壁套夹紧变形 解决：加开口套,【例2】薄壁工件磨削 解决：加橡皮垫,4.3.2 工艺系统刚度对加工精度的影响,37,图4-27 龙门铣横梁变形,【例】龙门铣横梁,图4-28 龙门铣横梁变形转移,图4-29 龙门铣横梁变形补偿, 重力影响,解决1：重量转移,解决2：变形补偿,4.3.3 减小受力变形对加工精度影响措施,38,合理设计零部件结构和截面形状 提高连接表面接触刚度（表面粗糙度，改进接触质量，予加载荷） 采用辅助支承（中心架，跟刀架，镗杆支承等）,图4-33 支座零件不同安装方法,图4-32 转塔车床导向杆,采用合理装夹和加工方式,4.3.4 工件残余应力引起的变形,39,图4

15、-34 铸件残余应力引起变形,图4-35 冷校直引起的残余应力,设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校直 时效处理,毛坯制造和热处理产生的残余应力（图4-34）,冷校直带来的残余应力（图4-35）,切削加工带来的残余应力,40,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.4.1 概述,41,在精密加工和大件加工中，工艺系统热变形引起的加工误差占总误差的约4070%。,温度场工艺系统各部分温度分布 热平衡单位时间内，系统传入的热量与传出的热量相等，系统各部分温度保持在一相对稳定的数值上 温 度场与热

16、平衡研究目前以实验研究为主,4.4.2 机床热变形对加工精度影响,42,体积大，热容量大，温升不高，达到热平衡时间长 结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著,图4-36 车床受热变形,a） 车床受热变形形态,b） 温升与变形曲线,4.4.2 机床热变形对加工精度影响,43,立铣（图a）,图4-37 立式铣床、外圆磨床、导轨磨床受热变形,a）铣床受热变形形态,b）外圆磨床受热变形形态,c）导轨磨床受热变形形态,外圆磨（图b）,导轨磨（图c）,4.4.3 刀具和工件热变形对加工精度影响,44,体积小，热容量小，达到热平衡时间较短 温升高，变形不容忽视（达0.03 0.05mm）, 特点,

17、 变形曲线（图4-38）,（4-16）,式中 热伸长量； max 达到热平衡热伸长量； 切削时间； c 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约63%的时间，常取34分钟）。,4.4.3 刀具和工件热变形对加工精度影响,45, 圆柱类工件热变形,5级丝杠累积误差全长5m，可见热变形的严重性,式中 L， D 长度和直径热变形量； L，D 工件原有长度和直径； 工件材料线膨胀系数； t 温升。,长度：,（4-17）,（4-18）,直径：,例：长400mm丝杠，加工过程温升1，热伸长量为：,4.4.3 刀具和工件热变形对加工精度影响,46,式中 X 变形挠度； L，S 工件原有长度和厚度； 工件材料线膨

18、胀系数； t 温升。,（5-19）, 板类工件单面加工时的热变形（图4-39）,此值已大于精密导轨平直度要求,结果：加工时上表面升温，工件向上拱起，磨削时将中凸部分磨平，冷却后工件下凹。 例：高600mm，长2000mm的床身，若上表面温升为3，则变形量为：,4.4.4 减小热变形对加工精度影响的措施,47,例1：磨床油箱置于床身内，其发热使导轨中凹 解决：导轨下加回油槽,例2：立式平面磨床立柱前壁温度高，产生后倾。 解决：采用热空气加热立柱后壁（图4-41）。,图4-41 均衡立柱前后壁温度场,减少切削热和磨削热，粗、精加工分开。 充分冷却和强制冷却。 隔离热源。,4.4.4 减小热变形对加

19、工精度影响的措施,48,热对称结构 热补偿结构（图4-42，主轴热补偿）,图4-42 双端面磨床主轴热补偿 1主轴 2壳体 3过渡套筒,合理选择装配基准（图4-43）,高速空运转 人为加热,恒温 人体隔离,49,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.5.1 加工误差的性质,50,在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差。, 常值系统误差其大小和方向均不改变。如机床、夹具、刀具的制造误差，工艺系统在均匀切削力作用下的受力变形，调整误差，机床、夹具、量具的磨损等因素引起

20、的加工误差。 变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化。如机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，刀具磨损等因素引起的加工误差。,4.5.1 加工误差的性质,51, 在顺序加工一批工件中，其大小和方向随机变化的加工误差。 随机误差是工艺系统中大量随机因素共同作用而引起的。 随机误差服从统计学规律。 如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的随机变化而造成的加工误差；定位误差；夹紧误差；残余应力引起的变形等。, 运用数理统计原理和方法，根据被测质量指标的统计性质，对工艺过程进行分析和控制。,4.5.2 分布图分析法,52,1）采集数据 样本容量通常取 n = 50200 2）确定分组数、组距、组界、组中值

21、按教材134页表5-2初选分组数 k； 确定组距 d：,取整，dd 确定分组数 k：, 确定各组组界、组中值 统计各组频数,4.5.2 分布图分析法,53,3）计算样本平均值和标准差:,4）画直方图（图4-44）,（4-20）,（4-21）,4.5.2 分布图分析法,54, 正态分布,式中和分别为 正态分布随机变量总体平均值和标准差。 平均值=0，标准差=1的正态分布称为标准正态分布，记为： x N ( 0, 1 ),概率密度函数,（4-22）,4.5.2 分布图分析法,55,分布函数,（5-23）,令：,将 z 代入上式，有：,则利用上式，可将非标准正态分布转换成标准正态分布进行计算（图4-

22、45）。,称 z 为标准化变量,4.5.2 分布图分析法,56, 非正态分布,双峰分布：两次调整下加工的工件或两台机床加工的工件混在一起（图4-46a）,平顶分布：工件瞬时尺寸分布呈正态，其算术平均值近似成线性变化（如刀具和砂轮均匀磨损）（图4-46b）,偏向分布：如工艺系统存在显著的热变形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外圆时宁大勿小（图4-46c）,图4-46 几种非正态分布,4.5.2 分布图分析法,57, 形位误差的分布,差数模分布：正态分布大于零的部分与小于零的部分对零轴线映射后的迭加（图4-47），如对称度、直线与平面的平行度、相邻周节误差等,瑞利分布：二维正态分布，在只考虑平面向

23、量模情况下转换成为一维分布（图4-48）,如同轴度、直线与直线平行度、端面圆跳动误差等（不考虑系统误差）,瑞利综合分布：上述误差在考虑系统误差的情况下，其误差分布接近瑞利综合分布,4.5.2 分布图分析法,58, 判断加工性质,判断是否存在明显变值系统误差； 判断是否存在常值系统误差，及常值系统误差的大小。, 确定工序能力,式中 TU, TL公差带上、下限 ； 公差带中心与误差分布中心偏移距离； 误差分布的标准差。,4.5.2 分布图分析法,59,y,图4-49 工艺能力系数符号含义,x,0,3,3,公差带,T,TU,TL,4.5.2 分布图分析法,60,工序能力等级,CP 表示工艺过程本身的

24、能力，而工艺能力系数 CPK 则表示过程满足技术要求的能力，实际上是“过程能力”与“管理能力”的综合,4.5.3 点图分析法,61,图4-50 单值点图,4.5.3 点图分析法,62,图是控制图和R控制图联合使用的统称,R 图：,A2、D1、D2 数值见教材164页表4-6。,表示样组平均值，R表示样组极差,图控制限,图：,4.5.3 点图分析法,63, 工艺过程稳定性 点子正常波动工艺过程稳定；点子异常波动工艺过程不稳定, 稳定性判别 没有点子超出控制限 大部分点子在中心线上下波动，小部分点子靠近控制限 点子变化没有明显规律性（如上升、下降倾向，或周期性波动） 同时满足为稳定,4.5.4 调

25、整尺寸,64,式中 Lt 调整尺寸； LM平均尺寸； Tt 调整公差。,（4-28）,由图4-52所示关系可得：,（4-29）,样本平均值分布：,4.5.4 调整尺寸,65,上式要求过于苛刻，产生不合格品得概率只有0.00036%。用2代替3，得到：,此时产生不合格品得概率为0.104%，完全可以接受。,（4-30）,66,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.6.1 误差预防,67,合理采用先进工艺和设备, 误差预防指减小原始误差本身或减小原始误差的影响,减小原始误差,转移原始误差（图4-53

26、）,误差分组,就地加工,均化原始误差，如研磨加工、易位加工（图4-54）,4.6.2 误差补偿,68,在线测量与在线补偿（图4-55）, 指人为引入附加误差因素，以抵消或减小原始误差的影响,图4-55 高压油泵偶件自动配磨装置示意图,4.6.2 误差补偿,69,图4-56 丝扛加工误差补偿装置 1 工件 2 螺母 3 母丝杠 4 杠杆 5 校正尺 6 触头 7 校正曲线,采用校正装置（图4-56）,4.6.2 误差补偿,70,以弹性变形补偿热变形（图4-57）,其他补偿方法,图4-58 龙门铣横梁变形补偿,以热变形补偿热变形（图4-59）,以几何误差补偿受力变形（图4-58）,71,机械制造技

27、术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.7.1 切削加工表面粗糙度影响因素,72,图4-60 车削时残留面积的高度,直线刃车刀（图4-60a）,（4-31）,圆弧刃车刀（图4-60b）,（4-32）,影响因素：,4.7.1 切削加工表面粗糙度影响因素,73,切削速度影响最大：v = 1050m/min范围，易产生积屑瘤和鳞刺，表面粗糙度最差（图5-53） 。,其他影响因素：刀具几何角度、刃磨质量，切削液等,4.7.2 磨削加工表面粗糙度影响因素,74,砂轮速度v，Ra 工件速度vw，Ra 砂轮纵向进给f，R

28、a 磨削深度ap，Ra ,光磨次数，Ra,4.7.2 磨削加工表面粗糙度影响因素,75,砂轮粒度，Ra；但要适量 砂轮硬度适中， Ra ；常取中软 砂轮组织适中，Ra ；常取中等组织 采用超硬砂轮材料，Ra 砂轮精细修整， Ra ,工件材料 冷却润滑液等,76,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.8.1 影响表面冷作硬化的因素,77,切削加工,f，冷硬程度(图4-64), 切削用量影响, 刀具影响,r，冷硬程度 其他几何参数影响不明显 后刀面磨损影响显著（图4-65）, 工件材料,材料塑性，冷

29、硬倾向,切削速度影响复杂（力与热综合作用结果） 切削深度影响不大,4.8.1 影响表面冷作硬化的因素,78,磨削速度冷硬程度（弱化作用加强） 工件转速冷硬程度 纵向进给量影响复杂,磨削深度冷硬程度（图4-66）, 磨削用量, 砂轮,砂轮粒度冷硬程度 砂轮硬度、组织影响不显著,工件材料,材料塑性 冷硬倾向 材料导热性 冷硬倾向,4.8.2 影响层金属残余应力的因素,79,v残余应力（热应力起主导作用，图4-67）, 切削用量, 刀具,前角+，残余拉应力 刀具磨损残余应力, 工件材料,材料塑性残余应力 铸铁等脆性材料易产生残余压应力,仅讨论切削加工,f残余应力（图4-68）,切削深度影响不显著,4

30、.8.3 磨削烧伤与磨削裂纹,80,合理选择砂轮 合理选择磨削用量 改善冷却条件,工件表层温度达到或超过金属材料相变温度时，表层金相组织、显微硬度发生变化，并伴随残余应力产生，同时出现彩色氧化膜,磨削烧伤,磨削表面残余拉应力达到材料强度极限，在表层或表面层下产生微裂纹。裂纹方向常与磨削方向垂直或呈网状，常与烧伤同时出现,图4-69 带空气挡板冷却喷嘴,4.8.4 表面强化工艺,81,利用淬硬和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态挤压金属表面，将凸起部分下压下，凹下部分上凸，修正工件表面的微观几何形状,形成压缩残余应力，提高耐疲劳强度（图4-71）,利用大量快速运动珠丸打击工件表面, 使工件表面产

31、生冷硬层和压应力,疲劳强度（图4-70）,喷丸强化,图4-71 滚压加工原理图,用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，例如板弹簧、螺旋弹簧、齿轮、焊缝等,82,机械制造技术基础,第4章 机械加工质量分析与控制 Analysis and Control of Machining Quality,4.9.1 概述,83,机械加工过程中振动的危害,影响加工表面粗糙度，振动频率较低时会产生波度 影响生产效率 加速刀具磨损，易引起崩刃 影响机床、夹具的使用寿命 产生噪声污染，危害操作者健康,工艺系统受到初始干扰力而破坏了其平衡状态后，系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为自由振动。 由于系统中总存在由

32、阻尼，自由振动将逐渐衰弱，对加工影响不大。,4.9.2 机械加工过程中强迫振动,84,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,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角，其值与系统的动态特性及干扰力频率有关。,4.9.3 机械加工过程中自激振动,85,自激振动的概念,在

33、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4-72）,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小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4-73）。,4.9.3 机械加工过程中自激振动,86, 再生机理： 切削过程，由于偶然干扰，使加工系统产生振动并在加工表面上留下振纹。第二次走刀时，刀具将在有振纹的表面上切削，使切削厚度发生变化，导致切削力周期性地变化，产生自激振动,自激振动机理, 产生条件（图4-74） ： a）b）c）系统无能量获得； d）y 滞后于y0，即 0- ，

34、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,4.9.3 机械加工过程中自激振动,87, 振型耦合机理：将车床刀架简化为两自由度振动系统，等效质量m用相互垂直的等效刚度分别为k1、k2两组弹簧支撑（设x1为低刚度主轴，图4-75）, 自激振动的产生： k1=k2，x1与x2无相位差, 轨迹为直线，无能量输入, k1k2，x1超前x2 ，轨迹dcba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 k1k2，x1滞后于x2 ，轨迹为一顺时针方向椭圆，即：abcd。此时，切入半周期内的平均切削厚度比切

35、出半周期内的小，有能量获得，振动能够维持 。,4.9.4 机械加工中振动的防治,88,减小机内干扰力的幅值 调整振源的频率，一般要求：, 调整振动系统小刚度主轴的位置（图4-76）,消除或减弱产生强迫振动的条件,式中 f 和 fn 分别为振源频率和系统固有频率,隔振,图4-76 两种尾座结构,（4-33）,4.9.4 机械加工中振动的防治,89, 减小切削或磨削时的重叠系数（图4-77）,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。,（4-34）,4.9.4 机械加工中振动的防治,90,减小重叠系数方法, 增加切削阻尼（例采用倒棱车刀，图4-78）,增加主偏角 增大进给量,4.9.4 机械加工中振动的防治,91, 提高工艺系统刚度 增大工艺系统阻尼,改善工艺系统动态特性,4.9.4 机械加工中振动的防治,92,图4-80 摩擦式减振器 1飞轮 2摩擦盘 3摩擦垫 4螺母 5弹簧,动力减振器 摩擦式减振器（图4-80）,冲击式减振器（图4-81）,