表面质量实用PPT课件

1、 （1）表面粗糙度对零件耐磨性的影响）表面粗糙度对零件耐磨性的影响 v 表面粗糙度太大和太小都不耐磨。表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如图所示如图所示。v表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；v表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。结而加剧磨损。v表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有

2、关，表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载荷载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。随之右移。 二、表面质量对零件使用性能的影响二、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第1页/共54页图图 表面粗糙度与初期磨损量的关系表面粗糙度与初期磨损量的关系第2页/共54页（2）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响）表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。性。因为它使磨擦副表面层金属的显微硬度提高，因为它使磨擦副表面层金属的显微硬

3、度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。塑性变形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是这是因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度因为过分的冷作硬化，将引起金属组织过度“疏疏松松”，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接，在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。第3页/共54页2表面质量对零件疲劳强度的影响（1）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响）表面粗糙度对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。表面粗糙度越大，抗疲劳

4、破坏的能力越差。 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。集中，产生疲劳裂纹。 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。纹底半径越小，其抗疲劳破坏的能力越差。第4页/共54页（2）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲）表面层冷作硬化与残余应力对零件疲劳强度的影响劳强度的影响

5、 适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。适度的表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。残余应力有拉应力和压应力之分，残余应力有拉应力和压应力之分，残余拉应力残余拉应力容易使已容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度降低疲劳强度残余压应力残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度提高零件的疲劳强度。第5页/共54页3.表面质量对零件工作精度的影响（1）表面粗糙度对零件配合精度的影响 表面粗糙度较大，则降低了配合精度。（2）表面残余应力对零件工作精度的影

6、响 表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。第6页/共54页4表面质量对零件耐腐蚀性能的影响表面质量对零件耐腐蚀性能的影响（1）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响）表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。渗透与腐蚀作用越强烈。 因此因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能。能。（2）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响）表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响 零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不零件表面残余压应力使零件表面

7、紧密，腐蚀性物质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降易进入，可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。低零件耐腐蚀性。 表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：表面质量对零件使用性能还有其它方面的影响：如减如减小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；小表面粗糙度可提高零件的接触刚度、密封性和测量精度；对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损对滑动零件，可降低其摩擦系数，从而减少发热和功率损失。失。第7页/共54页表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响零件表面质量粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性对疲劳强度的影响

8、对耐磨性影响对耐腐蚀性能的影响对工作精度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度粗糙度越大、工作精度降低残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性第8页/共54页三、 影响加工表面粗糙度的主要因素及其控制 机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几机械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因素两个方面。何因素和物理力学因素两个方面。（一）切削加工表面粗糙度1、几何因素、几何因素刀尖圆弧半径r主偏角kr、副偏角kr进给量f（如图）第9页/共54页图图 车削、刨削时残留面积高度车削、刨削时残留面积高

9、度H=f/(cotr+cotr)H=f 2/(8r) 第10页/共54页2、物理力学因素、物理力学因素（1）工件材料的影响v韧性材料：工件材料韧性愈好，金属塑性变形愈大，加工表面愈粗糙。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能，减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。v 脆性材料：加工脆性材料时，其切削呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。第11页/共54页（2）切削速度的影响 加工塑性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响（对积屑瘤和鳞刺的影响）见图所示。 此外，切削速度越高，塑性变形越不充分，表面粗糙度值越小 选择低速宽刀精切和高速精切，可以得到较小

10、的表面粗糙度。 （4）其它因素的影响 此外，合理使用冷却润滑液，适当增大刀具的前角，提高刀具的刃磨质量等，均能有效地减小表面粗糙度值。（3）进给量的影响 减小进给量f固然可以减小表面粗糙度值，但进给量过小，表面粗糙度会有增大的趋势。第12页/共54页图图 加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响加工塑性材料时切削速度对表面粗糙度的影响第13页/共54页影响切削加工表面粗糙度的因素刀具几何形状刀具材料、刃磨质量切削用量工件材料残留面积 Ra前角 Ra后角摩擦Ra刃倾角会影响实际工作前角 v Raf Raap对Ra影响不大，太小会打滑，划伤已加工表面材料塑性 Ra同样材料晶粒组织大 Ra，常用正火

11、、调质处理刀具材料强度 Ra刃磨质量 Ra冷却、润滑 Ra第14页/共54页（二）磨削加工表面粗糙度1、 磨削中影响粗糙度的几何因素磨削中影响粗糙度的几何因素 工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细工件的磨削表面是由砂轮上大量磨粒刻划出无数极细的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻的刻痕形成的，工件单位面积上通过的砂粒数越多，则刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。 磨粒在砂轮上的分布越均匀、磨粒越细，刃口的等高性越好。则砂轮单位面积上参加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越细密均匀，表面粗糙度值就越小。（1）砂轮的磨粒第

12、15页/共54页v砂轮转速越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数越多，表面粗糙度值就越小。v工件转速对表面粗糙度值的影响刚好与砂轮转速的影响相反。工件的转速增大，通过加工表面的磨粒数减少，因此表面粗糙度值增大。v砂轮的纵向进给量小于砂轮的宽度时，工件表面将被重叠切削，而被磨次数越多，工件表面粗糙度值就越小。（3）磨削用量（2）砂轮修整 砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何形状外，更重要的是使砂轮工作表面形成排列整齐而又锐利的微刃（如图所示）。因此，砂轮修整的质量对磨削表面的粗糙度影响很大。第16页/共54页 砂轮上的磨粒砂轮上的磨粒第17页/共54页2、 磨削中影响粗糙度的物理因素磨削中影响粗糙度的

13、物理因素 磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多数是负前角，切磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多数是负前角，切削刃又不锐利，大多数磨粒在磨削过程中只是对被加工表面挤压，没削刃又不锐利，大多数磨粒在磨削过程中只是对被加工表面挤压，没有切削作用。加工表面在多次挤压下出现沟槽与隆起，又由于磨削时有切削作用。加工表面在多次挤压下出现沟槽与隆起，又由于磨削时的高温更加剧了塑性变形，故表面粗糙度值增大。的高温更加剧了塑性变形，故表面粗糙度值增大。（1）磨削用量 砂轮的转速 材料塑性变形 表面粗糙度值 ；磨削深度、工件速度 塑性变形 表面粗糙度值 ； 为提高磨削效率，通常在开始磨削时采用较大的径向进

14、给量，而在磨削后期采用较小的径向进给量或无进给量磨削，以减小表面粗糙度值。第18页/共54页（2）工件材料太硬易使磨粒磨钝 Ra ；太软容易堵塞砂轮Ra ；韧性太大，热导率差会使磨粒早期崩落Ra 。（2）砂轮粒度与硬度磨粒太细，砂轮易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若导热情况不好，还会烧伤工件表面。砂轮太硬，使表面粗糙度增大；砂轮选得太软，使表面粗糙度值增大。第19页/共54页影响磨削加工表面粗糙度的因素粒度Ra 金刚石笔锋利，修正导程、径向进给量 Ra磨粒等高性Ra硬度钝化磨粒脱落 Ra硬度磨粒脱落Ra硬度合适、自励性好Ra太硬、太软、韧性、导热性差 Ra砂轮粒度工件材料性质砂轮修正磨削用量

15、砂轮硬度砂轮V Raap、工件V 塑变 Ra粗磨ap生产率精磨ap Ra(ap=0光磨) 第20页/共54页四、四、 影响表面层物理力学性能的影响表面层物理力学性能的主要因素及其控制主要因素及其控制影响表面层物理力学性能的主要因素影响表面层物理力学性能的主要因素表面物理力学性能影响金相组织变化因素影响显微硬度因素影响残余应力因素塑变引起的冷硬金相组织变化引起的硬度变化冷塑性变形热塑性变形金相组织变化切削热第21页/共54页1. 表面层的冷作硬化（1 1） 表面层加工硬化的产生表面层加工硬化的产生定义：定义：机械加工时，工件表面层金属受到机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变

16、形，使晶切削力的作用产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉格扭曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强长、纤维化甚至碎化，从而使表面层的强度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，度和硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。又称冷作硬化和强化。第22页/共54页（2 2） 衡量表面层加工硬化的指标衡量表面层加工硬化的指标衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项：衡量表面层加工硬化程度的指标有下列三项： 1）表面层的显微硬度）表面层的显微硬度HV；2）硬化层深度硬化层深度h；3）硬化程度硬化程度NN=(HV-HV0)/HV0100式中式中 H

17、V0工件原表面层的显微硬度。工件原表面层的显微硬度。第23页/共54页（3）影响表面层加工硬化的因素）影响表面层加工硬化的因素 刀具几何形状的影响切削刃 r、前角、后面磨损量VB 表层金属的塑变加剧冷硬切削用量的影响 切削速度v塑变冷硬 f切削力塑变冷硬工件材料性能的影响 材料塑性冷硬第24页/共54页2. 表面层残余应力定义：定义： 机械加工中工件表面层组织发生机械加工中工件表面层组织发生变化时，在表面层及其与基体材料的交变化时，在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。这种应界处会产生互相平衡的弹性力。这种应力即为表面层的残余应力。力即为表面层的残余应力。第25页/共54页（1

18、）表面层残余应力的产生）表面层残余应力的产生 1） 冷态塑变 工件表面受到挤压与摩擦，表层产生伸长塑变，基体仍处于弹性变形状态。切削后，表层产生残余压应力，而在里层产生残余拉伸应力。2） 热态塑变 表层产生残余拉应力，里层产生产生残余压应力(其原理见图)3） 金相组织变化 比容大的组织比容小的组织体积收缩，产生拉应力，反之，产生压应力。（密度小，比容大）第26页/共54页图图 切削热在表层金属产生残余拉应力的示意图切削热在表层金属产生残余拉应力的示意图第27页/共54页 机械加工后工件表面层的残余应力是机械加工后工件表面层的残余应力是冷态塑性变形、热冷态塑性变形、热 态塑性变形和金相组织变化的

19、综合结果。态塑性变形和金相组织变化的综合结果。切削加工时起主要切削加工时起主要作用的往往是冷态塑性变形，表面层常产生残余压缩应力。作用的往往是冷态塑性变形，表面层常产生残余压缩应力。磨削加工时起主要作用的通常是热态塑性变形或金相组织变磨削加工时起主要作用的通常是热态塑性变形或金相组织变化引起的体积变化，表面层常产生残余拉伸应力。化引起的体积变化，表面层常产生残余拉伸应力。（2 2）磨削裂纹的产生）磨削裂纹的产生 磨削裂纹和残余应力有着十分密切的关系。在磨削磨削裂纹和残余应力有着十分密切的关系。在磨削过程中，当工件表面层产生的残余应力超过工件材料的强过程中，当工件表面层产生的残余应力超过工件材料

20、的强度极限时，工件表面就会产生裂纹。磨削裂纹常与烧伤同度极限时，工件表面就会产生裂纹。磨削裂纹常与烧伤同时出现。时出现。 （3 3）影响表面残余应力的主要因素）影响表面残余应力的主要因素第28页/共54页五、 提高表面层物理力学性能的加工方法1滚压加工滚压加工 滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚压加工是利用经过淬火和精细研磨过的滚轮或滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压滚珠，在常温状态下对金属表面进行挤压，使受压点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，点产生弹性和塑性变形，表层的凸起部分向下压，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的波峰压平，凹下部分向上挤，逐渐将前工序留下的

21、波峰压平，降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬降低了表面粗糙度；同时它还能使工件表面产生硬化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和化层和残余压应力。因此提高了零件的承载能力和疲劳强度。疲劳强度。 滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，滚压加工可以加工外圆、孔、平面及成型表面，通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。如通常在普通车床、转塔车床或自动车床上进行。如图图为典型的滚压加工示意图。为典型的滚压加工示意图。第29页/共54页 滚压加工原理滚压加工原理第30页/共54页2. 喷丸强化喷丸强化 喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击被加工工件喷丸强化是利用大量快速运动的珠丸打击

22、被加工工件表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，可显著提表面，使工件表面产生冷硬层和压缩残余应力，可显著提高零件的疲劳强度。高零件的疲劳强度。 珠丸可以是铸铁的，也可以是切成小段的钢丝（使用珠丸可以是铸铁的，也可以是切成小段的钢丝（使用一段时间后，自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表一段时间后，自然变成球状）。对于铝质工件，为避免表面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸。面残留铁质微粒而引起电解腐蚀，宜采用铝丸或玻璃丸。珠丸的直径一般为珠丸的直径一般为0.24mm，对于尺寸较小、表面粗糙度对于尺寸较小、表面粗糙度值较小的工件，采用直径较小的珠丸。值较小的工件，采用直径较小的珠丸

23、。 喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强喷丸强化主要用于强化形状复杂或不宜用其它方法强化的工件，如板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝等。化的工件，如板弹簧、螺旋弹簧、连杆、齿轮、焊缝等。经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达经喷丸加工后的表面，硬化层深度可达0.7mm，零件表面零件表面粗糙度值可由粗糙度值可由Ra52.5m 减小到减小到Ra0.630.32m ，可几倍可几倍甚至几十倍地提高零件的使用寿命。甚至几十倍地提高零件的使用寿命。第31页/共54页 六、 机械加工中的振动振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面振动会在工件加工表面出现振纹，降低了工件的加工精度和表面

24、质量；质量； 振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损；振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损；振动使机床连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致机床振动使机床连接部分松动，影响运动副的工作性能，并导致机床丧失精度；丧失精度； 强烈的振动及伴随而来的噪声，还会污染环境，危害操作者的身强烈的振动及伴随而来的噪声，还会污染环境，危害操作者的身心健康。为减小加工过程中的振动，有时不得不降低切削用量，使机心健康。为减小加工过程中的振动，有时不得不降低切削用量，使机械加工生产率降低。械加工生产率降低。（一）机械加工中的振动现象振动对机械加工的影响振动对机械加工的影响第32页/共54页

25、机械加工中振动的种类及其主要特点机械加工中振动的种类及其主要特点机械加工振动自激振动自由振动强迫振动当系统受到初始干扰力激励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（图a）。由于总存在阻尼，自由振动将逐渐衰减，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（图b） 。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。在没有周期性干扰力作用的情况下，由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动，称为自激振动。切削过程中产生的自激振动也称为颤振。第33页/共54页第34页/共54页1、强迫振动的振源系统外部的周期性干扰力旋转零件的质量偏心

26、传动机构的缺陷切削过程的间隙特性 （二）机械加工中的强迫振动与控制第35页/共54页1）强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，）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。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）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。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，又与工艺系统强迫振动的幅值既与激振力的幅值有关，又与工艺系统的特性有关。的特性有关。 激振力的影响。激振力的影响。A0=F/k2、强迫振动的特征强迫振动的特征第36页/共54页

27、进入稳态后的强迫振动方程为：进入稳态后的强迫振动方程为：)sin(tAx式中 A强迫振动的幅值； 振动体位移相对于激振力的相位角； t 时间其中强迫振动的振幅为：2220222220)2()1 (4)(AfA相位角为：212arctan第37页/共54页式中 f f=F/m； A0系统在静力F作用下的静位移（m)kFmkmFfA200k系统的静刚度（N/m）；频率比，/0阻尼比，ckmmkm2/2/0c临界阻尼系数，kmc2第38页/共54页）当0时， 1， 0.60.7，准静态区，在该区增加系统静刚度，可减小振动。）当 1时， 会急剧增大，此现象称为共振，0.7 1.4的区域称为共振区，在该

28、区增大阻尼共振）当 1时， 0， 1.4区域称为惯性区，在该区增加振动体的质量，可减小振动振幅。2220)2()1 (1AA 频率比的影响（图示）第39页/共54页第40页/共54页3、 减小强迫振动的措施减小激振力 调整振源频率 提高工艺系统的刚度和阻尼采取隔振措施 采用减振装置。第41页/共54页（三）机械加工中的自激振动与控制1自激振动的产生及特征 在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材在实际加工过程中，由于偶然的外界干扰（如工件材料硬度不均、加工余量有变化等），会使切削力发生变化，料硬度不均、加工余量有变化等），会使切削力发生变化，从而使工艺系统产生自由振动。系统的振动必然会引

29、起工从而使工艺系统产生自由振动。系统的振动必然会引起工件、刀具间的相对位置发生周期性变化，这一变化若又引件、刀具间的相对位置发生周期性变化，这一变化若又引起切削力的波动，则使工艺系统产生振动。因此通常将自起切削力的波动，则使工艺系统产生振动。因此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，如过程）两个环节组成的一个闭环系统，如图图所示。所示。 激励工艺系统产生振动运动的交变力是由激励工艺系统产生振动运动的交变力是由切削过程切削过程本身本身产生的，而切削过程同时又受工艺系统的振动的控产生的，而切削过

30、程同时又受工艺系统的振动的控制，工艺系统的振动一旦停止，动态切削力也就随之消制，工艺系统的振动一旦停止，动态切削力也就随之消失。失。第42页/共54页图图 自激振动系统的组成自激振动系统的组成第43页/共54页自激振动特点不衰减的振动它由振动过程本身引起切削力周期性变化，从不具备交变特性的能源中周期获得能量，使振动得以维持。自激振动由振动系统本身参数决定，与强迫振动显著不同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动不会因阻尼存在而衰减。自激振动的频率接近于系统的固有频率，即颤振频率取决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似，而与强迫振动根本不同E A1 A0 A2 AE-E+f自自=f固固取决

31、于一周期获得的能量取决于一周期获得的能量取决于切削过程本身取决于切削过程本身第44页/共54页 如如图图a所示为单自由度机械加工振动模型。设工件系所示为单自由度机械加工振动模型。设工件系统为绝对刚体，振动系统与刀架相连，且只在统为绝对刚体，振动系统与刀架相连，且只在y方向作单方向作单自由度振动。自由度振动。 在背向力在背向力Fp作用下，刀具作切入、切出运动（振动）。作用下，刀具作切入、切出运动（振动）。刀架振动系统同时还有刀架振动系统同时还有F弹弹作用在它上面。作用在它上面。y越大，越大，F弹弹也越也越大，当大，当Fp=F弹弹时，刀架的振动停止。时，刀架的振动停止。 对上述振动系统而言，对上述

32、振动系统而言，背向力背向力Fp是外力，是外力，Fp对振动系对振动系统作功统作功如如图图b所示。所示。 刀具切入，其运动方向与背向力方向相反，作负功；刀具切入，其运动方向与背向力方向相反，作负功；即振动系统要消耗能量即振动系统要消耗能量W振入振入； 刀具切出，其运动方向与背向力方向相同，作正功；刀具切出，其运动方向与背向力方向相同，作正功；即振动系统要吸收能量即振动系统要吸收能量W振出振出；2产生自激振动的条件第45页/共54页 单自由度机械加工振动模型单自由度机械加工振动模型 a） 振动模型振动模型 b） 力与位移的关系图力与位移的关系图第46页/共54页（1）当当W振出振出W振入振入时时，刀架振动系统将有持续刀架振动系统将有持续的自激振动产生的自激振动产生。第47页/共54页三种情况：三种情况： W振出振出=W振入振入+ W摩阻（振入）摩阻（振入）时，系统有稳幅的自激振动；时，系统有稳幅的自激振动； W振出振出W振入振入+ W摩阻（振入）摩阻（振入）时，系统为振幅递增的自激时，系统为振幅递增的自激 振动，至一定程度，系统有稳幅的自激振动；振动，至一定程度，系统有稳幅的自激振动