1、第三章機械加工表面質量及控制 a）波度 b）表面粗糙度 零件加工表面的粗糙度與波度RZHRZ（一）加工表面的幾何形貌4.表面缺陷：加工表面個別位置出現的缺陷1.表面粗糙度：加工表面的微觀幾何誤差，波長與波高比值小于50。2.表面波度：加工表面不平度波長與波高比值在501000的幾何形狀誤差 3.紋理方向：表面刀紋的方向1 1）表面粗糙度）表面粗糙度 波長/波幅502 2）表面波度）表面波度 50波長/波幅10003.1 3.1 加工表面質量及其對使用性能的影響加工表面質量及其對使用性能的影響切屑刀具 切屑的分離和積屑瘤積屑瘤表面粗糙度對零件使用性能的影響Ra（m）初始磨損量重載荷輕載荷 表面粗

2、糙度與初始磨損量表面粗糙度值 耐疲勞性 適當硬化可提高耐疲勞性表面壓應力：有利于提高耐蝕性表面粗糙度值 配合質量表面粗糙度值耐磨性，但有一定限度紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好 適當硬化可提高耐磨性3.1 3.1 加工表面質量及其對使用性能的影響加工表面質量及其對使用性能的影響表面粗糙度值耐蝕性3.23.2影響表面粗糙度的因素及改進措施影響表面粗糙度的因素及改進措施影響表面粗糙度的工藝因素：影響表面粗糙度的工藝因素：1.1.幾何因素幾何因素表面粗糙度值主要取決于切削殘留面積的高度rrfHctgctg28fHr3.23.2影響表面粗糙度的因素及改進措施影響表面粗糙度的因素及改進措施,rrrkk

3、f刀尖圓弧半徑主偏角副偏角進給量2. 2. 物理因素物理因素 加工表面實際廓形與理論廓形差別較大，原因是加工中存在塑性變形、積屑瘤、鱗刺、振動等物理現象 合理選擇切削液，適當增大刀具前角，提高刃磨質量，均能抑制合理選擇切削液，適當增大刀具前角，提高刃磨質量，均能抑制積屑瘤和鱗刺，減小表面粗糙糙度值。積屑瘤和鱗刺，減小表面粗糙糙度值。1 1）進給量的影響）進給量的影響（3 3）f0.02mmf0.02mm時時 f Rz f Rz （2 2）f0.15mmf0.15mmf0.15mm時時 f Rz f Rz 2 2）工件材料的影響）工件材料的影響 工件材料塑性越好，塑性變形越大，易產生積屑瘤和鱗刺

4、，工件材料塑性越好，塑性變形越大，易產生積屑瘤和鱗刺，加工表面粗糙度值大。加工表面粗糙度值大。 3 3）切削速度的影響）切削速度的影響 切削塑性材料時，切削速度切削塑性材料時，切削速度處在處在202050m/min50m/min，容易產生積屑，容易產生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最大。瘤和鱗刺，表面粗糙度最大。 切削速度超過切削速度超過100100m/minm/min，表，表面粗糙度值下降，趨于平穩。面粗糙度值下降，趨于平穩。 加工脆性材料時，切削速度加工脆性材料時，切削速度對表面粗糙度影響不大。對表面粗糙度影響不大。材料的金相組織越是粗大，加工后的表面粗糙度值也越大。材料的金相組織越是粗大，加工

5、后的表面粗糙度值也越大。 磨屑形成過程 a）平面示意圖 b）截面示意圖1. 砂輪速度v，Ra2. 工件速度vw，Ra 3. 砂輪縱向進給f，Ra 砂輪速度越快，單位時間內通過被磨表面的磨粒數越多，工件表面的粗糙度值就越小。 增大工件速度時，單位時間內通過被磨表面的磨粒數減少，工件表面的粗糙度值將增大。 砂輪的縱向進給減少，被磨表面的每個部位被砂輪重復磨削的次數增加，工件表面的粗糙度值將減小。 砂輪的粒度號數越大，則參加磨削的磨粒數越多，因而在工件上的刻痕也愈密而細，所以表面粗糙度值愈小。 4. 砂輪的粒度和砂輪的修整4. 磨削深度ap，Ra 磨削用量對表面粗糙度的影響vw = 40(m/min

6、) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm)v = 50(m/s) f = 2.36(m /min) ap = 0.01(mm)v(m/s), vw(m/min)Ra(m)0304050600.51.0a）ap(mm)00.010.40.8Ra(m)020.030.04b） 光磨次數-Ra關系Ra( m)01020300.020.040.06光磨次數粗粒度砂輪(WA60KV)細粒度砂輪(WA/GCW14KB)5. 光磨次數，Ra1. 砂輪速度v，Ra2. 工件速度vw，Ra 3. 砂輪縱向進給f，Ra 2、冷卻潤滑液等 1.砂輪粒度，Ra；但要適量2、砂輪

7、硬度適中， Ra ；常取中軟3、砂輪組織適中，Ra ；常取中等組織4、采用超硬砂輪材料，Ra 5、砂輪精細修整， Ra 1、工件材料 切削速度影響最大：v = 1050m/min范圍，易產生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差。圖4-61 切削45鋼時切削速度與粗糙度關系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（m）481216202428收縮系數Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度 h（m） 0200400600hKsRz3.23.2影響表面粗糙度的因素及改進措施影響表面粗糙度的因素及改進措施機械加工中力的作用使冷作硬化冷作硬化得到強化強化、熱的作用使冷冷作硬化作硬化得到

8、弱化弱化3.3影響表層材料力學物理性能的工藝因素及改進措施00100%HVHVNHV定義：定義：加工時工件表面層金屬受到切削力的作用，產生強烈的塑性加工時工件表面層金屬受到切削力的作用，產生強烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚變形，使晶格扭曲，晶粒間產生剪切滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強度和硬度增加的現象。至碎化，從而使表面層的強度和硬度增加的現象。硬化的結果：硬化的結果：金屬變形的阻力 ，金屬塑性金屬的物理性質（密度、導電性、導熱性）發生變化。（3）切削深度影響不大切削用量的影響工件材料的影響二、影響加工表面冷作硬化的因素1）進給量冷硬程度

9、2）切削速度 冷硬程度影響復雜（力與熱綜合作用結果）(1) 材料塑性 冷硬傾向刀具幾何參數的影響00.81.0磨損高度VB(mm)100180260340硬度(HV)50鋼，v = 40(m/min) f = 0.120.2(mm/z)刀具后刀面磨損對冷硬影響3）后角、主偏角、副偏角 、刀尖圓弧半徑對冷作硬化影響不大r冷硬程度（后刀面磨損量VB,冷硬程度變化如圖，成階段性影響）1）刃圓角半徑（因為刃圓角半徑徑向切削分力表層金屬塑性變形冷硬）2）后刀面磨損影響很大磨削深度磨削力 冷硬磨削用量的砂輪粒度的工件材料的 磨削深度對冷硬的影響ap(mm)硬度( HV)00.253003

10、504505004000.500.75普通磨削高速磨削由于切削熱的作用，彩色氧化膜彩色氧化膜 殘余應力殘余應力 微裂紋微裂紋3.3影響表層材料力學物理性能的工藝因素及改進措施定義：磨削加工時，表面層有很高的溫度，當溫度達到相變臨界點時，表層金屬就發生金相組織變化，強度和硬度降低、產生殘余應力、甚至出現微觀裂紋。這種現象稱為磨削燒傷。表面顏色與燒傷之間的關系：淬火鋼在磨削時，產生的磨削燒傷有三種形式。1.淬火燒傷： 磨削工件，表面溫度超過相變臨界溫度Ac3（時，馬氏體轉變為奧氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會出現很薄的二次淬火馬氏體組織，硬度比原來的回火馬氏體高；但其下層因冷卻速度慢，為硬度

11、較低的回火索氏體和屈氏體組織。 如果磨削溫度介于其相變溫度723C和馬氏體轉變溫度300C之間則表層原來的回火馬氏體組織將產生回火現象而轉變為硬度較低的回火組織（索氏體或屈氏體）。 磨削時，當工件表面層溫度超過相變臨界溫度Ac3 （，則馬氏體轉變為奧氏體。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。 帶空氣擋板冷卻噴嘴3.3影響表層材料力學物理性能的工藝因素及改進措施 內冷卻砂輪內冷卻砂輪 開槽砂輪開槽砂輪 a） 槽均勻分布槽均勻分布 b）90度內變距開槽度內變距開槽4. 3.3影響表層材料力學物理性能的工藝因素及改進措施比容:單位質量的物質所占有的容積稱為

12、比容，用符號V表示。其數值是密度的倒數。熱生殘余拉應力的示意圖熱生殘余拉應力的示意圖) 加工時的切削熱金屬層金屬層2 2體積膨脹體積膨脹里層里層金屬金屬3 3阻礙阻礙金屬層金屬層2 2產生瞬時產生瞬時壓壓縮殘余應力，縮殘余應力，金屬金屬3 3產生了瞬時產生了瞬時拉伸殘余應力拉伸殘余應力) 加工結束后金屬層金屬層1 1的溫度低于的溫度低于tptp時時體積收縮體積收縮里層里層金屬金屬2 2阻礙阻礙金屬層金屬層1 1產生產生拉伸殘余應力，拉伸殘余應力，金屬金屬2 2的的壓縮殘余應力壓縮殘余應力增大增大) 金屬層金屬層1 1繼續收繼續收縮縮里層里層金屬金屬2 2阻礙阻礙金屬層金屬層1 1拉伸拉伸殘余應

13、力殘余應力增大增大，金屬金屬2 2的的壓縮殘余應壓縮殘余應力力增大并擴展到增大并擴展到金屬金屬3 3內內) 室溫下表層金屬的金屬的殘余應力殘余應力趨于趨于穩定狀態穩定狀態里層（基體）金屬阻礙里層（基體）金屬阻礙產生產生殘余應力殘余應力體積收縮體積收縮 接近接近珠光體（托珠光體（托）組織組織密度密度、比容、比容體積收縮體積收縮密度密度、比容、比容 正前角車刀加工45鋼的實驗表明：在所有切削速度v下，工件表面層金屬內產生了拉伸殘余應力，切削速度和被加工材料的影響 vc 對殘余應力的影響 0=5,0=5,r=75,r=0.8mm,工件：45切削條件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切

14、削液050100150200距離表面深度(m)殘余應力(Gpa)-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min切）削時，切削熱起主導作用，切削，表層溫度提高至溫度比容比容切削時，表層金屬比容比容表層金屬產生壓縮，的影響 f 對殘余應力的影響 工件：45，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 殘余應力(Gpa)0.2000.2001 00200300400距離表面深度(m) f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/r的影響磨削用量的影響磨削用量的影響表層產生壓縮磨削熱表層產生拉伸熱變形和塑性變形對殘余應力

15、影響很大熱變形和塑性變形對殘余應力影響很大熱因素起主導作用殘余拉應力塑性變形起主導作用殘余壓應力淬火燒傷時，金相組織變化起主導作用殘余壓應力ap對殘余應力的影響削磨削熱表層產生拉伸表層產生拉伸產生壓縮工件材料的影響工件材料的影響工件材料工件材料削產生壓縮低好差集中大低小不易 滾壓加工原理圖珠丸擠壓引起殘余應力 壓縮拉伸塑性變形區域1. 刀具與工件間的相對位移會使加工表面產生波紋，嚴重影響 零件表面質量和使用性能； 2. 工藝系統將持續承受動態交變載荷作用，加速刀具磨損，易引起崩刃； 3. 影響機床連接特性、夾具的使用壽命，嚴重時使切削加工無法繼續進行；4. 為減少振動，有時不得不降低切削用量，

16、使機床加工效率降低； 5. 產生噪聲污染，危害操作者健康強迫振動自激振動3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動了解機械加工過程振動的產生機理，掌握控制振動的途徑，以減小機械加工中的振動v 由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起 v 強迫振動振源：機外機內。1.機外振源：均通過地基把振動傳給機床。2.機內振源： 1）回轉零部件質量的不平衡；（電機轉子、聯軸器、帶輪。） 2）機床傳動件的制造誤差和缺陷，往復運動部件的慣性力； （齒輪制造不精確、帶傳動接頭聯接不良、油泵排除壓力油） 3）切削過程中的沖擊；（銑削、拉削、斷續面的加工。） 3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過

17、程中的振動 系統在周期性激振力(干擾力)持續作用下產生的振動，稱為強迫振動。一、機械加工過程中的一、機械加工過程中的強迫強迫振動振動v 頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數 v 幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統動態特性有關。當干擾力頻率接近或等于工藝系統某一固有頻率時，產生共振 v 相角特征：強迫振動位移的變化在相位上滯后干擾力一個角，其值與系統的動態特性及干擾力頻率有關。3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動一、機械加工過程中的一、機械加工過程中的強迫強迫振動振動 圖1 內圓磨削振動系統 a) 模型示意圖 b）動力學模型 c）受力圖強迫振動的數學描述及特性強迫

18、振動的數學描述及特性根據牛頓運動規律建立微分方程：式中 衰減系數，m20系統無阻尼振動時的固有頻率，mk20激振力頻率 這是一個二階常系數線性非齊次微分方程。齊次方程的通解和非齊次方程的一個特解組成為：)sin()sin(212201tAteAxt.Ftk x xxm sin.1、動力學模型的建立、動力學模型的建立 物體受力分析：物體受力分析：外力：Fx=F sint ， 彈性力： k x ， 阻尼力：x .a）有阻尼的自由振動b）強迫振動c）有阻尼的自由振動和強迫振動的合成)sin()sin(212201tAteAxt其中第一項代表有阻尼自由振動，振幅衰減，為一瞬態過程；第二項代表等幅強迫振

19、動，為一穩態過程：進入穩態后的振動方程為：進入穩態后的振動方程為：)sin(2tAx式中: A2強迫振動的幅值； t 時間 振動體位移相對于激振力的相位角；22202222202)2()1 (4)(AfA相位角為：相位角為：212arctan強迫振動的振幅為：式中: f =F/m； A0系統在靜力F作用下的靜位移（m)kFmkmFfA200k系統的靜剛度（N/m）；頻率比，/0ckmmkm2/2/0c臨界阻尼系數，kmc2阻尼比，1 1）如果干擾力的頻率遠離工藝系統各階模態的固有頻率，則）如果干擾力的頻率遠離工藝系統各階模態的固有頻率，則強迫振動響應將處于機床動態響應衰減區，振動幅值很小。強迫

20、振動響應將處于機床動態響應衰減區，振動幅值很小。2 2）當干擾力的頻率接近工藝系統某一固有頻率時，強迫振動）當干擾力的頻率接近工藝系統某一固有頻率時，強迫振動 幅值將明顯增大。幅值將明顯增大。3 3）若干擾力的頻率與工藝系統某一固有頻率相同時，系統將若干擾力的頻率與工藝系統某一固有頻率相同時，系統將產生共振，若工藝系統阻尼系數不大，振動響應幅值將很大。產生共振，若工藝系統阻尼系數不大，振動響應幅值將很大。2、強迫振動的特征強迫振動的特征強迫振動的幅值與強迫振動的幅值與干擾力幅值、工藝系統的動態特征干擾力幅值、工藝系統的動態特征有關有關）當當00時，時， 11， 0.7，準靜態

21、區準靜態區（靜力（靜力區），在該區增加系統靜剛度，可減小振動。區），在該區增加系統靜剛度，可減小振動。）當當 1 1時，時， 會急劇增大，此現象稱為共振，會急劇增大，此現象稱為共振，0.7 0.7 1.41.4的區域稱為的區域稱為共振區共振區，在該區增大阻尼，在該區增大阻尼共振共振）當當 1 1時，時， 00， 1.41.4區域稱為區域稱為慣性區慣性區，在該區增加振動體的質量，可減小振動振幅。在該區增加振動體的質量，可減小振動振幅。22202)2()1 (1AA動態放大系數動態放大系數：頻率比頻率比 ：/02、強迫振動的特征強迫振動的特征1. 1. 減小激振力減小激振力 2. 2. 調整振源頻

22、率調整振源頻率 3. 3. 提高工藝系統的剛提高工藝系統的剛 度和阻尼度和阻尼4. 4. 采取隔振措施采取隔振措施5. 5. 采用減振裝置。采用減振裝置。三、減小強迫振動的措施三、減小強迫振動的措施電動機 (能源)交變切削力F(t)振動位移X(t)圖 a 自激振動閉環系統機床振動系統 （彈性環節）調節系統 （切削過程）3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動一、機械加工過程中的一、機械加工過程中的振動振動自激振動系統包含四個環節：自激振動系統包含四個環節：能源：維持自激振動的能量來自電機；調節系統：把能量轉變為交變力對振動系統進行激振；振動系統：控制切削過程產生激振力，以反饋制

23、約進入振動系 統的能量；振動系統對于調節系統的反饋，控制進入系統能量的大小。a 比情況（圖 b）。圖 b 自激振動系統能量關系A B C能量EQEE0振幅（二）產生自激振動的條件（二）產生自激振動的條件單自由度機械加工振動模型單自由度機械加工振動模型1.自激振動實例自激振動實例 a） 振動模型振動模型 b） 力與位移的關系圖力與位移的關系圖設工件系統為絕對剛體，振動系統與刀架相設工件系統為絕對剛體，振動系統與刀架相連，且只在連，且只在y y方向作單自由度振動。方向作單自由度振動。在徑向切削力Fp作用下，刀具作切入、切出運動（振動）。刀架振動系統同時還有反向的F彈作用。y越大，F彈也越大，當Fp

24、=F彈時，刀架的振動停止。（1 1）刀架作振出運動時，）刀架作振出運動時， V V振出振出= =V V0 0-y-y振出振出 ，刀架，刀架的振動停止時，的振動停止時， V V停停= = V V0 0 V V振出振出 ， F Fp pFF彈彈（2 2）刀架作振入出運動時，）刀架作振入出運動時， V V振入振入= =V V0 0+y+y振入振入 ，刀，刀架的振動停止時，架的振動停止時， V V停停= = V V0 0 FF彈彈. . .（V V振出振出：切屑相對于前刀面的滑動速度；切屑相對于前刀面的滑動速度； V V0 0：切屑離開工件的速度切屑離開工件的速度 ， V V停停：刀架的振動運動停止時

25、，切屑相對于前刀面的滑動速度）刀架的振動運動停止時，切屑相對于前刀面的滑動速度）（2 2）當）當W W振出振出= =W W振入振入時，時，因實際機械加工系統中存在阻尼，系統在因實際機械加工系統中存在阻尼，系統在振入過程中，為克服阻尼還需消耗能量振入過程中，為克服阻尼還需消耗能量W W摩阻（振入）摩阻（振入），故振動系統，故振動系統每振動一次，刀架系統便會損失一部分能量。因此，也不會有每振動一次，刀架系統便會損失一部分能量。因此，也不會有自激振動產生。自激振動產生。 W=WW=W振出振出- -（ W W振入振入+ +W W摩阻（振入）摩阻（振入）) ) 切削力切削力F Fp p是外力，在振出過程

26、中，是外力，在振出過程中，F Fp p對振動系統作功，吸收對振動系統作功，吸收能量：能量： W W振出振出= =W W12345 12345 ；刀架的振入運動在彈性力；刀架的振入運動在彈性力F F彈彈作用下，方作用下，方向相反，作負功，消耗能量向相反，作負功，消耗能量W W振入振入= =W W54621 54621 。（二）產生自激振動的條件（二）產生自激振動的條件（1 1）當）當W W振出振出 0,W0,系統為振幅遞增的自激系統為振幅遞增的自激 振動，至一定程度，系統有穩幅的自激振動；振動，至一定程度，系統有穩幅的自激振動； W W振出振出 W W振入振入+ + W W摩阻（振入）摩阻（振入

27、）時，時， W0,WW振入振入或或 通過通過Y Yi i點時點時 FP振出振出FP振入振入（3 3）當）當W W振出振出 W W振入振入時時，刀架振動系統將有持續的自激振動產生。，刀架振動系統將有持續的自激振動產生。(三）自激振動的激振機理三）自激振動的激振機理（1） 再生顫振再生顫振1）再生顫振原理）再生顫振原理如圖如圖3 3a)a)所示，車刀只做橫向進給。在穩定的切削過程中，刀架所示，車刀只做橫向進給。在穩定的切削過程中，刀架系統因材料的硬點，加工余量不均勻，或其它原因的沖擊等，受系統因材料的硬點，加工余量不均勻，或其它原因的沖擊等，受到偶然的擾動。刀架系統因此產生了一次自由振動，并在被加

28、工到偶然的擾動。刀架系統因此產生了一次自由振動，并在被加工表面留下相應的振紋。表面留下相應的振紋。當工件轉過一轉后，刀具要在留有振紋的表面上切削，因切削厚當工件轉過一轉后，刀具要在留有振紋的表面上切削，因切削厚度發生了變化，所以引起了切削力周期性的變化。產生動態切削度發生了變化，所以引起了切削力周期性的變化。產生動態切削力。力。 將這種由于切削厚度的變化而引起的自激振動，稱為將這種由于切削厚度的變化而引起的自激振動，稱為 “ “再再生顫振生顫振”。圖圖3 自由正交切削時再生顫振的產生自由正交切削時再生顫振的產生切削過程，由于偶然干擾，使加工系統產生振動并在加工表面上留下振紋。第二次走刀時，刀具

29、將在有振紋的表面上切削，使切削厚度發生變化，導致切削力周期性地變化，產生自激振動 圖4-74 再生自激振動原理圖f切入 切出y0ya）b）y0y切入 切出fc）fy0y切入 切出d）切入 切出fy0ya）b）c）系統無能量獲得； d）y 滯后于y0，即 0- ，此時切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出時切削力所作正功（獲得能量）大于切入時所作負功，系統有能量獲得，產生自激振動3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動sincosk)(cos)(1/20nncAbAtdytFWtAtncos)(y）（tAtncos)T(y1)(y)T(y)(a0ttat)(y)T(yk)(F0

30、ttabtc設本轉（次）切削的振動方程為：設本轉（次）切削的振動方程為：前一轉（次）切削的振動方程為：前一轉（次）切削的振動方程為：瞬時切削厚度：瞬時切削厚度：瞬時切削力：瞬時切削力：在一個振動周期內，切削力所作的功：在一個振動周期內，切削力所作的功：式中：式中：a0-名義切削層公稱厚度，名義切削層公稱厚度， kc-單位切削寬度上的切削剛度單位切削寬度上的切削剛度 b-切削層公稱寬度切削層公稱寬度 切削再生自振產生過程：3.4 機械加工過程中的振動將車床刀架簡化為兩自由度振動系統，等效質量m用相互垂直的等效剛度分別為k1、k2兩組彈簧支撐（設x1為低剛度主軸，圖3-39）在Y和Z參考坐標系運動

31、方程為：式中：Ay-y向振動的振幅 Az-z向振動的振幅 -z向振動相對于y向振動 在主振動頻率上的相位差3.4 機械加工過程中的振動tAsinyy)sin(zztA1. 當刀具從A經B到C做振入運動時，切削力方向與運動方向相反，振動系統對外界做功，要消耗能量；2. 當刀尖從B 經C到A做振出運動時，切削力方向與運動方向相同，外界對振動系統做功，吸收能量；3. 刀尖從A-B-C振入時，切削厚度較薄，切削力較小，從B-C-A做振出時，切削厚度較大，切削力較大。在每一振動周期中，切削力對系統做正功大于做負功，有多余能量輸入，滿足產生自激動振動條件滿足產生自激動振動條件。振型耦合型顫振振型耦合型顫振

32、）（ tbAktbktccsinF)(yF)(Fy00cossinF(cos)()(Fy0p）tbAktFtcsinsinF(sin)()(Fy0c）tbAktFtccycccycpzydzFdyFWWW)(cossinF(20y0tdAtbAkdyFWyccycpy）20202002(sin241(coscos）ttdbAkttdAyFyc動態切削力與振動位移的關系：F(t)在Y,Z兩個方向的分量：式中：式中：F F0-0-穩態切削力穩態切削力 - -切削力與切削力與Y Y軸的夾角軸的夾角在一個振動周期，外界對系統所做的功：.)()cos(sin)sinF(20zy0tdtAtbAkdzFW

33、ccycczsinsinzyAbAkWc將將WyWy、WzWz代入得：代入得：1.1.當當00時，時，W0,W0,不滿足條件不滿足條件;2.;2.當當 20W0，滿足滿足 在某些速度區段內，切削力Fy機隨切削速度V的增加而減小。在曲線下降區域容易出現自激振動。3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動3、負摩擦原理由于切削過程中，存在負摩擦特性而產生的自激振動，稱為摩擦型顫振。調整振動系統小剛度主軸的位置（圖4-76）式中 f 和 fn 分別為振源頻率和系統固有頻率x2x2x1x1x1x1x2x2圖4-76 兩種尾座結構條件0.25nfff（4-33）3.4 3.4 機械加工過程

34、中的振動機械加工過程中的振動四、機械加工振動的防治四、機械加工振動的防治減小切削或磨削時的重疊系數（圖4-77）式中 bd 等效切削寬度，即本次切削實際切到上次切削殘留振紋 在垂直于振動方向投影寬度； b 本次切削在垂直于振動方向上的切削寬度； B , fa 砂輪寬度與軸向進給量。 圖4-77 重疊系數apfaB振動方向XDfbbda）切削b）磨削rr，dabBfbB（切削）（磨削）（4-34）3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動v 減小重疊系數方法圖4-78 車刀消振棱0.10.3-5 -202 3增加切削阻尼（例采用倒棱車刀，圖4-78）3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動提高工藝系統剛度 增大工藝系統阻尼 阻尼材料鑄鐵環鑄鐵套筒圖4-79 零件上加阻尼材料3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動圖4-80 摩擦式減振器 1飛輪 2摩擦盤 3摩擦墊 4螺母 5彈簧1. 動力減振器 2. 摩擦式減振器（圖4-80）3. 沖擊式減振器（圖4-81）圖4-81 沖擊式減振鏜刀與減振鏜桿 1沖擊塊 2緊定螺釘a）減振鏜刀 b）減振鏜桿3.4 3.4 機械加工過程中的振動機械加工過程中的振動 馬氏體的晶體結構為體心四方結構，中高碳鋼中加速冷卻通常能夠獲得這