機(jī)加工表面質(zhì)量概論-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 圖1311 圖1312自激振動(dòng)的特點(diǎn)主要有： l．自激振動(dòng)則是一種不衰減的振動(dòng)。工藝系統(tǒng)在加工過(guò)程中自身能產(chǎn)生周期性變化的力，系統(tǒng)能從這種周期性變化的力中吸取能量，使振動(dòng)得以維持。 2．自激振動(dòng)的頻率取決于工藝系統(tǒng)本身的參數(shù)，其頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率。3．自激振動(dòng)是由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的，其振幅的大小取決于每一振動(dòng)周期內(nèi)系統(tǒng)所獲得的能量和所消耗的能量的比值。假如系統(tǒng)獲得的能量大于消耗的能量，則振動(dòng)將繼續(xù)加強(qiáng)，振幅不斷擴(kuò)大；反之，若吸取的能量少于消耗的能量，則振動(dòng)就減弱，振幅減小。當(dāng)取得的能量和消耗的能量相等時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定振動(dòng)狀態(tài)，振幅穩(wěn)定在A值不變。四、機(jī)械加工中的振動(dòng)防治措施 （一）防治強(qiáng)迫振動(dòng)的主要途徑 由上述討論可知，強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅在很大程度上取決于激振頻率、系統(tǒng)固有頻率、系統(tǒng)的靜剛度、阻尼系數(shù)及激振力幅值F等。因而可根據(jù)強(qiáng)迫振動(dòng)的產(chǎn)生原因采取相應(yīng)的措施來(lái)減小或消除強(qiáng)迫振動(dòng)。 1．減少激振力 加工系統(tǒng)中影響較大的振源是運(yùn)動(dòng)零部件的不平衡。例如，回轉(zhuǎn)零件不平衡，就會(huì)產(chǎn)生一周期性的干擾力，其圓頻率就是零件回轉(zhuǎn)的角速度。為了減小回轉(zhuǎn)零件這種因質(zhì)量不平衡而產(chǎn)生的激振力，應(yīng)將主要零、部件進(jìn)行靜、動(dòng)平衡。例如在精密、高速磨削時(shí)，應(yīng)平衡砂輪主軸部件。實(shí)際上，一般很難保證砂輪密度的均勻性，也即存在質(zhì)量偏心。而且砂輪在使用過(guò)程中，由于磨耗不均勻，冷卻液吸附的差異等，都會(huì)引起附加不平衡而激起強(qiáng)迫振動(dòng)。為此，磨削前，砂輪應(yīng)進(jìn)行二次靜平衡，第一次靜平衡后應(yīng)在機(jī)床上進(jìn)行試磨，待砂輪被冷卻液完全浸潤(rùn)并經(jīng)修整后，再進(jìn)行第二次平衡。實(shí)踐表明，這樣可取得良好的效果。但由于砂輪磨耗和冷卻液吸附的隨機(jī)性，保持平衡一般較差，平衡較費(fèi)時(shí)，為了適應(yīng)磨削向高速、高效、高精度方向發(fā)展，目前正在采用附加平衡裝置，使砂輪在加工過(guò)程中自動(dòng)平衡。 提高機(jī)床電機(jī)的平衡性也很重要。另外、還應(yīng)注意提高傳動(dòng)帶、鏈及齒輪等傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，如采用較完善的帶接頭或用纖維組織成的傳動(dòng)帶；以斜齒輪或人字齒輪代替直齒輪。提高齒輪副的制造和裝配精度等。在保證事部件加工精度的前提下，提高裝配質(zhì)量也是一種很有效的方法。 2．提高工藝系統(tǒng)的剛度和阻尼 提高工藝系統(tǒng)的剛度，可減小強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅；增加系統(tǒng)的阻尼，可有效地抑制系統(tǒng)在共振區(qū)的振動(dòng)。對(duì)于機(jī)床，主要提高起主振作用的主軸、刀架、床身、立柱及橫梁等的剛度，并通過(guò)刮研接觸面等方法來(lái)提高各部件間連接處和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的連接剛度。另外，還可采用跟刀架、中心架來(lái)縮短工件或刀具的懸伸長(zhǎng)度及采用刀具導(dǎo)向套來(lái)提高其剛度。 增大系統(tǒng)的阻尼，可調(diào)節(jié)某些配合處的間隙、采用內(nèi)阻尼大的材料，或設(shè)置阻尼消振裝置等。 3．消振和隔振 工藝系統(tǒng)本身的干擾源，如工件余量不均勻或材質(zhì)不均勻，加工表面不連續(xù)或刀齒的斷續(xù)切削等引起的沖擊振動(dòng)可采用各種阻尼器或吸振裝置。設(shè)置吸振裝置就是在原有工藝系統(tǒng)中加上一個(gè)子系統(tǒng)，以改變工藝系統(tǒng)原有的動(dòng)態(tài)特性。圖1313所示是鏜孔用的沖擊吸振裝置。圖中1為鏜桿，2為鏜刀，3為沖擊塊，4為螺旋蓋塞。沖擊塊安置在鏜桿的空腔中，～。當(dāng)鏜桿產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，沖擊塊不斷撞擊鏜桿而消耗振動(dòng)能量，從而起到消振作用。 隔振是將激振源與振動(dòng)系統(tǒng)隔開(kāi)。例如為了防止液壓驅(qū)動(dòng)引起振動(dòng)，最好將油泵和機(jī)床分開(kāi)，并用軟管連接；在精密機(jī)床上將齒輪泵改用葉片泵或螺 圖1313桿泵，以減少振動(dòng)影響。又如為了不使外界振動(dòng)傳給機(jī)床，在機(jī)床安裝時(shí)，用隔離墊將機(jī)床與地基隔開(kāi)等。 4．合理安排固有頻率和調(diào)節(jié)振源頻率在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)使工藝系統(tǒng)各部件的固有頻率遠(yuǎn)離干擾振源的頻率，也即避開(kāi)共振區(qū)，使工藝系統(tǒng)在準(zhǔn)靜態(tài)區(qū)或慣性區(qū)內(nèi)運(yùn)行。同樣，也可調(diào)整刀具或工件轉(zhuǎn)速，使其頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)固有頻率。 （二）抑制自激振動(dòng)的措施 自激振動(dòng)與強(qiáng)迫振動(dòng)不同，它不僅與工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而且與切削過(guò)程有關(guān)。以下介紹一些抑制自激振動(dòng)的方法。 1．合理選擇切削用量 車削加工中，切削速度v在30～70m／min范圍內(nèi)，自傲振動(dòng)的振幅較大，最易產(chǎn)生自激振動(dòng)。圖1314所示為車削速度v和振幅A的關(guān)系曲線。選擇高速或低速切削都可避免自激振動(dòng)，并可減低表面粗糙度。對(duì)于進(jìn)給量，由圖1315可知，加大進(jìn)給量可使振幅A減小，因此在加工表面粗糙度允許時(shí)，可選擇較大的送給量。對(duì)于切削深度a，根據(jù)切削深度a與切削寬度b的關(guān)系（b=asinK），當(dāng)主偏角兒不變時(shí)，隨著 a的增大b亦增大，故振幅A也不斷增大（如圖 1316所示）。由于切削寬度b對(duì)振幅影響較大，因而選擇a時(shí)應(yīng)使bb（b為不會(huì)產(chǎn)生自激動(dòng)的極限切削寬度）。 圖1314 圖1315 圖1316 2．合理選擇刀具的幾何參數(shù) 前角對(duì)振動(dòng)影響較大，如圖1317所示，隨著的增大，振幅A隨之下降。但在切削速較高時(shí)，前用對(duì)振動(dòng)的影響將減弱，所以高速切削即使使用負(fù)前角的刀具也不致于產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。 圖1317 圖1318 主偏角K增大時(shí)切削力F將減小，同時(shí)切削寬度b也減小。由圖1318可見(jiàn)，隨著K的增大，振幅將逐漸減小，但當(dāng)K＞90后，振幅又將增大。 后角減小到 2～3時(shí)，振動(dòng)有明顯的減弱。但不能太小，以免后刀面與加工表面發(fā)生摩擦，反而引起振動(dòng)，通常可在刀具主后面 圖1319上磨出一段負(fù)倒棱（見(jiàn)圖1319），它能產(chǎn)生一定的摩擦阻力，以消耗振動(dòng)能量，對(duì)消振具有良好的作用。 刀尖圓角半徑增大時(shí)，F(xiàn)隨之增大，因此為減小振動(dòng)，越小越好，但會(huì)使刀具耐用度降低和表面粗糙度增大，故應(yīng)綜合考慮。 3．提高工藝系統(tǒng)的抗振能力 對(duì)于已經(jīng)使用的機(jī)床，主要提高機(jī)床零部件之間的接觸剛度和接觸阻尼，例如采用刮研連接表面和增強(qiáng)聯(lián)結(jié)剛度等方法來(lái)提高機(jī)床的抗振性。切削刀具應(yīng)具有較高的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，高的阻尼系數(shù)和彈性模量。圖1320所示為復(fù)合結(jié)構(gòu)鏜刀桿，其夾持端使用高彈性模量的硬質(zhì)合金桿，為提高其阻尼性能，在刀頭部分制成空心管。其中空既可減輕重量，又能放置吸振塊，且加工工藝性好。這種組合式刀桿具有較高的抗振性能。對(duì)于工件，其安裝方法對(duì)其剛性有很大影響。 圖1320如在細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工中，廣泛使用中心架和跟刀架；一般軸類車、磨加工時(shí)，常采用三爪卡盤(pán)夾持工件頭，又用頂尖支承工件尾部，使工件的安裝剛性大大提高。 4． 采用減振裝置 減振裝置包括阻尼器和吸振器兩種。 對(duì)于阻尼器，通過(guò)其阻尼作用，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)掉，以達(dá)到減振目的。阻尼越大，減振效果也越好。常用的有干摩擦阻尼器、液體摩擦阻尼器和電磁阻尼器等。圖1321是裝在車床跟刀架上使用的干摩擦阻尼器，利用多層彈簧片的相互摩擦來(lái)消耗振動(dòng)能量。圖1322是液壓阻尼器，當(dāng)柱塞隨工件上、下振動(dòng)時(shí)，將油液從油缸前腔經(jīng)小孔壓向油缸后腔，利用小孔的阻尼來(lái)減振。 圖1321 圖1322常見(jiàn)的吸振器有動(dòng)力式和沖擊式兩種。圖1323所示為用于鏜刀桿的動(dòng)力式吸振器，它是通過(guò)微孔橡皮墊（作彈性元件）將一個(gè)附加質(zhì)量（套簡(jiǎn)）連接在鏜刀桿上。當(dāng)鏜刀桿產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，附加質(zhì)量也產(chǎn)生振 圖1323動(dòng)，其振動(dòng)能量吸收系統(tǒng)部分激振能量，從而使鏜刀桿的振動(dòng)得以削弱。沖擊式吸振器是由一個(gè)自由沖擊的質(zhì)量與殼體組成，當(dāng)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，由于自由質(zhì)量的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生沖擊而吸收振動(dòng)能量，從而減小振動(dòng)。圖1324所示為沖擊式吸振器的一些實(shí)例。 圖1324118 / 2