机械加工过程中的振动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 机械加工过程中的振动,一、自由振动,从支持振动的变动力来分，机械振动可分为,自由振动,、,强迫振动,和,自激振动,三类。,没有支持振动的变动力的振动，称之为自由振动。这种振动的特性决定于系统本身,.,二、强迫振动,机械加工过程中的强迫振动是由于外界（相对切削过程）周期性干扰力的作用而引起的不衰减振动。,强迫振动产生的原因,1,机外振源,来自机床外部（工艺系统外部）,2,机内振源,来自机床内部（工艺系统内部）,机内振源主要有机床旋转件的不平衡、机床传动机构的缺陷、往复运动部件的惯性力以及切削过程中的冲击等。,第四节 机械加工过程中的振动,二、强迫振动,强迫振动的特点,1,）强迫振动是一种不衰减的振动，只要有激振干扰力存在，振动不会衰减，但振动本身不会引起干扰力的变化。,2,）强迫振动的频率与干扰力的频率相同，或是干扰力频率的整倍数。这种频率对应关系是诊断机械加工中所产生振动是否为强迫振动的主要依据，并可利用上述频率特征去分析、查找强迫振动的振源。,3,）强迫振动的幅值既与干扰力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性及干扰力频率有关。,4,）强迫振动的位移变化总是比干扰力在相位上滞后一个,值，其值与系统的动态特性及干扰力频率有关。,第四节 机械加工过程中的振动,三、自激振动,概述,机械加工过程中，在没有周期性外力（相对切削过程）干扰作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为,自激振动,，简称颤振。,自激振动的维持能量不是靠外界，而是靠振动系统本身,电动机。电动机通过切削过程把能量传给振动系统，以维持工艺系统的振动，但振动的触发是靠外界的偶然因素。,自激振动闭环系统,第四节 机械加工过程中的振动,1,）机械加工中自激振动是在没有外力干扰下所产生的振动,2,）自激振动的频率接近系统的固有频率，即频率由振动系统本身的参数决定。,3,）振动能否产生和维持取决于每个振动周期内，从能源输入到振动系统的能量是否等于振动系统所消耗的能量。,自激振动的激振机理,1,再生自激振动原理,在重叠切削情况下，由于重叠，当切削到前一圈的振纹处，就会引起切削截面的不断变化，造成动态切削力的变化，使工艺系统产生振动。,三、自激振动,自激振动的特点,2,振型耦合原理,由于自振系统的刚度主轴主轴坐标与切削力相对的坐标位置关系符合一定的组合条件，才使振动过程中切削截面的变化引起切削力产生相应的周期性变化并对系统输入能量以维持颤振。,消除或减弱产生强迫振动的条件,1,减小机内干扰力的幅值,2,适当调整振源的频率,3,采取隔振措施：主动隔振和被动隔振：,消除或减弱产生自激振动的条件,四、机械加工中振动的防治,第四节 机械加工过程中的振动,1,选择合适的刀具,1,）刀具的几何角度及形状,前角,前角愈大，切削力愈小，振幅也小 。,倒棱,b,r,月牙洼,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,1,）刀具的几何角度及形状,后角,主偏角,K,r,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,1,）刀具的几何角度及形状,副偏角,K,r,刀尖圆弧半径,2,）刀具结构,弹簧刀,由于在刀架和工件间插入一个弹性元件，使工艺系统振动时切削厚度的不均匀程度比用刚性车刀切削时少得多，传到工件表面的振动也就少得多了，因此抗振性。,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,1,）刀具的几何角度及形状,带防振倒棱的刀具,弯头刨刀,刨削时，如果刨刀的安装面与刃口在同一平面上，在切削时如果因材质或余量不匀而切削力增大，刀杆变形使切削力减小，从而减小振动,。,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,2,）刀具结构,削扁镗杆,刀刃通过刀杆中心的镗刀,圆形截面的镗杆两边被削去一段，镗刀对镗杆在圆周方向的位置是可调的。镗孔时，改变镗刀对镗杆圆周方向的位置，就可以得到不同的振型模态组合，在适当的角度位置，可以消除振动，并有较好的效果。,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,2,）刀具结构,在车床上将车刀前刀面向下开反转进行切削，这时改变了切削力与刚度主轴的位置，使得模态组合变化，因而减小振动。由于车床刀架部分向上的方向刚度很差（,+Z,方向），车刀反装切削时，当切削力变大，刀架产生变形，从而使切削力变化减小，切削稳定，振动减小,3,）刀具的安装位置及加工方式,车刀反装切削,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,刀刃相对于工件中心的位置,镗削时，镗刀刀刃低于孔中心线时，前角增加，后角减小，总的使切削力减小，从而使振动减小。车削时，应将刀尖稍高于工件中心，可减小振动。,2,选择合适的切削用量,切削速度,v,切削深度,ap,进给量,f,消除或减弱产生自激振动的条件,1,选择合适的刀具,2,）刀具结构,改善工艺系统的动态特性，提高工艺系统的稳定性,1,提高工艺系统刚度,可以有效地改善工艺系统的抗振性和稳定性,2,增大工艺系统的阻尼,如选用阻尼较大、吸收振动较强的铸铁材料，增加接合面间的摩擦阻尼。,四、机械加工中振动的防治,采用各种消振减振装置,消振器的种类很多，它们都是附加在工艺系统中，用来吸收所发生的振动，但并不能提高工艺系统的刚度。,课堂作业：,3-6,，,3-7,，,4-8,，,4-11,，,4-12,，,3-14,，,3-15,作业：,3-29,，,3-30,