機(jī)械制造工藝學(xué)ppt第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制本章要點(diǎn)表面質(zhì)量及對(duì)使用性能影響影響表面粗糙度工藝因素機(jī)械加工中的振動(dòng)影響表層物理性能工藝因素2第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制AnalysisandControlofMachiningSurfaceQuality3.1

加工表面質(zhì)量及其對(duì)使用性能的影響MachiningSurfaceQualityanditsInfluencetoUsePerformance3第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.1.1加工表面質(zhì)量概念

加工表面的幾何形貌表面粗糙度—波長(zhǎng)/波高＜50波度—波長(zhǎng)/波高=50～1000；且具有周期特性宏觀幾何形狀誤差（平面度、圓度等）—波長(zhǎng)/波高＞1000紋理方向－表面刀紋形式表面缺陷－如砂眼、氣孔、裂紋等a）波度b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度與波度RZλHλRZ4第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.1.1加工表面質(zhì)量概念

無氧銅鏡面三維形貌及表面輪廓曲線5第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.1.1加工表面質(zhì)量概念

加工紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注6第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.1.1加工表面質(zhì)量概念

表面層金屬力學(xué)物理性能和化學(xué)性能表面層金屬冷作硬化表面層金屬金相組織變化表面層金屬殘余應(yīng)力加工變質(zhì)層模型7第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.1.2表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響

對(duì)耐磨性影響Ra（μm）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量關(guān)系

表面粗糙度值↓→耐疲勞性↑

適當(dāng)硬化（產(chǎn)生表面壓應(yīng)力）可提高耐疲勞性表面粗糙度值↓→耐蝕性↑表面壓應(yīng)力：有利于提高耐蝕性表面粗糙度值↑→配合質(zhì)量↓表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有限度對(duì)耐疲勞性影響對(duì)耐蝕性影響對(duì)配合質(zhì)量影響紋理形式與方向：圓弧狀、凹坑狀較好適當(dāng)硬化可提高耐磨性冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系8第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制AnalysisandControlofMachiningSurfaceQuality3.2

影響加工表面質(zhì)量工藝因素及其改進(jìn)措施TechnologyFactorsInfluencingMachiningSurfaceQualityanditsImproving9第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.1切削加工表面粗糙度

殘留面積圓弧刃車刀：影響因素：刀尖圓弧半徑rε、主偏角κr、副偏角κ’r、進(jìn)給量f車削時(shí)殘留面積的高度fκrRmaxvfⅠⅡrεb）RmaxⅠⅡfa）vf直線刃車刀：10第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.1切削加工表面粗糙度

切削表面塑性變形和積屑瘤切削速度影響最大：v=10～50m/min范圍，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，表面粗糙度最差。其他影響因素：刀具幾何角度、刃磨質(zhì)量，切削液等切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系100120v/（m·min-1）020406080140表面粗糙度Rz/μm481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度h/μm0200400600hKsRzReal11第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.2磨削加工表面粗糙度

磨削用量

從幾何因素和塑性變形兩方面影響砂輪速度v↑，Ra↓工件速度vw↑，Ra↑砂輪縱向進(jìn)給f↑，Ra

↑磨削深度ap↑，Ra

↑光磨次數(shù)↑，Ra↓磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw

=40m/minf=2.36m/minap=0.01mmv=50m/sf=2.36m/minap

=0.01mmv/(m·s-1),vw/(m·min-1)Ra/μm0304050600.51.0a）ap/mm00.010.40.8Ra/μm00.20.60.020.030.04b）光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra/μm01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)12第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.2磨削加工表面粗糙度

砂輪及修整砂輪粒度↑，Ra↓；但要適量砂輪硬度適中，Ra↓；常取中軟砂輪組織適中，Ra↓

；常取中等組織砂輪材料：與工件材料相適應(yīng)（如氧化鋁適于磨鋼，碳化硅適于磨鑄鐵，金剛石砂輪適于磨陶瓷材料等）工件材料冷卻潤(rùn)滑液等其他影響因素金剛石砂輪磨削工程陶瓷零件采用超硬砂輪材料，Ra

↓砂輪精細(xì)修整，Ra↓13第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

比較法觸針法：Ra0.02～5μm表面粗糙度測(cè)量工件驅(qū)動(dòng)箱放大器處理器記錄器顯示器觸針傳感器觸針法工作原理光切法：Rz0.5～60μm

干涉法：Rz0.05～0.8μm14第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

雙管顯微鏡測(cè)量原理1－光源2－聚光鏡3－窄縫4－工件表面5－目鏡透鏡6－分劃板7－目鏡15第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

干涉顯微鏡測(cè)量原理1－光源2、10、15－聚光鏡3－濾色片4－光闌5－透鏡6、9－物鏡7－分光鏡8－補(bǔ)償鏡10、14、16－反射鏡12－目鏡13－透光窗16第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

表面三維微觀形貌測(cè)量表面三維形貌測(cè)量與處理系統(tǒng)原理圖1－驅(qū)動(dòng)2－撞塊3－電觸點(diǎn)4－觸針5－工作臺(tái)6－工件7－步進(jìn)電機(jī)8－控制電路9－驅(qū)動(dòng)電路10－放大電路11－A/D變換器12－微機(jī)13－顯示器14－打印機(jī)17第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

TOPO移相干涉顯微鏡光學(xué)原理圖1－光源2、4、12－透鏡3－視場(chǎng)光闌6－干涉濾光片7－CCD面陣探測(cè)器8－輸出信號(hào)9－目鏡10－分光鏡11－壓電陶瓷13－反射鏡14－參考基準(zhǔn)板15－分光板16－被測(cè)工件18第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.2.3表面粗糙度和表面微觀形貌測(cè)量

表面微觀形貌a）表面形貌干涉條紋b）表面三維形貌a）b）相位值：輪廓高度：19第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制AnalysisandControlofMachiningSurfaceQuality3.3

影響表層物理性能工藝因素及其改進(jìn)措施TechnologyFactorsInfluencingSurfacePhysicsPerformanceanditsImproving20第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.1加工表面層冷作硬化

概述加工硬化—已加工表面表層金屬硬度高于里層金屬硬度的現(xiàn)象加工硬化產(chǎn)生—加工表面嚴(yán)重變形層內(nèi)金屬晶格拉長(zhǎng)、擠緊、扭曲、碎裂，使表層組織硬化加工硬化度量表層金屬顯微硬度HV硬化層深度h（μm）硬化程度N式中HV——硬化層顯微硬度（HV）；

HV0——基體層顯微硬度（HV）。21第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.1加工表面層冷作硬化

影響切削加工表面冷作硬化因素

f↑，冷硬程度↑

切削用量影響

刀具影響rε↑，冷硬程度↑其他幾何參數(shù)影響不明顯后刀面磨損影響顯著00.20.40.60.81.0磨損寬度VBmm100180260340硬度(HV)50鋼，v

=40m/minf=0.12～0.2mm/z后刀面磨損對(duì)冷硬影響

工件材料材料塑性↑，冷硬傾向↑切削速度影響復(fù)雜（力與熱綜合作用結(jié)果）切削深度影響不大f和v對(duì)冷硬的影響硬度(HV)0f/(mm·r-1)0.20.40.60.8v=170m/min135m/min100m/min50m/min100200300400工件材料：45鋼22第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.1加工表面層冷作硬化

影響磨削加工表面冷作硬化因素

磨削用量

砂輪

工件材料磨削速度↑→冷硬程度↓（弱化作用加強(qiáng)）工件轉(zhuǎn)速↑→冷硬程度↑縱向進(jìn)給量影響復(fù)雜磨削深度↑→冷硬程度↑砂輪粒度↑→冷硬程度↓砂輪硬度、組織影響不顯著材料塑性↑→冷硬傾向↑材料導(dǎo)熱性↑→冷硬傾向↓磨削深度對(duì)冷硬的影響ap/mm硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削23第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.1加工表面層冷作硬化

冷作硬化測(cè)量方法

表層顯微硬度HV

硬化層深度測(cè)量斜截面測(cè)量－可同時(shí)測(cè)出硬化層深度h顯微硬度計(jì)－采用頂角為136°金剛石壓頭，載荷≤2N斜截面測(cè)量顯微硬度24第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.2表面金屬金相組織變化

合理選擇砂輪合理選擇磨削用量改善冷卻條件工件表層溫度達(dá)到或超過金屬材料相變溫度時(shí)，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨殘余應(yīng)力產(chǎn)生，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜磨削燒傷磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)磨削燒傷與磨削裂紋的控制磨削裂紋內(nèi)冷卻裝置1－錐形蓋2－通道孔3－中心腔4－有徑向小孔薄壁套25第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力

v↑→殘余應(yīng)力↑（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用）切削用量材料塑性↑→殘余應(yīng)力↑鑄鐵等脆性材料易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力不同材料差異明顯f對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45鋼，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液殘余應(yīng)力/GPa0.2000.200100200300400距離表面深度/μmf

=0.40mm/rf

=0.25mm/rf

=0.12mm/r

f↑→殘余應(yīng)力↑切削深度影響不顯著vc對(duì)殘余應(yīng)力的影響γo=5°,αo==5°,κr=75°,rε=0.8mm,工件：45鋼切削條件：ap=0.3mm,f=0.05mm/r,不加切削液050100150200距離表面深度/μm殘余應(yīng)力/GPa-0.2000.20vc=213m/minvc=86m/minvc=7.7m/min切削加工工件材料26第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力

低速（6～20m/min）——?dú)堄嗬鞈?yīng)力（熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用）中速（200～250m/min）——?dú)堄鄩嚎s應(yīng)力高速（500～850m/min）——?dú)堄鄩嚎s應(yīng)力（金相組織變化起主導(dǎo)作用）18CrNiMoA車削殘余應(yīng)力切削速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響27第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力

刀具影響前角+→－，殘余拉應(yīng)力↓刀具磨損↑→殘余應(yīng)力↑28第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力

最終工序加工方法選擇交變載荷——選壓應(yīng)力滑動(dòng)摩擦——拉應(yīng)力抗機(jī)械磨損滾動(dòng)摩擦——壓應(yīng)力有利a）b）應(yīng)力分布a）滑動(dòng)摩擦b）滾動(dòng)摩擦29第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.3表面金屬殘余應(yīng)力

v↑→拉應(yīng)力傾向↑磨削用量材料強(qiáng)度↑導(dǎo)熱性↓塑性↓→拉應(yīng)力傾向↑

f↑工件轉(zhuǎn)速↑→拉應(yīng)力↓背吃刀量：很小→壓應(yīng)力（塑性變形起主要作用）；增大→拉應(yīng)力（熱變形起主要作用）；再增大→壓應(yīng)力磨削加工工件材料磨削工業(yè)鐵背吃刀量－殘余應(yīng)力磨削T8鋼背吃刀量－殘余應(yīng)力30第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.3.4表面強(qiáng)化工藝

利用淬硬和精細(xì)研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)擠壓金屬表面，將凸起部分下壓下，凹下部分上凸，修正工件表面的微觀幾何形狀,形成壓縮殘余應(yīng)力，提高耐疲勞強(qiáng)度。利用大量快速運(yùn)動(dòng)珠丸打擊工件表面,使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓應(yīng)力,↑疲勞強(qiáng)度噴丸強(qiáng)化滾壓加工原理圖用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件，例如板彈簧、螺旋彈簧、齒輪、焊縫等滾壓加工珠丸擠壓引起殘余應(yīng)力

壓縮拉伸塑性變形區(qū)域表面硬度提高10～40％，耐疲勞強(qiáng)度提高30～50％31第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3章機(jī)械加工表面質(zhì)量及其控制AnalysisandControlofMachiningSurfaceQuality3.4

機(jī)械加工過程中的振動(dòng)VibrationsinmachiningProcess32第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.1概述

機(jī)械加工過程中振動(dòng)的危害影響加工表面粗糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度影響生產(chǎn)效率加速刀具磨損，易引起崩刃影響機(jī)床、夾具的使用壽命產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。

由于系統(tǒng)中存在阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰弱，對(duì)加工影響不大。機(jī)械加工過程中振動(dòng)的類型自由振動(dòng)自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)33第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工過程中強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生原因由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起強(qiáng)迫振動(dòng)振源：機(jī)外＋機(jī)內(nèi)

頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數(shù)

幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有關(guān)。當(dāng)干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻率時(shí)，產(chǎn)生共振

相角特征：強(qiáng)迫振動(dòng)位移的變化在相位上滯后干擾力一個(gè)φ角，其值與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān)強(qiáng)迫振動(dòng)的特征機(jī)外：振源均通過地基把振動(dòng)傳給機(jī)床機(jī)內(nèi)：1）回轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量的不平衡2）機(jī)床傳動(dòng)件的制造誤差和缺陷3）切削過程中的沖擊34第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工中的自激振動(dòng)自激振動(dòng)的概念在沒有周期性外力作用下，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期性振動(dòng)自激振動(dòng)過程可用傳遞函數(shù)概念說明自激振動(dòng)是一種不衰減振動(dòng)自激振動(dòng)的頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率自激振動(dòng)能否產(chǎn)生及振幅的大小取決于振動(dòng)系統(tǒng)在每一個(gè)周期內(nèi)獲得和消耗的能量對(duì)比情況自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ)BC能量EQE－E＋0振幅電動(dòng)機(jī)(能源)交變切削力F(t)振動(dòng)位移X(t)自激振動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng)（彈性環(huán)節(jié)）調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過程）自激振動(dòng)的特征35第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工中的自激振動(dòng)

再生原理自激振動(dòng)機(jī)理再生自激振動(dòng)原理圖f切入切出y0ya）b）φy0y切入切出fc）φfy0y切入切出d）切入切出fy0yφ產(chǎn)生條件：切削過程中由于偶然干擾，使加工系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)并在加工表面上留下振紋。第二次走刀時(shí)，刀具將在有振紋的表面上切削，使切削厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致切削力周期性地變化，產(chǎn)生自激振動(dòng)圖中

a）b）c）系統(tǒng)無能量獲得；d）y滯后于y0，即0＞φ＞-π，此時(shí)切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出時(shí)切削力所作正功（獲得能量）大于切入時(shí)所作負(fù)功，系統(tǒng)有能量獲得，產(chǎn)生自激振動(dòng)36第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工中的自激振動(dòng)

振型耦合原理將車床刀架簡(jiǎn)化為兩自由度振動(dòng)系統(tǒng)，等效質(zhì)量m用相互垂直的等效剛度分別為k1、k2兩組彈簧支撐（設(shè)x1為低剛度主軸）車床刀架振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2βk2k1α1α2x自激振動(dòng)的產(chǎn)生條件：②k1＞k2，x1超前x2，軌跡d→c→b→a為一橢圓，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的大，系統(tǒng)無能量輸入③k1＜k2，x1滯后于x2，軌跡為一順時(shí)針方向橢圓，即：a→b→c→d。此時(shí)，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的小，有能量獲得，振動(dòng)能夠維持。①k1=k2，x1與x2無相位差,軌跡為直線，無能量輸入37第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工中的自激振動(dòng)

負(fù)摩擦原理吃刀抗力Fp自某一速度開設(shè)隨切削速度增加而下降Fp/N切削速度對(duì)吃刀抗力Fp的影響vFpkc負(fù)摩擦激振原理切削過程如有振動(dòng)，切入半周期切削速度高→Fp小→切入半周期切削力所作負(fù)功小于切出半周期切削力所作正功，系統(tǒng)有能量輸入，振動(dòng)維持Fp主要由摩擦引起，故將切削速度增高導(dǎo)致摩擦力下降的特性稱為負(fù)摩擦特性38第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.2機(jī)械加工中的自激振動(dòng)

切削力滯后原理由于存在慣性和阻尼，作用在刀具上的切削力滯后主振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)振入過程實(shí)際切削厚度小于名義值→Fp小→切入半周期切削力所作負(fù)功小于切出半周期切削力所作正功，系統(tǒng)有能量輸入，振動(dòng)維持vFpkc動(dòng)力學(xué)模型振出振入xFpFp與x關(guān)系由切削力滯后引起，故稱為滯后型顫振39第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

強(qiáng)迫振動(dòng)診斷依據(jù)強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與干擾力頻率相同（或?yàn)槠湔稊?shù)）強(qiáng)迫振動(dòng)診斷

強(qiáng)迫振動(dòng)診斷步驟采集現(xiàn)場(chǎng)加工振動(dòng)信號(hào)——加工部位振動(dòng)敏感方向頻譜分析處理——自功率譜密度函數(shù)處理，各峰值點(diǎn)頻率即振動(dòng)頻率，最大譜峰值頻率對(duì)應(yīng)主振頻率環(huán)境試驗(yàn)、查找機(jī)外振源——機(jī)床停止?fàn)顟B(tài)，拾取信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到機(jī)外干擾力源頻率成分，并與加工時(shí)振動(dòng)頻率比較。若相同，可確定為強(qiáng)迫振動(dòng)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、查找機(jī)內(nèi)振源——機(jī)床按加工參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)（不加工），拾取信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，并與加工時(shí)振動(dòng)頻率比較。若相同，可確定為強(qiáng)迫振動(dòng)查找干擾力源——確定內(nèi)部干擾源具體位置40第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

診斷參數(shù)——相位差再生型顫振診斷

相位差測(cè)量與計(jì)算相位差可通過測(cè)量顫振頻率f及工件轉(zhuǎn)數(shù)n間接求得車削：工件每轉(zhuǎn)切削振痕數(shù)J式中Jz、Jω分別為J的整數(shù)和小數(shù)部分相位差ψ：ψ＝360°×（1－Jω）為控制ψ測(cè)量誤差，需采用頻率細(xì)化技術(shù)

診斷要領(lǐng)相位差ψ位于Ⅰ、Ⅱ象限，即0°＜ψ＜180°，有再生型顫振相位差ψ位于Ⅲ、Ⅳ象限，即180°＜ψ＜360°，非再生型顫振41第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

診斷參數(shù)——y向振動(dòng)相對(duì)于x向振動(dòng)的相位差耦合型顫振診斷

診斷要領(lǐng)根據(jù)理論推導(dǎo)：相位差ψ位于Ⅰ、Ⅱ象限，非耦合型顫振相位差ψ位于Ⅲ、Ⅳ象限，為耦合型顫振

相位差測(cè)量與計(jì)算相位差ψ可通過求取振動(dòng)信號(hào)x(t)與y(t)的互功率譜密度函數(shù)Sxy(ω)在主振頻率成分上的相位值獲得42第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

工作條件與測(cè)試裝置診斷實(shí)例

工作條件——C6140車床車電機(jī)軸，長(zhǎng)度800mm，最大直徑50mm，YT15車刀，主偏角45°，v＝84.4m/min，f＝0.12mm/r，ap＝0.4mm

測(cè)試裝置43第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

診斷過程與診斷結(jié)果

切削試驗(yàn)與空轉(zhuǎn)試驗(yàn)空轉(zhuǎn)信號(hào)自譜圖車削過程振動(dòng)信號(hào)自譜圖

自譜圖分析車削過程自譜圖：最大峰值頻率150Hz，高頻峰值頻率為其倍頻成分→車削振動(dòng)主振頻率為150Hz空轉(zhuǎn)試驗(yàn)150Hz處無明顯峰值→150Hz振動(dòng)不是強(qiáng)迫振動(dòng)44第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六互譜相頻特性及凝聚函數(shù)x向振動(dòng)信號(hào)頻率細(xì)化3.4.3機(jī)械加工振動(dòng)診斷技術(shù)

互譜分析——判定自激振動(dòng)類型頻率細(xì)化處理：顫振頻率為150.178Hz～工件轉(zhuǎn)速n＝536.99r/min→可計(jì)算出前后兩轉(zhuǎn)相位差ψ＝79.2°，為再生型顫振主振頻率(150Hz)成分上相位差ψ＝165.2°，凝聚函數(shù)ψ處于Ⅱ象限→150Hz振動(dòng)非耦合型顫振45第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期六3.4.4機(jī)械加工振動(dòng)防治消除或減弱產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的條件

減小機(jī)內(nèi)干擾力的幅值

調(diào)整振源的頻率：式中f和fn分別為振源頻率和系統(tǒng)固有頻率

隔振主動(dòng)隔振——阻止機(jī)床振動(dòng)通過地基外傳被動(dòng)隔振——阻止