第四章 表面质量

第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径第四章机械加工的表面质量§4—1概述机器的产品使用寿命短，主要是由于工艺水平不高所致，其中的关键问题之一是机器零件的表面质量。一、表面质量的含义表面层的状态1.表面的几何性质：1)表面粗糙度(Ra、Rz)：是表面纹理的微观不平度，即微观几何形状误差。主要是由机械加工中切削刀具的运动轨迹所形成，其波长与波高的比值一般L/H<50。2)表面波度：介于宏观形状精度与微观粗糙度间的周期性几何形状误差，是表面纹理中一种宽间距的不平度，即中间几何形状。主要是由刀具的振动和偏移所造成，其波长与波高的比值一般为(L/H=50~1000)。第四章机械加工的表面质量§4—1概述一、表面质量的含义二、表面质量对零件使用性能的影响§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径二、表面质量对零件使用性能的影响1.对耐磨性的影响：1)粗糙度：对半液体润滑或干摩擦在一定的条件下，有一个最佳表面粗糙度，在这个表面粗糙度下，初期磨损量最小。对于完全液体润滑，表面粗糙度越小越好。2)刀痕纹路方向：纹路方向对耐磨性的影响与载荷大小有关纹路方向与相对运动方向一致时磨损最小纹路方向相互垂直且运动方向平行于下表面的纹路方向时磨损最小重载轻载存在一个最佳的加工硬化程度，低于或超过这个最佳值，磨损量会增加。磨损过程中，摩擦副的显微硬度在变化。3)冷作硬化：一般都能使耐磨性提高。4)残余应力：本身对耐磨性影响不大。内应力和晶格畸变引起的显微硬度变化，对耐磨性有影响。5)金相组织：淬硬表面的耐磨性显然比不淬硬的要好。磨削烧伤将显著地降低零件的耐磨性。第四章机械加工的表面质量§4—1概述一、表面质量的含义二、表面质量对零件使用性能的影响

1.对耐磨性的影响：

2.对耐疲劳性的影响：§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径2.对耐疲劳性的影响：在交变载荷作用下，工件表面由于应力集中而产生疲劳裂纹，造成零件的疲劳损坏。1)表面粗糙度表面粗糙度值越大，耐疲劳强度也越低。越是优质钢，表面粗糙度对耐疲劳强度的影响也越大。加工方法

钢的强度极限δ(兆帕)4709501420相对耐疲劳强度(%)精细抛光或精研磨抛光或研磨精磨或精车粗磨或粗车轧制钢材直接使用

1009593907010093908050100908570352)冷作硬化表面层冷作硬化能提高零件的疲劳强度。但若冷硬过度表面出现了裂纹，将降低疲劳强度。钢的含碳越高，提高的程度也越大。铸铁和有色金属，提高的程度就较小。3)残余应力：残余压应力可显著的提高疲劳强度；残余拉应力则显著地降低耐疲劳强度。4)金相组织：金相组织的改变使表面硬度增加，产生压应力时，可提高疲劳强度。3.对配合精度的影响：1)表面粗糙度粗糙度越小，配合精度高。表面质量对耐磨性的影响，也就是对动配合的影响。对于静配合，表面粗糙度太大将影响实际过盈量。

有效过盈量Δ实际=Δ理论-1.2(Rz1+Rz2)2)残余应力：残余应力引起的变形，使几何形状和尺寸改变，从而影响配合精度及配合性质的稳定。4.对耐腐蚀性的影响：1)表面粗糙度表面粗糙度越小，耐腐蚀性越好。2)残余应力：残余压应力增强了耐腐蚀性，拉应力则降低耐腐蚀性。第四章机械加工的表面质量§4—1概述一、表面质量的含义二、表面质量对零件使用性能的影响

1.对耐磨性的影响：

2.对耐疲劳性的影响：

3.对配合精度的影响：

4.对耐腐蚀性的影响：§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—2影响表面粗糙度的工艺因素一、表面粗糙度及波度的产生原因1.几何因素：1)残留面高度Rz：2)刀具表面的粗糙度及宽刀平直度理论实际几何原因影响进给方向的粗糙度2.物理因素：塑性变形及碎裂主要影响切削速度方向的粗糙度积屑瘤：生成、长大和脱落将严重影响表面粗糙度。积屑瘤产生与切速平行的犁沟和在犁沟中镶入积屑瘤，在加工表面上造成硬点鳞刺：鳞刺是已加工表面上产生的周期性的鳞片状毛刺，它往往使表面粗糙度等级降低2~4级。薄层切削时的打滑：当切深或进给量很小，而刀刃又不够锋利时，切削产生打滑，刀具后刀面的摩擦、挤压和加工表面的回弹，使粗糙度增大。脆性材料的碎裂：对于脆性材料因其塑性变形较小，主要是碎裂，造成崩裂切屑而影响表面粗糙度。3.切削加工时的振动：

引起表面波度，它不论是在进给方向或是切削速度方向都会出现，但主要影响切削速度方向粗糙度，即速度方向的波纹主要是振动引起的。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素一、表面粗糙度及波度的产生原因二、影响加工表面粗糙度的因素：§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径二、影响加工表面粗糙度的因素：切削刀具或砂轮；工件材质；加工条件。(一)切削加工的粗糙度1)刀具刀具的几何角度：在中、低速切削时，适当增大前角，可以使表面粗糙度得到一定的改善。当U>50m/min时，前角基本不起作用。前角γ0：刀尖圆弧半径rε：rε增加使残留面积减小，但使切削力增加。主偏角Kr：减小主偏角可降低残留面积高度，但将会增大切削力的径向分力。后角α0：刀具刃磨质量：前刀面、后刀面、刃口刀具材料：不同的刀具材料，刃磨后，刃口的锋利程度不同。不同的刀具材料其摩擦系数不同，与工件材料的亲合能力也不同。

副偏角Kr′2)切削用量：切削速度：加工塑性材料时，若切削速度处在产生积屑瘤和鳞刺的范围内，加工表面将很粗糙。脆性材料塑性材料耐热钢不锈钢低熔点材料进给量、背吃刀量减小，表面粗糙度减小。过小的背吃刀量或进给量，将使刀具在被加工表面上挤压和打滑，形成附加的塑性变形，会增大表面粗糙度值。切削深度精密加工进给量HB185HB190HB200HB500HB2283)工件材料的性能与金相组织：工件材料的塑性越大，加工表面粗糙度越大。高速切削时，工件材料性能对表面粗糙度的影响很小。被加工材料的金相组织均匀细密，加工后表面粗糙度一般也较小。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。4)冷却润滑的条件：切削液的作用：冷却与润滑避免表面软化，减小材料的塑性变形，抑制积屑瘤和鳞刺产生。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素一、表面粗糙度及波度的产生原因二、影响加工表面粗糙度的因素：

(一)切削加工的粗糙度

(二)磨削加工§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径(二)磨削加工被磨表面单位面积上通过的砂粒数愈多，则该面积上的刻痕愈多，刻痕的等高性愈好，表面粗糙度值愈小。从塑性变形的角度分析，磨削过程温度高，磨削加工时产生的塑性变形要比刀刃切削时大得多。磨削时，金属沿着磨粒的两侧流动，形成沟槽两侧的隆起，使表面粗糙度值增大。1)砂轮磨料：磨料的选择应与被加工材料的性能相适应。氧化物系磨料的硬度比碳化物系磨料低，但韧性好。氧化物系磨料用于磨削抗拉强度高的材料易于得到较小的表面粗糙度。碳化物系磨料用于磨削强度低和硬而脆的材料易于得到较小的表面粗糙度。粒度：砂轮磨粒越细，加工表面粗糙度也就越小；磨粒过细的砂轮，反而会增大工件的表面粗糙度。砂轮粒度的选择，主要取决于加工表面粗糙度和生产率。粗磨时余量大，应选择较粗磨粒的砂轮；精磨时，应选用较细的磨粒。硬度：反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度，称为自砺性。砂轮硬度的选择与工件所需的精度、粗糙度有关。硬度适当，砂轮表面粗糙度小，加工表面质量高。加工硬金属时，应选较软的砂轮；加工软金属，应选择较硬的砂轮；精磨时，为了保证磨削精度和表面粗糙度，应选稍硬的砂轮。结合剂与组织：陶瓷结合剂，粘结性能差，抗振性也差，只能用于砂轮切削速度US<35m/s的场合，砂轮气孔大，磨削生产率高。树脂结合剂，结合强度高，砂轮的弹性和韧性好，切削可达US>50m/s，但耐热、耐腐蚀能力差，气孔小，易被磨屑堵塞。砂轮的组织：指磨粒、结合剂、气孔三者体积的比例关系。磨粒在砂轮总体积中所占的比例越大，则砂轮的组织越紧密，气孔越小。组织紧密的砂轮用于成型磨削和精密磨削；组织中等的砂轮用于磨削淬火钢，刀具刃磨；组织疏松的砂轮用于磨削韧性大而硬度不高的材料及大面积磨削。2)砂轮的修整：修整工具：单颗粒金刚石笔修整的质量为最好。3)磨削用量：工件线速度U工：砂轮切削速度U砂：工件轴向进给量faU工的影响大于fa

光磨次数光磨，也称为无进给磨削。光磨次数：5~10次

粒度越细，光磨效果好。

4)工件材料：太硬、太软、太韧、导热性差的材料都不易磨光。磨削深度ap5)冷却液：磨削液的作用：主要是减少那些不起切削而起抛光作用的磨粒与工件表面的摩擦；冲掉碎落的磨粒和结合剂颗粒，减少它们对工件表面的擦伤机会；冷却加工区，以降低加工中的塑性变形。一般的冷却方法，对切削区的温度实际上没有大的作用，但是传到工件上的热却大量地被磨削液带走，使工件的温度不致太高，有利于提高工件的精度。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：1.加工硬化的产生机械加工过程中，金属表面层受切削力的作用产生塑性变形，使晶格扭曲，晶粒间产生滑移剪切，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，这些都使得表面层的硬度增加，这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。金属在加工时，还会产生切削热。使金属的塑性变形恢复及再结晶，失去加工硬化中所得到的物理机械性质，这种现象称为软化。金属在机械加工过程中，同时受到力、热的作用，其最后的加工硬化取决于强化速度和软化速度的比率。衡量加工硬化的指标有下列三项：(1)表面层的显微硬度HV(2)硬化层深度hy=0.05~0.2mm(3)硬化程度

2.各种机械加工方法的表面层加工硬化及其影响因素各种机械加工方法在加工钢件时表面层加工硬化情况加工方法

材料

硬化层深度h(μm)

硬化程度N(%)

平均值最大值

平均值

最大值

车削

精细车削

端铣

圆周铣

钻孔，扩孔

拉孔

滚齿，插齿

外圆磨

平面磨

研磨

低碳钢

未淬硬中碳钢

30-50

20-60

40-100

40-80

180-200

20-75

120-150

30-6030-6016-35

3-7

200

200110

250

20-50

40-80

40-60

20-40

60-70

50-100

60-100

60-100

40-60

50

12-17

100

120

100

80

150

100

影响因素：(1)切削力愈大，塑性变形愈大，硬化程度愈大，硬化层深度也愈大普通磨削高速磨削(2)变形速度愈快，塑性变形可能跟不上，这样塑性变形将不充分，因此硬化深度和程度都减小。(3)切削温度高，软化作用增大，使得冷硬作用减小。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素

一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤(一)磨削烧伤的产生和实质磨削烧伤—磨削表层温升过高引起金相组织的改变，使表层的硬度、强度比加工前显著降低，且产生内应力甚至引起显微裂纹，影响零件使用性能。磨削烧伤的实质：是材料表面层的金相组织发生变化。产生的原因：是温度高。对中碳钢来说：温度在300℃以下，马氏体转变为回火马氏体当温度在350~450℃范围时，马氏体就转化为回火(屈)托氏体

当加热到500~650℃范围时，马氏体就转化为回火索氏体

温度高于650℃，则马氏体将反转变为奥氏体烧伤分类：磨削淬火钢1.淬火烧伤—表面二次淬火、内部回火磨削时，工件表面层温度超过相变温度，马氏体转变为奥氏体。这时有充分的冷却，则表层将急冷形成二次淬火马氏体，硬度比回火马氏体高，但很薄，只有几个微米厚，其下为硬度较低的回火索氏体和托氏体。2.回火烧伤：超过回火温度，表层硬度比心部低磨削时，如果工件表面温度未超过相变温度，但超过马氏体的转变温度(一般中碳钢为300℃)，这时马氏体将转化为硬度较低的回火托氏体或索氏体。3.退火烧伤：干磨在磨削时，如果工件表面层温度超过相变温度，则马氏体转变为奥氏体，如果这时无冷却液，则表层硬度急剧下降，这时工件表层被退火。这三种烧伤中，以退火烧伤最为严重。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤

(一)磨削烧伤的产生和实质

(二)防止烧伤措施：§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径0.01mm0.06mm0.02mm0.04mm(二)防止烧伤措施：磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：1.尽可能地减少磨削热的产生；(1)控制磨削用量：磨削深度ap：磨削深度增大时，磨削力、磨削热也急剧增加。6mm/单行程2412横向进给量横向进给量f(内、外圆磨削时，相当于轴向每转进给量)：横向进给量越大磨削烧伤越少；

加工表面粗糙度增加；砂轮的磨耗也增加。f不宜选得过大。

0.5m/s3m/s2-1m/s3-2m/s工件线速度工件线速度UW：工件线速度增加，磨削区加工表面温度上升，但其上升的速度没有增加切削深度时那么大。为了减少烧伤而同时又能保持高的生产率，在选择磨削用量时，应选择较大的工件线速度和较小的切削深度。UW越大，表层附近的温度梯度越大，也就是UW越大，高温层越薄。磨削烧伤层如果很薄，通过几次光磨或下工序精磨能把烧伤层去掉。问题不仅在于有无烧伤，还在于烧伤层的厚度不能大。提高UW是减轻磨削烧伤的有效途径，但加工表面粗糙度恶化，还应提高砂轮线速度US。ap砂轮的切削速度US：切削速度增大，单位时间内切削工件表面的磨粒数增多，磨粒在工件表面上的挤压，磨擦作用增加，因此加工表面的温度上升。切削速度增大，切削厚度减小，单颗磨粒与工件表面的接触时间减少，这些因素又降低了加工表面层的温度。提高砂轮切削速度，加工表面的温升并不严重。烧伤区无烧伤区若与其它磨削用量参数相互配合，高速磨削的效果是很好的。适当减少磨削深度，提高工件线速度，砂轮的速度。(2)合理选择砂轮磨料：提高磨粒的硬度、脆性和强度，有助于抑制磨削烧伤。粒度：为了避免发热量大而引起磨削烧伤，宜选用较粗的磨粒。硬度：磨削导热性差和薄壁不易散热的工件，容易产生磨削烧伤，应选用较软的砂轮。砂轮过软，对加工精度和表面粗糙度产生不利的影响。结合剂：为减轻烧伤，最好采用具有一定弹性的结合剂。组织：成形磨和精密磨时，选用组织紧密的砂轮，能保持成形精度，也易于得到较低的表面粗糙度；磨削热敏感性强的材料，则应选组织疏松的砂轮。(3)砂轮钝化后及时修整：修整砂轮不宜过细，应适当加大修整用量。2.改善冷却条件，尽量减少传入工件的热量。改变磨削液的性能。改进冷却方法：喷射法，内冷却法，间断磨削法与含油砂轮等。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤三、表面层的残余应力：§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径三、表面层的残余应力：内应力(残余应力)：外载去除后工件内部残存的内力。原因：由于金属内部的相邻宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的。产生形、位误差，是随机误差。(一)内应力的主要来源：1.毛坯制造：铸、锻、焊、热处理等热加工过程中，由于各部分厚度不均匀，冷却和收缩程度不一致，金相组织转变使体积变化，都会使毛坯内部产生相当大的残余应力。2.冷校直产生的：3.切削加工中产生的：(1)表面层冷态塑性变形的影响：表层就产生残余压应力

“-”里层则具有拉应力“+”。(2)表面热态塑性变形：切削加工时，由于加工区产生高温，金属受热产生膨胀，但金属表面各层的温度梯度很大，因此各层的膨胀量不均，从而产生了应力。磨削时，表面为“+”距表面的深度ts(3)金相组织改变：不同的金相组织具有不同的比重，亦即具有不同的比容。如果金属局部发生金相组织的转变，不论是膨胀还是收缩，与周围的组织间必然产生应力。比重马氏体7.75(比重最小)珠光体7.78奥氏体7.96(比重最大)磨削淬火钢时，产生回火或退火—表面“+”；二次淬火——表面“-”。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤三、表面层的残余应力：

(一)内应力的主要来源：

(二)影响因素：§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径(二)影响因素：1.切削加工1)切削速度U和工件材料：45钢2)刀具前角γ0磨削速度2.磨削加工1)磨削用量：圆周进给和轴向进给高速磨削普通磨削工业铁工业铁T8钢2)工件材料：工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，磨削后表面产生拉应力的倾向越大。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤三、表面层的残余应力：

(一)内应力的主要来源：

(二)影响因素：

(三)加工表面层残余应力的控制(三)加工表面层残余应力的控制1)合理设计零件结构、形状：形状简单、对称、壁厚均匀2)改善冷、热加工工艺：

热加工时，使受热、冷却均匀

冷加工时，粗、精分开3)合理安排时效自然时效：时间长人工时效：热处理时效——退火、正火、回火振动时效4)精密加工或光整加工作为最终工序—产生压应力第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素一、加工表面层的冷作硬化和强化：二、加工表面金相组织的改变—磨削烧伤三、表面层的残余应力：

(一)内应力的主要来源：

(二)影响因素：

(三)加工表面层残余应力的控制

(四)表面强化工艺(四)表面强化工艺通过冷压加工的方法，使表层金属发生冷态塑性变形，提高表面硬度、强度并形成表面残余压应力；在表面强化同时，表面微观凸锋也被压平，使表面粗糙度降低。表面粗糙度可达0.4~0.1μm，加工精度可达IT5~IT6。表面强化工艺是无屑加工，生产率高，成本低。适用于多种材料的加工，但其硬度小于HB350（未淬火），效果明显。强化工艺的应用非常普遍，几乎所有承受高应力和交变载荷的零件都进行强化处理。1.喷丸强化喷丸强化是利用大量高速运动中的珠丸(带冷却液)打击已加工的零件表面，使之产生冷硬层和残余压应力的工艺方法。常用设备是压缩空气喷丸装置或是机械离心式喷丸装置，喷射速度30~50m/min。珠丸常用0.2~0.4mm小段钢丝制成。工件为铝制品时，改用玻璃丸或铝丸。喷丸强化主要用于不规则表面和形状比较复杂的表面。2.滚压强化(P121)滚压强化是用淬过火的自由旋转的滚子，对工件表面均匀施加压力，压平凸峰，填入凹谷，降低了表面粗糙度。适于外圆、内孔或平面等规则表面的加工。滚压次数1~2次即可。3.挤压强化应用截面形状与工件孔相同的挤压工具，在两者间有一定过盈量的条件下，进行推或拉，以达到提高内孔精度和表面质量的目的。挤压加工中挤压工具与工件孔间的过盈量是一个重要的工艺参数。过盈量的确定与工件材料、孔径大小、挤压前的加工质量、润滑条件等有关。(五)热处理最常用的方法是渗碳、渗氮、渗铬和淬火。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动§4—5消减振动的基本途径§4—4机械加工中的振动一、机械振动的基本概念：1.振动对加工过程的影响：1)降低质量2)降低刀具、机床零件的使用寿命：3)噪声：4)降低生产率：2.机械振动的类型：1)自由振动：是由于切削力突然变化或其他外界偶然原因引起的。2)受迫振动：是在外界周期性变化的干扰力作用下产生的振动。3)自激振动：是切削过程本身引起切削力周期变化产生的振动。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动一、机械振动的基本概念：二、工艺系统的受迫振动：§4—5消减振动的基本途径二、工艺系统的受迫振动：现象：磨削、铣削时常见原因：外来的周期性干扰力作用振源：外来的振源—由地基传来。内部振源—回转件不平衡传动元件缺陷：断续切削：往复运动惯性、换向冲击受迫振动特性：1)周期性干扰力引起振动，当交变的干扰力消除后，受迫振动就停止。2)受迫振动的频率为干扰力频率，或是其整倍数。

0.7≤λ≤1.3为共振区第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动一、机械振动的基本概念：二、工艺系统的受迫振动：三、工艺系统的自激振动：§4—5消减振动的基本途径三、工艺系统的自激振动：自激振动(简称自振)不是由外力引起的振动，而是振动过程本身引起的切削力周期性变化，所加强和维持的一种不衰减的振动。又称为颤振。现象：车、镗1.特性：1)没有周期性外力，只有固定能源

自激振动是由外部干扰力的偶然触发而产生的，它的维持不是靠外界，而是靠振动系统本身。2)自激振动的频率ω与系统的固有频率相近。即它由系统本身的参数所决定。3)振动的形成和持续是由切削过程本身产生和控制。若切削停止，即使机床仍在空运转，自振亦随之消失。第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动一、机械振动的基本概念：

二、工艺系统的受迫振动：三、工艺系统的自激振动：

1.特性：

2.形成稳定自振的条件：在振动的每个周期内，一定要吸收能量，即外界对振动系统作功，以E+表示；同时振动一定会消耗能量，在振动的每个周期内，一定要对外作功，以E-表示。E+=E-，则振动系统将处于稳态。产生自振的条件：+E>-E或F切出>F切入2.形成稳定自振的条件：自振的维持是靠振动系统本身第四章机械加工的表面质量§4—1概述§4—2影响表面粗糙度的工艺因素§4—3影响表面物理机械性质的工艺因素§4—4机械加工中的振动一、机械振动的基本概念：二、工艺系统的受迫振动：三、工艺系统的自激振动：

1.特性：

2.形成稳定自振的条件：

3.自振机理：3.自振机理：1)再生自振：主要由于工件前一次切削留下的振痕引起切削基面的变化，从而产生切削力的变化引起自振。当刀具、砂轮宽度B大于工件每转进给量fa时，后一转切削表面与前一转刚加工的表面会有重叠。fa重叠系数为：重叠系数μ=10>φ>-π，发生颤振。影响再生颤振的另一个主要因素是切削宽度aw。当aw>awlim，无论工件转速多少都会发生颤振，不稳定区。当aw<awlim，不论工件转速多少都不会发生颤振，稳定区。再生颤振要三个条件：重叠切削，相位角φ滞后，切削宽度aw超过极限切削宽度awlim2)振型耦合(相关)自振振型耦合自振主要由于自振系统刚度主轴与切削力的相对位置符合一定条件后，使切削截面和切削力产生周期性变化而引起自振。振型耦合颤振的条件是：1)0<α<β此时K1<K2，则发生颤振。若此时K1>K2，即切削力靠近高刚度轴X2，则不会颤振。2)当α=β/2时，系统综合刚度最小，最易颤振。3)K1与K2两者刚度越接近(即差值越小)，则系统综合刚度越小，越容易颤振。当β一定时，只要适当调整K1、K2间的比值及其主振方向α；或合理选取β角，