切削加工振动及其控制技术

NanJingUniversityofAeronauticsandAstronautics切削加工振动及其控制技术先进制造技术丁文锋教授NUAA目录切削加工振动分类及其危害分析1强迫振动2自激振动3切削加工振动控制技术4NUAA切削振动危害分析振动危害影响零件加工质量影响操作者的工作情绪缩短机床及刀具使用寿命限制生产率提高NUAA切削振动分类切削振动强迫振动自激振动自由振动主要振动NUAA目录切削加工振动分类及其危害分析1强迫振动2自激震动3切削加工振动控制技术4什么是强迫振动CompanyLogo强迫振动？由外界持续激振力引起和维持的振动。当然除了激振力，随着切削时间的变化，位移、速度及加速度也可以激起工艺系统的振动NUAA强迫振动特点强迫振动特点强迫振动的稳态过程为简谐振动强迫振动的频率等于激振力的频率。强迫振动的振幅与激振力的大小、系统的刚度及阻尼系数有关强迫振动产生原因强迫振动不平衡造成的离心惯性力地基振动机床传动机构的缺陷车削形状不规则的零件CompanyLogoNUAA强迫振动位移计算以磨削为例产生强迫振动的一个重要的原因就是旋转零件的不平衡造成的。在磨削加工过程中，由于砂轮不平衡造成的周期性受迫振动。将其看成一个简谐强迫振动。其振动方程NUAA目录切削加工振动分类及其危害分析1刺激振动2自激震动3切削加工振动控制技术4什么是自激振动CompanyLogo自激振动？在没有外力周期性的作用下，由工艺系统内部激发及反馈的相互作用而产生的周期性振动，称为自激振动。自激振动产生原理CompanyLogo自激振动产生原理？在实际加工过程中，偶然性的外界干扰（如工件材料硬度不均、加工余量有变化等）总是存在的，这种偶然性外界干扰所产生的切削力的变化，作用在机床系统上，会使系统产生振动运动。系统的振动运动将引起工件、刀具间的相对位置发生周期性变化，使切削过程产生维持振动运动的动态切削力。如果工艺系统不存在产生自激振动的条件，这种偶然性的外界干扰将因工艺系统存在阻尼而使振动运动逐渐衰减；如果工艺系统存在产生自激振动的条件，就会使机床加工系统产生持续的振动运动NUAA自激振动特点自激振动特点支持自激振动的能源不具有周期性自激振动的频率可分为高频振动和低频振动，其频率和系统的固有频率类似。在一个振动周期内，系统所获得的能量和阻尼消耗的能量之间的比值决定了自激振动的产生和大小NUAA自激振动自激振动（自发振动），常以为没有任何外界刺激力亦会产生振动，事实上是因刺激而产生振动后外界的力就消失了，以后由于振动而与某能量来源相关连。振幅自激振动的振幅与起始状态无关，振动维持在激动能量与消耗能量相平衡的情况下。自激振动的外表特征为振动频率与切削速度、进刀量，切削深度和刀具几何形状都无关，而振动体系的性质（刚度与质量）对频率有决定性的影响。切削速度试验得出产生振动的特性，严重地受速度的影响。自激振动NUAA两种频率的振动自激振动50—250Hz噪声比较低沉，振动较为剧烈振动痕迹深而宽500—5000Hz噪声尖锐刺耳振动痕迹细而密低频振动高频振动NUAA支持自激振动的三种力1车刀前面与切屑，后面与加工表面间的变动摩擦力2当车刀在波形表面运动由于切去横断面积周期性变化引起的变动力。3当振动时刀具原有几何形状改变引起的变动力。NUAA索引切削加工振动分类及其危害分析1刺激振动2自激震动3切削加工振动控制技术4NUAA切削加工振动控制技术切削速度切削厚度系统的阻力被加工材料物理机械性能对加工振动产生影响的因素刀具几何形状系统的刚度刀具材料物理机械性能切削宽度刀具切削面表面质量冷却液刀具后面磨损NUAA强迫振动的控制方法NUAA自激振动的控制方法