第三章 機(jī)械制造工藝學(xué)ppt

1、1相結(jié)合的方法234 a）波度 b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度與波度RZHRZ5無(wú)氧銅鏡面三維形貌及表面輪廓曲線6加工紋理方向及其符號(hào)標(biāo)注7加工變質(zhì)層模型 8Ra（m）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量關(guān)系冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系91028fHr車削時(shí)殘留面積的高度f(wàn)rRmaxvfrb）Rmaxfa）vfrrcotcotrrkkfH11切削表面塑性變形和積屑瘤切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系100120v/（mmin-1）020406080140表面粗糙度Rz/m481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度 h/m 0200400600

2、hKsRzReal12從幾何因素和塑性變形兩方面影響磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw = 40m/minf = 2.36m/minap = 0.01mmv = 50m/sf = 2.36m/minap = 0.01mmv/(ms-1),vw/(mmin-1)Ra/m0304050600.51.0a）ap/mm00.010.40.8Ra/m00.20.60.020.030.04b）光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra/m01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)13 金剛石砂輪磨削工程陶瓷零件14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?lè)ü?/p>

3、作原理15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16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17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 11A/D變換器 12微機(jī) 13顯示器 14打印機(jī)18TOPO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 7CCD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

4、 14參考基準(zhǔn)板 15分光板 16被測(cè)工件19表面微觀形貌a）表面形貌干涉條紋 b）表面三維形貌a）b）),(4),(22/),(),(),(),(),(tan),(31241yxyxyxZyxIyxIyxIyxIyx相位值：輪廓高度：2021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，使表層組織硬化式中 HV 硬化層顯微硬度（HV）； HV0 基體層顯微硬度（HV）。%10000HVHVHVN22切削用量影響刀具影響00.20.40.60.81.0磨損寬度VBmm100180260340硬度(HV)50鋼，v = 40m/min f = 0

5、.120.2mm/z后刀面磨損對(duì)冷硬影響工件材料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/min 50m/min100200300400工件材料：45鋼23磨削用量砂輪工件材料磨削深度對(duì)冷硬的影響ap/mm硬度(HV)00.253003504505004000.500.75普通磨削高速磨削24表層顯微硬度HV硬化層深度測(cè)量25工件表層溫度達(dá)到或超過(guò)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

6、向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時(shí)出現(xiàn) 26f 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/GPa0.2000.2001 00200300400距離表面深度/m f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/rvc 對(duì)殘余應(yīng)力的影響o=5,o=5,r=75,r=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/m殘余應(yīng)力/GPa-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min2728 293031

7、滾壓加工原理圖珠丸擠壓引起殘余應(yīng)力 壓縮拉伸塑性變形區(qū)域3233v 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v 影響生產(chǎn)效率 v 加速刀具磨損，易引起崩刃v 影響機(jī)床、夾具的使用壽命v 產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康v 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(lái)維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。v 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。自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)34v 由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起v 強(qiáng)迫振動(dòng)振源：機(jī)外機(jī)內(nèi)v 頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數(shù)v 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)

8、某一固有頻率時(shí)，產(chǎn)生共振v 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)角，其值與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān)35自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ) B C能量EQEE0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(guò)程）36再生原理再生自激振動(dòng)原理圖f切入 切出y0ya）b）y0y切入 切出fc）fy0y切入 切出d）切入 切出fy0ya）b）c）系統(tǒng)無(wú)能量獲得；d）y 滯后于y0，即 0- ，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)37振型耦合原理車床刀架

9、振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2k2k112x k1k2，x1超前x2 ，軌跡dcba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(wú)能量輸入 k1k2，x1滯后于x2 ，軌跡為一順時(shí)針?lè)较驒E圓，即：abcd。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 。 k1=k2，x1與x2無(wú)相位差, 軌跡為直線，無(wú)能量輸入38負(fù)摩擦原理Fp /NvFpkc39切削力滯后原理vFpkc振出振入xFp40強(qiáng)迫振動(dòng)診斷依據(jù)強(qiáng)迫振動(dòng)診斷步驟41診斷參數(shù)相位差相位差測(cè)量與計(jì)算JJnfJz60 為控制診斷要領(lǐng)42診斷參數(shù)y 向振動(dòng)相對(duì)于 x 向振動(dòng)的相位差診斷

10、要領(lǐng)相位差測(cè)量與計(jì)算x(t) 與 y(t) 的互功率譜密度函數(shù)Sxy()在主振頻率成分上的相位值獲得43工作條件與測(cè)試裝置工作條件測(cè)試裝置44診斷過(guò)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(guò)程振動(dòng)信號(hào)自譜圖自譜圖分析45互譜相頻特性及凝聚函數(shù)x 向振動(dòng)信號(hào)頻率細(xì)化互譜分析判定自激振動(dòng)類型9987. 02xy46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)固有頻率隔振常用隔振材料有橡皮、金屬?gòu)椈?、空氣彈簧、泡沫乳膠、軟木、礦渣棉、木屑等0.25nfff47減小切削或磨削時(shí)的重疊系數(shù)式中 bd 等效切削寬度，即本次切削實(shí)際切到上次切削殘留振紋 在垂直于振動(dòng)方向投影寬度； b 本次切削在垂直于振動(dòng)方向上的切削寬度； B , fa 砂輪寬度與軸向進(jìn)給量。 重疊系數(shù)apfaB振動(dòng)方向XDfbbda）切削b）磨削rr，dabBfbB（切削）（磨削）48調(diào)整振動(dòng)系統(tǒng)小剛度主軸的位置x2x2x1x1x1x1x2x2兩種尾座結(jié)構(gòu)增加