機械加工表面質量 四

第八章機械加工表面質量保證機器的使用性能和延長使用壽命，需提高機器零件的耐磨性、疲勞強度、抗蝕性、密封性、接觸剛度等性能，主要取決于零件的表面質量。機械加工表面質量是機械零件加工質量的一個重要指標。是以機械零件的加工表面和表面層作為分析和研究對象的。旨在研究零件表面層在加工中的變化和機理，掌握機械加工中各種工藝因素對表面質量的影響規(guī)律，控制加工中的各種影響因素，以滿足表面質量的要求。主要討論機械加工表面質量的含義、表面質量對使用性能的影響、表面質量產生的機理等。對生產現場中發(fā)生的表面質量問題從理論上作出解釋，提出提高機械加工表面質量的途徑。本章提要表面質量的含義表面質量是指機器零件加工后表面層的狀態(tài)。有兩部分：⑴表面層的幾何形狀表面粗糙度：是指表面微觀幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在L1/H1＜40的范圍內。表面波度：

是介于加工精度（宏觀幾何形狀誤差L3/H3＞1000）和表面粗糙度之間的一種帶有周期性的幾何形狀誤差，其波高與波長的比值在40≤L2/H2≤1000的范圍。機械加工后的表面質量圖8.1表面幾何形狀⑵表面層的物理機械性能表面層冷作硬化（簡稱冷硬）：零件在機械加工中表面層金屬產生強烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強度和硬度都有所提高的現象。表面層金相組織的變化：由于切削熱引起工件表面溫升過高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現象。表面層殘余應力：由于加工過程中切削變形和切削熱的影響，工件表面層產生殘余應力。機械加工后的表面質量表面質量對零件使用性能的影響對零件耐磨性的影響在摩擦副的材料、熱處理情況和潤滑條件已經確定的情況下，零件的表面質量對耐磨性能起決定性的作用。兩個表面粗糙度值很大的零件接觸，最初接觸的只是一些凸峰頂部，實際接觸面積比名義接觸面積小得多，這樣單位接觸面積上的壓力就很大，當壓力超過材料的屈服極限時，凸峰部分產生塑性變形；當兩個零件作相對運動時，就會產生剪切、凸峰斷裂或塑性滑移，初期磨損速度很快。機械加工后的表面質量圖8.2表面粗糙度與初期磨損量關系曲線存在最佳點，對應零件最耐磨的粗糙度，此時零件的初期磨損量最小。若載荷加重或潤滑條件惡化，磨損曲線將向上向右移動，最佳粗糙度值也隨之右移。在表面粗糙度大于最佳值時，減小表面粗糙度值可減少初期磨損量。但當表面粗糙度小于最佳值時，零件實際接觸面積就增大，接觸面積之間的潤滑油被擠出，金屬表面直接接觸，因金屬分子間的親和力而發(fā)生粘結（稱為冷焊），隨著相對運動的進行，粘結處在剪切力的作用下發(fā)生撕裂破壞。有時還由于摩擦產生的高溫，使摩擦面局部熔化（稱為熱焊）等原因，使接觸表面遭到破壞，初期磨損量反而急劇增加。一對摩擦副在一定的工作條件下通常有一最佳粗糙度值，在確定機器零件的技術條件時應該根據零件工作的情況及有關經驗，規(guī)定合理的粗糙度。機械加工后的表面質量圖8.3表示兩個不同零件的表面，粗糙度值相同，但輪廓形狀不同，其耐磨性相差可達3~4倍。試驗表明，耐磨性決定于輪廓峰頂形狀和凹谷形狀。前者決定干摩擦時的實際接觸面積，后者決定潤滑摩擦時的容油情況。圖8.4為兩摩擦表面粗糙度紋路方向對零件耐磨性的影響。表面粗糙度對耐磨性能的影響，還與粗糙度的輪廓形狀及紋路方向有關。機械加工后的表面質量表面層的冷硬可顯著地減少零件的磨損。原因：冷硬提高了表面接觸點處的屈服強度，減少了進一步塑性變形的可能性，并減少了摩擦表面金屬的冷焊現象。但如果表面硬化過度，零件心部和表面層硬度差過大，會發(fā)生表面層剝落現象，使磨損加劇。表面層產生金相組織變化時，由于改變了基體材料原來的硬度，因而也直接影響其耐磨性。機械加工后的表面質量對零件疲疲勞強度度的影響響在周期性性的交變變載荷作作用下，，零件表表面微觀觀不平與與表面的的缺陷一一樣都會會產生應力集中中現象，而而且表面面粗糙度度值越大大，即凹凹陷越深深和越尖尖，應力力集中越越嚴重，，越容易易形成和和擴展疲疲勞裂紋紋而造成成零件的的疲勞損損壞。鋼件對應應力集中中敏感，，鋼材的的強度越越高，表表面粗糙糙度對疲疲勞強度度的影響響越大。。含有石石墨的鑄鑄鐵件相相當于存存在許多多微觀裂裂紋，與與有色金金屬件一一樣對應應力集中中不敏感感，表面面粗糙度度對疲勞勞強度的的影響就就不明顯顯。加工紋路路方向對疲勞強強度的影影響更大大，如果果刀痕與與受力方方向垂直直，則疲疲勞強度度將顯著著降低。。機械加工工后的表表面質量量對零件疲疲勞強度度的影響響零件表面面的冷硬硬層能夠夠阻礙裂裂紋的擴擴大和新新裂紋的的出現，因為由由摩擦學學可知疲疲勞源的的位置在在冷硬層層的中部部，因此此冷硬可可以提高高零件的的疲勞強強度。但但冷硬層層過深或或過硬則則容易產產生裂紋紋，反而而會降低低疲勞強強度。所所以冷硬硬要適當當。表面層的的內應力力對疲勞勞強度的的影響很很大。表面層殘殘余的壓壓應力能能夠部分分地抵消消工作載載荷施加加的拉壓壓力，延延緩疲勞勞裂紋擴擴展。而而殘余拉拉應力容容易使已已加工表表面產生生裂紋而而降低疲疲勞強度度。帶有有不同殘殘余應力力表面層層的零件件，其疲疲勞壽命命可相差差數倍至至數十倍倍。機械加工工后的表表面質量量對零件抗抗腐蝕性性能的影影響零件表面面粗糙度度值越大大，潮濕濕空氣和和腐蝕介介質越容容易堆積積在零件件表面凹凹處而發(fā)發(fā)生化學腐蝕蝕，或在凸凸峰間產產生電化化學作用用而引起起電化學腐腐蝕，故抗腐腐蝕性能能越差。。表面冷硬硬和金相相組織變變化都會會產生內內應力。。零件在在應力狀狀態(tài)下工工作時，，會產生生應力腐蝕蝕（材料在拉拉應力集集中和特特定的腐腐蝕環(huán)境境共同作作用下發(fā)發(fā)生腐蝕蝕裂紋擴擴展的現現象），若有裂裂紋，則則更增加加了應力力腐蝕的的敏感性性。因此此表面內內應力會會降低零零件的抗抗腐蝕性性能。機械加工工后的表表面質量量對零件的的其它影影響表面質量量對零件件的配合質量量、密封封性能及及摩擦系系數都有很大大的影響響。表面面粗糙度度值越大大，初期期磨損量量越大，，對動配配合來說說，使用用不久就就會使配配合性質質發(fā)生變變化；對對靜配合合來說，，壓裝時時會減少少過盈量量，降低低配合強強度。零件表面面層狀態(tài)態(tài)對其使使用性能能有如此此大的影影響是因因為：承承受載荷荷應力最最大的表表面層是是金屬的的邊界，，機械加加工后破破壞了晶晶粒的完完整性，，從而降降低了表表面的某某些機械械性能。。表面層層有裂紋紋、加工工痕跡等等各種缺缺陷，在在動載荷荷的作用用下，可可能引起起應力集集中而導導致破壞壞。零件件表面經經過加工工后，表表面層的的物理、、機械、、冶金和和化學性性能都變變得和基基體材料料不同了了。機械加工工后的表表面質量量切削加工工后的表表面粗糙糙度切削加工時表表面粗糙度的的形成，大致致可歸納為三三方面的原因因：幾何因素物理因素工藝系統(tǒng)的振振動機械加工后的的表面粗糙度度幾何因素由刀具相對于于工件作進給給運動時在加加工表面上遺遺留下來的切切削層殘留面面積（圖8.5）。理論上的的最大粗糙度度Rmax可由刀具形狀狀、進給量f，按幾何關關系求得。當當不考慮刀尖尖圓弧半徑時時：當背吃刀量和和進給量很小小時，粗糙度度主要由刀尖尖圓弧構成：：機械加工后的的表面粗糙度度圖8.5切切削層層殘留面積機械加工后的的表面粗糙度度物理因素由圖知，實際際粗糙度與理理論粗糙度差差別較大。主要是與被加加工材料的性性能及切削機機理有關的物物理因素的影影響。切削過過程中刀具的的刃口圓角及及后刀面對工工件擠壓與摩摩擦而產生塑塑性變形。韌韌性越好的材材料塑性變形形越大，且容容易出現積屑屑瘤與鱗刺，，使粗糙度嚴嚴重惡化。還有切削用量量、冷卻潤滑滑液和刀具材材料等因素影影響。圖8.6塑塑性材料加加工后表面的的實際輪廓和和理論輪廓機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度影響因素可歸歸納為三方面面：與磨削過程和和砂輪結構有有關的幾何因因素與磨削過程和和被加工材料料塑性變形有有關的物理因因素工藝系統(tǒng)的振振動因素機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度從幾何因素看看，砂輪上磨磨粒的微刃形形狀和分布對對于磨削后的的表面粗糙度度是有影響的的。磨削表面面是由砂輪上上大量的磨粒?？虅澇鰺o數數極細的構槽槽形成的，每每單位面積上上刻痕越多，，即通過每單單位面積的磨磨粒數越多，，以及刻痕的的等高性能好好，粗糙度也也就越低。從物理因素看看，大多數磨磨粒只有滑擦擦、耕犁作用用。在滑擦作作用下，被加加工表面只有有彈性變形，，不產生切屑屑；在耕犁作作用下，磨粒粒在工件表面面上刻劃出一一條溝痕，工工件材料被擠擠向兩邊產生生隆起，此時時產生塑性變變形但仍不產產生切屑。磨磨削量是經過過很多后繼磨磨粒的多次擠擠壓因疲勞而而斷裂、脫落落，所以加工工表面的塑性性變形很大，，表面粗糙度度值越大。機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度為了降低表面面粗糙度值，，應考慮以下下主要影響因因素：①砂輪的粒度度砂輪的粒度愈愈細，則砂輪輪單位面積上上的磨粒數愈愈多，在工件件上的刻痕也也愈密而細，，所以粗糙度度值愈低。②砂輪的修整整砂輪的修整質質量越高，砂砂輪工作表面面上的等高微微刃（圖8.7）就越多，因而而磨出的工件件表面粗糙度度值也就愈低低。圖8.7磨磨粒上的微微刃機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度③砂輪速度提高砂輪速度度可以增加單單位時間內工工件單位面積積上的刻痕數數，同時塑性性變形造成的的隆起量隨著著砂輪速度的的增大而下降降，原因是高高速下塑性變變形的傳播速速度小于磨削削速度，材料料來不及變形形，因而粗糙糙度可以顯著著降低。④工件速度工件速度越大大，單個磨粒粒的磨削厚度度就越大，單單位時間內磨磨削工件表面面的磨粒數減減少，表面粗粗糙度值增大大。機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度⑤徑向進給量量增大磨削徑向向進給量將增增加塑性變形形的程度從而而增大粗糙度度。通常在磨磨削過程開始始時采用較大大的徑向進給給量，以提高高生產率，而而在最后采用用小徑向進給給量或無徑向向進給量磨削削，以降低粗粗糙度值。⑥軸向進給量量磨削時采用較較小的軸向進進給量，則磨磨削后表面粗粗糙度較低。。機械加工后的的表面粗糙度度磨削加工后的的表面粗糙度度另外，引起磨磨削表面粗糙糙度增大的主主要原因還往往往是工藝系統(tǒng)的振振動所致。增加工藝系統(tǒng)統(tǒng)剛度和阻尼尼，做好砂輪輪的動平衡以以及合理地修修整砂輪可顯著降低粗粗糙度。機械加工后的的表面粗糙度度機械加工后表表面層的冷作作硬化切削或磨削加加工時，表面面層金屬由于于塑性變形使使晶體間產生生剪切滑移，，晶格發(fā)生拉拉長、扭曲和和破碎而得到到強化。冷作硬化的特特點：變形抵抗力提提高（屈服點點提高），塑塑性降低（相相對延伸率降降低）。冷硬的指標:通常用冷硬層層的深度h、、表面層的顯顯微硬度H以以及硬化程度度N來表示（（圖8.8），其中N=H/H0，H0為原來的顯微微硬度。冷作硬化產生生的原因機械加工后的的表面層物理理機械性能圖8.8切切削加工后后表面層的冷冷硬機械加工后的的表面層物理理機械性能表面層冷作硬硬化的程度決決定于產生塑塑性變形的力力、變形速度度及變形時的的溫度。力越大，塑性性變形越大，，則硬化程度度越大；速度越大，塑塑性變形越不不充分，則硬硬化程度越小?。蛔冃螘r的溫度度不僅影響塑塑性變形程度度，還會影響響變形后金相相組織的恢復復程度。冷作硬化產生生的原因機械加工后的的表面層物理理機械性能切削加工時表表面層的硬化化可能有兩種種情況：完全強化此時出現晶格格歪扭以及纖纖維結構和變變形層物理機機械性質的改改變；不完全強化若溫度超過（（0.25~0.30））T熔（熔化絕對溫溫度），則除除了強化現象象外，同時還還有回復現象象，此時歪扭扭的晶格局部部得到恢復，，減低了冷硬硬作用；如果果溫度超過0.30T熔熔就會發(fā)生金金屬再結晶，，此時由于強強化而改變了了的表面層物物理機械性能能幾乎可以完完全恢復。冷作硬化產生生的原因機械加工后的的表面層物理理機械性能機械加工時表表面層的冷作作硬化就是強化作用和回回復作用的綜綜合結果。切削溫度越高高、高溫持續(xù)續(xù)時間越長、、強化程度越越大，則回復復作用也就越越強。因此對高溫下下工作的零件件，能保證疲疲勞強度的最最佳表面層是是沒有冷硬層層或者只有極極?。?0~20μm））冷作硬化的的表面層。冷作硬化產生生的原因機械加工后的的表面層物理理機械性能①刀具刀具的切削刃刃口圓角和后后刀面的磨損損量對于冷硬硬層有很大的的影響，此兩兩值增大時，，冷硬層深度度和硬度也隨隨之增大。前前角減少時，，冷硬也增大大。②被加工材料料被加工材料硬硬度愈低、塑塑性愈大，切切削后的冷硬硬現象愈嚴重重。影響冷作硬化化的主要因素素機械加工后的的表面層物理理機械性能③切削用量切削速度增大大時，刀具與與工件接觸時時間短，塑性性變形程度減減少，同時會會使溫度增高高，有助于冷冷硬的回復，，所以硬化層層深度和硬度度都有所減少少。進給量增大時時，切削力增增大，塑性變變形程度也增增大，因此硬硬化現象增大大。但在進給給量較小時，，由于刀具的的刃口圓角在在加工表面單單位長度上的的擠壓次數增增多，因此硬硬化傾向也會會增大。徑向向進給量增大大時，冷硬層層深度也有所所增大，但其其影響程度不不顯著。影響冷作硬化化的主要因素素機械加工后的的表面層物理理機械性能機械加工后表表面層金相組組織的變化磨削加工時切切削力比其它它加工方法大大數十倍，切切削速度也非非常高，所以以功率消耗遠遠遠大于其它它切削方法。。由于砂輪導熱熱性差、切屑屑數量少，磨磨削過程中能能量轉化的熱熱大部分都傳傳給了工件。。磨削時，在在很短的時間間內磨削區(qū)溫溫度可上升到到400~1000oC，甚至更高高。這樣大的加熱熱速度，促使使加工表面局局部形成瞬時時熱聚集現象象，有很高溫溫升和很大的的溫度梯度，，出現金相組組織的變化，，強度和硬度度下降，產生生殘余應力，，甚至引起裂裂紋，這就是是磨削燒傷現象象。金相組織變化化的原因機械加工后的的表面層物理理機械性能磨削淬火鋼時時，由于磨削削燒傷，工件件表面產生氧氧化膜并呈現現出黃、褐、、紫、青、灰灰等不同顏色色，相當于鋼鋼的回火色。。不同的燒傷傷色表示受受到不同溫溫度的作用用與產生不不同的燒傷傷深度。有有時表面雖雖看不出變變色，但并并不等于表表面未受熱熱損傷。例如在磨削削過程中由由于采用過過大的磨削削用量，造造成了很深深的燒傷層層，以后的的無進給磨磨削中磨去去了表面的的燒傷色，，而未能除除去燒傷層層，則留在在工件上的的燒傷層就就會成為使使用中的隱隱患。金相組織變變化的原因因機械加工后后的表面層層物理機械械性能磨削淬火鋼鋼時表面層層產生的燒燒傷有以下下三種：①回火燒傷傷磨削區(qū)溫度度超過馬氏氏體轉變溫溫度而未超超過相變溫溫度，則工工件表面原原來的馬氏氏體組織將將產生回火火現象，轉轉化成硬度度降低的回回火組織———索氏體體或屈氏體體；②淬火燒傷傷磨削區(qū)溫度度超過相變變溫度，馬馬氏體轉變變?yōu)閵W氏體體，由于冷冷卻液的急急冷作用，，表層會出出現二次淬淬火馬氏體體，硬度較較原來的回回火馬氏體體高，而它它的下層則則因為冷卻卻緩慢成為為硬度降低低的回火組組織。③退火燒傷傷不同冷卻液液進行干磨磨削時，磨磨削區(qū)溫度度超過相變變溫度，馬馬氏體轉變變?yōu)閵W氏體體，因工件件冷卻緩慢慢，則表層層硬度急劇劇下降，這這時工件表表層被退火火。金相組織變變化的原因因機械加工后后的表面層層物理機械械性能影響磨削加加工時金相相組織變化化的因素有有:工件材料磨削溫度溫度梯度冷卻速度等等。影響磨削加加工時金相相組織變化化的因素機械加工后后的表面層層物理機械械性能工件材料為為低碳鋼時不會發(fā)生生相變；高合金鋼如軸承鋼、、高速鋼、、鎳鉻鋼等等傳熱性特特別差，在在冷卻不充充分時易出出現磨削燒燒傷。未淬火鋼為擴散度低低的珠光體體，磨削時時間短時不不會發(fā)生金金相組織的的變化；淬火鋼極易相變。。影響磨削加加工時金相相組織變化化的因素機械加工后后的表面層層物理機械械性能圖8.9磨磨削高高碳淬火鋼鋼時表面的的硬度分布布機械加工后后的表面層層物理機械械性能當磨削深度度小于10μm時，，由于溫度度的影響使使表面層的的回火馬氏氏體產生弱弱化，并與與塑性變形形產生的冷冷作硬化現現象綜合而而產生了比比基體硬度度低的部分分，而表面面的里層由由于磨削加加工中的冷冷作硬化起起了主導作作用而又產產生了比基基體硬度高高的部分。。當磨削深度度為20~30μm時，冷作作硬化的影影響減少，，磨削溫度度起了主導導作用。由由于磨削區(qū)區(qū)溫度高于馬氏體體轉變溫度度，低于相變變溫度而使使表面層馬馬氏體回火火產生回火火燒傷。當磨削深度度增大至50μm時時，磨削區(qū)區(qū)最高溫度度超過了相變臨界溫溫度，急冷時產產生淬火燒燒傷，而再再往里層則則硬度又逐逐漸升高直直至未受熱熱影響的基基體組織。。影響磨削加加工時金相相組織變化化的因素機械加工后后的表面層層物理機械械性能機械加工后后表面層的的殘余應力力在機械加工工中，工件件表面層金金屬相對基基體金屬發(fā)發(fā)生形狀、、體積的變變化或金相相組織變化化時，工件件表面層中中將殘留相相互平衡的的殘余應力力。產生表表面層殘余余應力的原原因：⑴冷態(tài)塑性性變形機械加工時時，表層金金屬產生強強烈的塑性性變形。沿沿切削速度度方向表面面產生拉伸伸變形，晶晶粒被拉長長，金屬密密度會下降降，即比容容增大，而而里層材料料則阻礙這這種變形，，因而在表表面層產生生殘余壓應應力，在里里層則產生生殘余拉應應力。殘余應力產產生的原因因機械加工后后的表面層層物理機械械性能⑵熱態(tài)塑性性變形機械加工時時，切削或或磨削熱使使工件表面面局部溫升升過高，引引起高溫塑性變變形。圖8.10為因加加工溫度而而引起殘余余應力的示示意圖。第1層溫度度在塑性溫溫度以上，，產生熱塑塑變形，故故沒有應力力；第2層層溫度在塑塑性溫度與與室溫之間間，只產生生彈性熱膨膨脹，膨脹脹受到第3層的阻礙礙，產生壓壓應力；第第3層處在在室溫的冷冷態(tài)層不產產生熱變形形，產生拉拉應力。開開始冷卻時時，當第1層冷到塑塑性溫度以以下，體積積收縮，但但第2層阻阻礙其收縮縮，第1層層中產生拉拉應力，第第2層中的的壓應力增增加。而由由于第2層層的冷卻收收縮，第3層中的拉拉應力有所所減小。最最后冷卻時時，第1層層繼續(xù)收縮縮，拉應力力進一步增增大，而第第2層熱膨膨脹全部消消失，完全全由第1層層的收縮而而形成一個個不大的壓壓應力，第第3層拉應應力消失，，而與第2層一起受受第1層的的影響，也也形成一個個不大的壓壓應力。殘余余應應力力產產生生的的原原因因機械械加加工工后后的的表表面面層層物物理理機機械械性性能能機械械加加工工后后的的表表面面層層物物理理機機械械性性能能⑶金金相相組組織織變變化化切削削時時產產生生的的高高溫溫會會引引起起表表面面的的相相變變。。由于于不不同同的的金金相相組組織織有有不不同同的的比比容容，，表表面面層層金金相相變變化化的的結結果果將將造造成成體體積積的的變變化化。。表面面層層體體積積膨膨脹脹時時，，因因為為受受到到基基體體的的限限制制，，產產生生了了壓壓應應力力；；反反之之產產生生拉拉應應力力。。殘余余應應力力產產生生的的原原因因機械械加加工工后后的的表表面面層層物物理理機機械械性性能能實際際機機械械加加工工后后的的表表面面層層殘殘余余應應力力及及其其分分布布，，是是上上述述三方方面面因因素素綜綜合合作作用用的的結結果果，在在一一定定條條件件下下，，其其中中某某一一或或二二種種因因素素可可能能起起主主導導作作用用。。例如如：：切切削削時時切切削削熱熱不不多多則則以以冷冷態(tài)態(tài)塑塑性性變變形形為為主主，，若若切切削削熱熱多多則則以以熱熱態(tài)態(tài)塑塑性性變變形形為為主主。。磨磨削削時時表表面面層層殘殘余余應應力力歲歲磨磨削削條條件件不不同同而而不不同同，，圖圖8.11所所示示為為三三類類磨磨削削條條件件下下產產生生的的表表面面層層殘殘余余應應力力。。輕輕磨磨削削條條件件產產生生淺淺而而小小的的殘殘余余壓壓應應力力，，因因為為此此時時沒沒有有金金相相組組織織變變化化，，溫溫度度影影響響也也很很小小，，主主要要是是塑塑性性變變形形的的影影響響在在起起作作用用。。中中等等磨磨削削條條件件產產生生淺淺而而大大的的拉拉應應力力。。淬淬火火鋼鋼重重磨磨削削條條件件則則產產生生深深而而大大的的拉拉應應力力（（最最外外表表面面可可能能出出現現小小而而淺淺的的壓壓應應力力）），，這這里里顯顯然然是是由由于于熱熱態(tài)態(tài)塑塑性性變變形形和和金金相相組組織織變變化化的的影影響響在在起起主主導導作作用用的的緣緣故故。。殘余余應應力力產產生生的的原原因因機械加工工后的表表面層物物理機械械性能影響殘余余應力的的主要工工藝因素素：刀具的前前角切削速度度工件材料料的性質質和冷卻卻潤滑液液。具體的情情況則看看其對切切削時的的塑性變變形、切切削溫度度和金相相組織變變化的影影響程度度而定。。影響殘余余應力的的工藝因因素機械加工工后的表表面層物物理機械械性能總的來說說，磨削削加工中中熱態(tài)塑塑性變形形和金相相組織變變化的影影響較大大，故大大多數磨磨削零件件的表面面層往往往有殘余余拉應力力。當殘余拉拉應力超超過材料料的強度度極限時時，零件件表面就就會出現現裂紋。。有的磨磨削裂紋紋也可能能不在工工件的外外表面，，而是在在表面層層下成為為肉眼難難以發(fā)現現的缺陷陷。磨削裂紋紋一般很很淺（0.25~.050mm），，大多數數垂直于于磨削方方向或成成網狀（（磨螺紋紋時有時時也有平平行于磨磨削方向向的裂紋紋），如如圖8.12所所示。裂裂紋總是是拉應力力引起的的，且常常與燒傷傷同時出出現。磨削裂紋紋的產生生機械加工工后的表表面層物物理機械械性能圖8.12磨磨削裂裂紋機械加工工后的表表面層物物理機械械性能磨削裂紋紋的產生生與材料料性質及及熱處理理工序有有很大關關系。磨削硬質質合金時時，由于于其脆性性大，抗抗拉強度度低以及及導熱性性差，所所以特別別容易產產生磨削削裂紋。。磨削含含碳量高高的淬火火鋼時，，由于其其晶界脆脆弱，也也容易產產生磨削削裂紋。。工件在在淬火后后如果存存在殘余余應力，，則即使使在正常常的磨削削條件下下也可能能出現裂裂紋，故故在磨削削前進行行去除應應力的工工序能收收到很好好的效果果。滲碳碳、滲氮氮時如果果工藝不不當，就就會在表表面層晶晶界面上上析出脆脆性的碳碳化物、、氮化物物，當磨磨削時在在熱應力力作用下下，就容容易沿著著這些組組織發(fā)生生脆性破破壞，而而出現網網狀裂紋紋。磨削裂紋紋的產生生機械加工工后的表表面層物物理機械械性能例題8.1在外圓磨磨床上磨磨削一根根淬火鋼鋼軸，其其強度極極限b=2000MPa，工工件表面面溫度升升至8000C，因使使用冷卻卻液而產產生回火火。表面面層金屬屬由馬氏氏體轉變變?yōu)橹楣夤怏w，其其密度從從7.75×103kg/m3增至7.78××103kg/m3。問工件件表面層層將產生生多大的的殘余應應力？是是壓應力力還是拉拉應力？？是否會會產生磨磨削裂紋紋？⑴由于表表面層熱熱作用引引起高溫溫塑性變變形，冷冷卻后表表面層產產生拉應應力。已知：T1=8000C，T0=200C，=12××10-6/0C，E=2×1011N/mm，由式式（7.16））得表面面層的熱熱伸長量量：所以線膨膨脹系數數殘1⑵由于表表層金相相組織的的變化引引起的應應力：表表面層回回火，表表層組織織由馬氏氏體轉變變?yōu)橹楣夤怏w，其其密度增增加，由由馬增大到珠，比容積積由V減減小到V-△V，因此此表面層層產生的的收縮受受到基體體組織的的阻礙，，就產生生了殘余余拉應力力。已已知：馬=7.75×103kg/m3，珠=7.78×103kg/m3，由容積積與密度度的關系系得：V-△V/V=馬/珠即：1-△V/V=馬/珠=7.75/7.78=1-0.03/7.78

得體體膨脹系系數：△△V/V=0.03/7.78由由于體膨膨脹系數數是線膨膨脹系數數的三倍倍,故殘2⑶綜合上上面兩個個情況,工件表表面總的的殘余拉拉應力為為：殘=殘1+殘2=1872+257=2129Mpa因因為殘余余拉應力力殘=2129Mpa>工工件強度度極限b=2000MPa，所所以加工工中產生生磨削裂裂紋，裂裂紋方向向與磨削削方向垂垂直。8.4.1減小殘余余拉應力力、防止止磨削燒燒傷和磨磨削裂紋紋的工藝藝途徑8.4控控制加加工表面面質量的的工藝途途徑對零件使使用性能能危害甚甚大的殘殘余拉應應力、磨磨削燒傷傷和磨削削裂紋均均起因于于磨削熱熱，所以以如何降降低磨削削熱并減減少其影影響是生生產上的的一項重重要問題題。解決決的原則則：一是是減少磨磨削熱的的發(fā)生，，二是加加速磨削削熱的傳傳出。8.4.1.1選擇合合理的的磨削削參數數8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑為了直直接減減少磨磨削熱熱的發(fā)發(fā)生，，降低低磨削削區(qū)的的溫度度，應應合理理選擇擇磨削削參數數：減減少砂砂輪速速度和和背吃吃刀量量；適適當提提高進進給量量和工工件速速度。。但這這會使使粗糙糙度值值增大大而造造成矛矛盾。。生產產中比比較可可行的的辦法法是通通過試試驗來來確定定磨削削參數數：先先按初初步選選定的的磨削削參數數試磨磨，檢檢查工工件表表面熱熱損傷傷情況況，根根據此此調整整磨削削參數數直至至最后后確定定下來來。另另一種種方法法是在在磨削削過程程中連連續(xù)測測量磨磨削區(qū)區(qū)溫度度，然然后控控制磨磨削參參數。。國外外研究究通過過計算算機進進行過過程控控制磨磨削和和自適適應磨磨削等等方法法來減減少磨磨削熱熱。8.4.1.2選選擇擇有效效的冷冷卻方方法8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑選擇適適宜的的磨削削液和和有效效的冷冷卻方方法。。如采采用高高壓達達流量量冷卻卻、內內冷卻卻或減減輕旋旋轉的的砂輪輪表面面的高高壓附附著氣氣流的的作用用，加加裝空空氣擋擋板，，以使使冷卻卻液能能順利利地噴噴注到到磨削削區(qū)。。8.4.2采采用冷冷壓強強化工工藝8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑對于承承受高高應力力、交交變載載荷的的零件件可以以采用用噴丸丸、液液壓、、擠壓壓、等等表面面強化化工藝藝使表表面層層產生生殘余余壓應應力和和冷硬硬層并并降低低表面面粗糙糙度值值，從從而提提高耐耐疲勞勞強度度及抗抗應力力腐蝕蝕性能能。但但是采采用強強化工工藝時時應很很好控控制工工藝參參數，，不要要造成成過度度硬化化，否否則會會使表表面完完全失失去塑塑性性性質，，甚至至引起起顯微微裂紋紋和材材料剝剝落，，帶來來不良良的后后果。。8.4.2.1噴丸8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑噴丸是是一種種用壓壓縮空空氣或或離心心力將將大量量直徑徑細小?。??０.４～～２mm））的丸丸粒（（鋼丸丸、玻玻璃丸丸）以以３００～５５０m/s的速速度向向零件件表面面噴射射的方方法。?？梢砸杂糜谟谌魏魏螐碗s雜形狀狀的零零件。。噴丸丸的結結果在在表面面層產產生很很大的的塑性性變形形，造造成表表面的的冷作作硬化化和殘殘余壓壓應力力。硬硬化深深度可可達００.７７mm,表表面粗粗糙度度可自自３.２降降到００.４４。噴噴丸后后零件件的使使用壽壽命可可提高高數倍倍至數數十倍倍。例例如，，齒輪輪可提提高４４倍，，螺旋旋彈簧簧可提提高５５５倍倍以上上。8.4.2.2滾壓8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑用工具具鋼淬淬硬自自稱的的鋼滾滾輪或或鋼珠珠在零零件上上進行行滾壓壓，使使表層層材料料產生生塑性性流動動，形形成新新的光光潔表表面。。表面面粗糙糙度可可自１１.６６降至至０.１，，表面面硬化化深度度達００.２２～１１.５５mm硬化化程度度１００％～～４００％。。8.4.3采用精精密和和光整整加工工工藝藝8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑精密和和光整整加工工工藝藝是指指經濟濟加工工精度度在ＩＩＴ５５～ＩＩＴ７７級以以上，，表面面粗糙糙度小小于００.１１６，，表面面物理理機械械性能能也處處于十十分良良好狀狀態(tài)的的各種種加工工工藝藝方法法。采采用精精密加加工工工藝能能全面面地提提高加加工精精度和和表面面質量量，而而光整整加工工工藝藝主要要是為為了獲獲得較較高的的表面面質量量。8.4.3.1精密加加工工工藝8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑精密加加工工工藝的的加工工精度度主要要由高高精度度的機機床保保證。。精密密加工工的切切削深深度和和進給給量一一般極極小，，切削削速度度則很很高或或極低低，加加工時時盡可可能進進行充充分的的冷卻卻和潤潤滑，，以有有利于于最大大限度度地排排除切切削力力，切切削熱熱對加加工質質量的的影響響，并并有利利于降降低表表面粗粗糙度度。精精密加加工切切削效效率不不高，，故加加工余余量不不能太太大，，所以以對前前道工工序有有較高高的要要求。。8.4.3.1精密加加工工工藝8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑精密加加工工工藝方方法有有高速速精膛膛、高高速精精車、、寬刃刃精刨刨和細細密磨磨削等等。下下面介介紹細細密磨磨削。。8.4.3.1精密加加工工工藝8.4控控制加加工表表面質質量的的工藝藝途徑徑使工件件表面面獲得得粗糙糙度小小于００.１１６、、圓度度誤差差小于于０.５在在、直直線度度誤差差小于于１／／３０００mm，，同軸軸度誤誤差小小于１１的磨磨削工工藝，，通常常稱為為細密密磨削削。一一般以以能獲獲得的的稱為為精密密磨削削，能能獲得得的稱稱為超超精密密磨削削，能能獲得得的稱稱為鏡鏡面磨磨削。。細密密磨削削是依依靠砂砂輪工工作面面上修修整出出大量量等高高微刃刃進行行精密密加工工的，，這些些等高高微刃刃能從從尚具具有微微量缺缺陷和和尺寸寸、形形狀誤誤差的的工件件表面面切除除極微微薄的的余量量，故故可獲獲得很很高的的加工工精度度。又又由于于大量量等高高微刃刃在加加工表表面留留下極極微細細的切切削痕痕跡，，加上上無火火花磨磨削的的滑擦擦、擠擠壓、、拋光光作用用，所所以可可以得得到很很低的的表面面粗糙糙度。。8.4.3.2光整整加加工工工工藝藝8.4控控制制加加工工表表面面質質量量的的工工藝藝途途徑徑光整整加加工工是是用用粒粒度度很很細細的的磨磨料料對對工工件件表表面面進進行行微微量量切切削削和和擠擠壓壓的的過過程程.光光整整加加工工是是按按照照隨隨機機創(chuàng)創(chuàng)知知成成形形原原理理,加加工工中中磨磨具具與與工工件件的的相相對對運運動動盡盡可可能能復復雜雜,盡盡可可能能使使磨磨料料不不走走重重復復的的軌軌跡跡,讓讓工工件件加加工工表表面面各各點點都都受受到到具具有有很很大大隨隨機機性性的的接接觸觸條條件件,以以突突出出它它們們間間的的高高點點,進進行行相相互互修修整整,使使誤誤差差逐逐步步均均化化而而得得到到消消除除,從從而而獲獲得得極極光光的的表表面面和和高高于于磨磨具具原原始始精精度度的的加加工工精精度度.8.4.3.2光整整加加工工工工藝藝8.4控控制制加加工工表表面面質質量量的的工工藝藝途途徑徑光整整加加工工是是用用粒粒度度很很細細的的磨磨料料對對工工件件表表面面進進行行微微量量切切削削和和擠擠壓壓的的過過程程.光光整整加加工工是是按按照照隨隨機機創(chuàng)創(chuàng)知知成成形形原原理理,加加工工中中磨磨具具與與工工件件的的相相對對運運動動盡盡可可能能復復雜雜,盡盡可可能能使使磨磨料料不不走走重重復復的的軌軌跡跡,讓讓工工件件加加工工表表面面各各點點都都受受到到具具有有很很大大隨隨機機性性的的接接觸觸條條件件,以以突突出出它它們們間間的的高高點點,進進行行相相互互修修整整,使使誤誤差差逐逐步步均均化化而而得得到到消消除除,從從而而獲獲得得極極光光的的表表面面和和高高于于磨磨具具原原始始精精度度的的加加工工精精度度.8.4.3.2光整整加加工工工工藝藝8.4控控制制加加工工表表面面質質量量的的工工藝藝途途徑徑光整整加加工工工工藝藝的的共共同同特特點點是是沒沒有有與與磨磨削削深深度度相相對對應應的的磨磨削削用用量量參參數數,一一般般只只規(guī)規(guī)定定加加工工時時的的很很低低的的單單位位切切削削壓壓力力,因因此此加加工工過過程程中中的的切切削削力力和和切切削削熱熱都都很很小小,從從而而能能獲獲得得很很低低的的表表面面粗粗糙糙度度.表表面面層層不不會會產產生生熱熱損損傷傷,并并具具有有殘殘余余壓壓應應力力.所所使使用用的的工工具具都都是是浮浮動動連連接接.由由加加工工面面自自身身導導向向,而而相相對對于于工工件件的的定定位位基基準準沒沒有有確確定定的的位位置置,所所使使用用的的機機床床也也不不需需要要具具有有非非常常精精確確的的成成形形運運動動.這這些些加加工工方方法法的的主主要要作作用用是是降降低低表表面面粗粗糙糙度度,一一般般不不能能糾糾正正形形狀狀和和位位置置誤誤差差,加加工工精精度度主主要要由由前前面面工工序序保保證證.對對上上道道工工序序的的表表面面粗粗糙糙度度要要求求高高,一一般般要要求求達達到到,表表面面不不得得有有較較深深得得加加工工痕痕跡跡.加加工工余余量量都都很很小小，，一一般般不不超超過過００．．００２２mm，，以以免免使使加加工工時時間間過過長長，，產產生生切切削削熱熱，，降降低低生生產產效效率率，，甚甚至至破破壞壞上上一一道道工工序序已已達達到到得得精精度度．．8.4.3.2光整整加加工工工工藝藝8.4控控制制加加工工表表面面質質量量的的工工藝藝途途徑徑珩磨磨珩珩磨磨是是利利用用珩珩磨磨頭頭上上得得細細粒粒砂砂條條對對孔孔進進行行加加工工得得方方法法，，在在大大批批生生產產中中應應用用很很普普遍遍．．其其工工作作原原理理如如圖圖所所示示，，珩珩磨磨頭頭上上裝裝有有４４～～８８條條砂砂石石，，砂砂條條由由張張開開機機構構作作用用沿沿徑徑向向張張開開在在孔孔壁壁上上產產生生一一定定得得壓壓力力對對工工件件進進行行微微量量切切削削\擠擠壓壓和和擦擦光光.珩珩磨磨時時,珩珩磨磨頭頭作作旋旋轉轉運運動動和和往往復復運運動動,由由于于珩珩磨磨頭頭的的轉轉速速與與每每分分鐘鐘往往復復次次數數不不通通約約,故故被被加加工工表表面面上上呈呈現現交交叉叉而而互互不不重重復復的的網網狀狀痕痕跡跡,造造成成了了儲儲存存潤潤滑滑油油的的良良好好條條件件.8.4.3.2光整加工工藝藝8.4控制制加工表面質質量的工藝途途徑珩磨壓力低,切深小,故故珩磨功率小小,工件表面面層的變形小小,切削能力力弱.而切削削軌跡不重復復,切削過程程平穩(wěn),且使使用大量的切切削液沖走脫脫落的砂粒并并對工件表面面進行充分冷冷卻，使珩磨磨的表面質量量很高，表面面粗糙度達．．珩磨還能對對前工序遺留留下來的幾何何形狀誤差進進行一定程度度的修正，因因為表面的突突出部分總是是先與砂條接接觸而被磨去去，直至砂條條與工件表面面完全接觸．．為了補償機機床＼珩磨頭頭＼夾具間的的同軸度誤差差，珩磨頭與與機床主軸之之間的連接是是浮動的，因因此珩磨加工工不能修正孔孔間的相對誤誤差．8.4.3.2光整加工工藝藝8.4控制制加工表面質質量的工藝途途徑（2）超精加工超超精加工是用用細粒度的砂砂條以一定的的壓力壓在作作低速旋轉運運動的工件表表面上，并在在軸向作往復復運動，工件件或砂條還作作軸向進給運運動以進行微微量切削（圖圖８．１5））的加工方法法，超精加工工后的表面粗粗超度低（００.0012~0.08），留有網網狀的痕跡,造成了良好好的儲油條件件，故表面耐耐磨性好．超超精加工常用用于加工內外外圓柱＼圓錐錐面和滾動軸軸承套圈的溝溝道．8.4.3.2光整加工工藝藝8.4控制制加工表面質質量的工藝途途徑2超精加加工一般可劃劃分為四個加加工階段：強烈切削階段段：加工初期期砂條主要起起切削作用，，砂條同比比較粗糙的工工件表面接觸觸，實際的接接觸面積小，，單位面積壓壓力較大，工工件與砂條之之間不能形成成完整的潤滑滑油膜，且砂砂條作往復振振動，切削力力方向經常變變化，磨粒破破碎的機會多多，自礪性好好，故切削作作用強烈．正常切削階段段：工件表面面逐漸被磨平平后，接觸面面積逐步增大大，單位面積積上的壓力減減少，切削作作用減弱進入入正常切削階階段．微弱切削階段段：隨著工件件表面接觸面面積進一步增增大，單位面面積上的壓力力更小，切削削作用微弱，，砂條表面液液因有極細的的切屑氧化物物嵌入空隙而而變得光滑，，產生拋光作作用．自動停止切削削階段：工件件表面被磨平平，單位面積積上得壓力極極低，工件和和砂條間潤滑滑油膜逐漸形形成，不再接接觸，故自動動停止切削．．8.4.3.2光整加工工藝藝8.4控制制加工表面質質量的工藝途途徑研磨研磨是用研具具（圖８．１１6）以一定定得相對滑動動速度（粗研研時０．６７７～０．８３３m/s,精精研時0.1~0.2m/s）再００．１２～００．４ＭＰa壓力下與被被加工面作復復雜相對運動動的一種光整整加工方法．．研具與工件件之間的磨粒粒能從工件表表面上切去極極微薄的一層層材料，得到到尺寸誤差和和表面粗糙度度極低的表面面．研磨后工工件的尺寸誤誤差可以在0.001~0.003mm內，表表面粗糙度．．8.4.3.2光整加工工藝藝8.4控制制加工表面質質量的工藝途途徑4拋光拋光是在布輪輪＼布盤或砂砂帶等軟的磨磨具上涂拋光光膏來加工工工件的．拋光光器具高速旋旋轉，由拋光光膏的機械刮刮擦和化學作作用將粗糙表表面的峰頂去去掉，從而使使表面獲得光光澤鏡面．拋拋光時一般不不去掉余量，，所以不能提提高工件的精精度甚至還會會損壞原有精精度，經拋光光的表面能減減小殘余拉應應力．8．5．1振振動的概念念與類型8．5機械械加工過程中中的振動問題題金屬切削過程程中，工件和和刀具之間常常常會發(fā)生強強烈的振動，，這是一種破破壞正常切削削過程的極其其有害的現象象。當切削振振動發(fā)生時，，工件表面質質量嚴重惡化化，粗糙度增增大。產生明明顯的表面痕痕跡，這時不不得不降低切切學用量，使使生產率的提提高受到限制制。振動嚴重重時，會產生生崩刃現象，，使加工過程程無法進行下下去。此外，，振動將加速速刀具和機床床的磨損。從從而縮短刀具具和機床的使使用壽命；振振動噪聲危害害工人的健康康。弄清機械械加工過程中中產生震動的的原因，掌握握它的發(fā)生、、發(fā)展的規(guī)律律，使機械加加工過程既保保持高的生產產率，又保證證零件表面的的加工質量，，是機械加工工中應予研究究的一個重要要內容。機械加加工過過程中中產生生的振振動，，也和和其他他的機機械振振動一一樣，，按其其產生生的原原因可可分為為自由由震動動、強強迫振振動和和自激激振動動三大大類。。其中中自由由振動動往往往是由由于切切削力力的突突然變變化或或其他他外界界力的的沖擊擊等原原因引引起，，一般般可迅迅速衰衰減，，對加加工過過程影影響較較小，，這里里不予予討論論。8.5.2機機械加加工中中的強強迫振振動8．5機機械加加工過過程中中的振振動問問題強迫振振動是是工藝藝系統(tǒng)統(tǒng)在一一個穩(wěn)穩(wěn)定的的外界界周期期性干干擾力力(激激振力力)作作用下下引起起的振振動.除了了力之之外,凡是是隨時時間變變化的的位移移、速速度和和加速速度，，也可可以激激起系系統(tǒng)的的振動動。8．5．2．1強強迫振振動產產生的的原因因8．5機機械加加工過過程中中的振振動問問題強迫振振動產產生的的原因因分工工藝系系統(tǒng)內內部和和外部部兩方方面。。內部振振源：：各個個電動動機的的振動動，包包括電電動機機轉子子旋轉轉不平平衡引引起的的振動動；機機床回回轉零零件的的不平平衡，，例如如砂輪輪、皮皮帶輪輪和旋旋轉軸軸的不不平衡衡引起起的振振動，，運動動傳遞遞過程程中中引起起的振振動，，如齒齒輪嚙嚙合時時的沖沖擊、、皮帶帶輪圓圓度誤誤差及及皮帶帶厚度度不均均引起起的張張力變變化，，滾動動軸承承的套套圈和和滾子子尺寸寸及形形狀誤誤差，，使運運動在在傳遞遞過程程中產產生了了振動動；往往復部部件的的沖擊擊；液液壓傳傳動系系統(tǒng)的的壓力力脈動動；切切削時時的沖沖擊振振動，，切削削負荷荷不均均引起起切削削力的的變化化而導導致的的振動動。外部振振源：：其他他機床床、鍛鍛錘、、火車車、卡卡車等等通過過機床床地基基傳給給機床床的振振動。。8．5．2．2強強迫振振動的的運動動方程程8．5機機械加加工過過程中中的振振動問問題工藝系系統(tǒng)是是個多多自由由度的的振動動系統(tǒng)統(tǒng)，其其振動動形態(tài)態(tài)很復復雜，，但就就某一一特定定情況況而言言，其其振動動特性性與相相應頻頻率的的單自自由度度系統(tǒng)統(tǒng)有相相似之之處，，因此此可以以簡化化為單單自由由度系系統(tǒng)來來分析析，例例如，，內圓圓磨削削時工工件系系統(tǒng)的的剛度度比磨磨頭系系統(tǒng)剛剛度大大很多多，此此時磨磨削系系統(tǒng)可可簡化化為磨磨桿和和砂輪輪的單單自由由度振振動系系統(tǒng)，，將磨磨桿簡簡化為為“無無質量量“的的彈簧簧K，，砂輪輪簡化化為””無彈彈性““的質質量m，組組成一一個彈彈簧質質量系系統(tǒng)模模型。。由質量量塊受受力分分析得得:8．5．2．2強強迫振振動的的運動動方程程8．5機機械加加工過程程中的振振動問題題這是一個個非齊次次線性微微分方程程,它的的解由該該式齊次次方程的的通解和和非齊次次方程的的一個特特解疊加加而成。。齊次方方程的通通解為有有阻尼的的自由振振動過程程。經過過一段時時間后這這部分振振動會衰衰減為零零，特解解是園頻頻率等于于激振力力園頻率率的強迫迫振動，，它純粹粹由激振振力引起起。響應應過程如如圖，經經過過渡渡過程以以后，強強迫振動動起主要要作用，，只要交交變激振振力存在在，強迫迫振動就就不會被被阻尼衰衰減掉。。根據以以上所述述，我們們就不考考慮很快快衰減為為零的自自由阻尼尼振動部部分，而而只研究究經歷了了過渡過過程而進進入穩(wěn)態(tài)態(tài)后的諧諧振運動動。8．5．．2．2強迫迫振動的的運動方方程8．5機機械加加工過程程中的振振動問題題即其特解解為（8.4）其中（8.5）（8.6）其中：A強迫迫振動的的振幅，，mm振幅相對對于力幅幅的相位位角，radK系統(tǒng)統(tǒng)剛度，，N/mm系統(tǒng)在靜靜力作用用下產生生的靜位位移，mm頻率比振動頻率率，rad/s振動系統(tǒng)統(tǒng)無阻尼尼時的固固有頻率率，rad/sV動動態(tài)放大大系數。。8．5．．2．2強迫迫振動的的運動方方程8．5機機械加加工過程程中的振振動問題題式（8.5）表表示了單單自由度度強迫振振動振幅幅與干擾擾頻率的的依從關關系，稱稱為單自自由度強強迫振動動的幅頻頻特性。。式（8.6）表表示了強強迫振動動中位移移與干擾擾力之間間的相位位與干擾擾頻率的的依從關關系，稱稱為單自自由度強強迫振動動相頻特特性。8．5．．2．3強迫迫振動的的特性8．5機機械加加工過程程中的振振動問題題幅頻特性性曲線和和相頻特特性曲線線依據式（（8.5）和（（8.6）并以以阻尼比比為參數數畫成曲曲線圖，，從圖可可以看出出當時，，，這時時激振力力的頻率率極低，，近似于于靜載荷荷，振幅幅接近于于靜位移移，這種種現象發(fā)發(fā)生在區(qū)區(qū)域內，，稱此范范圍為準準靜態(tài)范范圍。當且阻尼尼比較小小時，激激振力使使系統(tǒng)的的振幅形形成了一一個凸峰峰，其峰峰值比靜靜態(tài)響應應大許多多倍，這這種現象象稱為““共振””。工程上把把系統(tǒng)的的固有頻頻率作為為共振頻頻率，把把固有頻頻率前后后20%~30%區(qū)域域作為共共振區(qū)，，為避免免系統(tǒng)共共振，應應避免進進入這個個區(qū)域，，由圖還還可看出出，阻尼尼在共振振區(qū)對降降低振幅幅的作用用很大，，在其他他區(qū)域作作用較小小。當時，這這是由于于激振力力的變化化頻率太太高，而而振動系系統(tǒng)因本本身的慣慣性來不不及響應應，故系系統(tǒng)反而而不振，，這種現現象稱為為慣性區(qū)區(qū)。由相頻曲曲線可以以看出，，無論系系統(tǒng)的阻阻尼比為為何值，，當相相位滯