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精密磨削中振纹抑制方法的研究

2019年10月10日13:48
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      摘要:介绍了磨削过程中振纹的种类、振纹产生的机理,并对如何抑制磨削中的振纹,达到理想的表面质量进行了研究探讨。
  
      关键词:磨床  振纹  阻尼  刚性
  
      随着科技的不断发展,人们对各类零件的精度要求越来越高,而磨削作为产品加工的最后一道工序,是产品精度的最终体现。所以,人们对磨削的关注也不断提高,我们不但希望得到理想的尺寸,同时对磨削后零件表面是否有振纹也提出了更高要求。本文对磨削振纹的产生机理及如何抑制振纹出现做一些分析探讨。
  
        1、磨削中的振动
  
        机械加工就是刀具和工件在加工时相互作用、相对运动和相互影响的复杂过程。从被加工零件的形成过程来看,如果机床切削时,刀具与工件之间存在振动,致使刀具与工件之间产生相对位移,改变了它们之间的正确关系,就会在加工表面留下波纹。磨削过程和一般机械加工一样,存在以下几种改变砂轮和工件之间相对位置的振动:强迫振动、自激振动和混合颤振,自激振动也就是我们平时说的颤振,可分为工件表面自激颤振与砂轮表面自激颤振。
    
  
  
图 1 是外圆磨床中各振动的示意图。
  
        强迫振动主要来自于砂轮主轴的不平衡,附近设备的振动通过地面传播到机床上、机床自身的液压脉动,等等。一般来说,其振动频率和激振源频率相等,和磨削量大小无关,强迫振动一直存在,且比较稳定,在空运转设备时就能测得该振动。工件表面自激颤振在加工开始就会出现,并且振动幅值很大,即使使用的是刚刚修整的砂轮,也会出现。砂轮表面自激颤振振动幅值随着时间的延长缓慢增长。这两种自激振动的振幅和磨削用量相关,振幅随磨削时间加长而增长。而混合颤振的为振动频率和强迫振动频率一致,但振动幅度会随磨削量的增加而增大。图 2 是这几种振动的特点示意图。

  
        2、影响振动的因素
  
        通过对机床激振源的分析研究,我们认为影响机床振动发生的主要因素有以下三点:工件的转速、砂轮的弹性变形、砂轮与工件表面的几何干涉。
  
  
   
图 2 振动的特点示意图
  
        2.1 工件转速
  
        工件转速对振动的发生起着非常重要的作用,尤其是在大工件旋转磨削过程中,工件不平衡量会激起设备的颤振,必然使砂轮和工件之间的正确位置关系发生改变,导致在工件表面留下磨削振纹。
  
        2.2 砂轮的弹性变形
  
        由于砂轮存在弹性变形,在砂轮磨削过程中,特别是在砂轮切入和退出工件的过程中,振动会随之发生。同样的道理工件也存在弹性变形问题,这也就是我们常说的砂轮再生型颤振和工件再生型颤振。这两种颤振只有在砂轮和工件接触时才会出现。图 3 是外圆磨切入磨削的示意图。

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