振动磨粒对金属切削加工表面形貌的影响分析
机械加工中的振动现象及其影响
κr
κ 磨削
图4-77 重叠系数
减小重叠系数方法
增加主偏角 增大进给量 ◆ 增加切削阻尼（例采用倒棱车刀，图4-78）
-5°～ -20° ° °
0.1～0.3 ～
2°～ 3° ° ° 图4-78 车刀消振棱
改善工艺系统动态特性
◆ 提高工艺系统刚度 ◆ 增大工艺系统阻尼
在没有周期性外力作用 下 ， 由系统内部激发反馈 产生的周期性振动 自激振动过程可用传递 函数概念说明（ 函数概念说明（图4-72） 72）
电动机 (能源) 振动位移 X(t) 机床振动系统 （弹性环节）
调节系统 交变切削力F(t) （切削过程）
图4-72 自激振动闭环系统
能量E E－
自激振动的特征
强迫振动的特征
频率特征：与干扰力的频率相同，或是干扰力频率整倍数 幅值特征：与干扰力幅值、工艺系统动态特性有关。当干 扰力频率接近或等于工艺系统某一固有频率时，产生共振 相角特征：强迫振动位移的变化在相位上滞后干扰力一个 φ角，其值与系统的动态特性及干扰力频率有关。
（三）机械加工过程中自激振动
自激振动的概念
φ y0 y 切入 切出 a） φ y0 y 切入 切出 c） f 切入 切出 d） f φ y0 y f 切入 切出 b） y0 y f
图4-74 再生自激振动原理图
◆ 产生条件（图4-74） ： a）b）c）系统无能量获得； 产生条件（ 74） d）y 滞后于y0，即 0＞φ＞-π ，此时切出比切入半周期中的 平均切削厚度大，切出时切削力所作正功（获得能量）大于 切入时所作负功，系统有能量获得，产生自激振动
机械加工过程中的振动及其影响
一、概 述 机械加工过程中振动的危害
数控机床振动与加工质量关系
数控机床振动与加工质量关系数控机床振动与加工质量关系数控机床振动与加工质量之间存在着密切的关系。
振动是指数控机床在加工过程中产生的震动或波动现象，其强度和频率可以直接影响加工件的精度和表面质量。
因此，了解振动对加工质量的影响是非常重要的。
首先，振动会引起加工件的精度下降。
在加工过程中，如果机床发生振动，会导致刀具和工件之间的相对位置发生变化，进而影响到加工的精度。
振动会使切削力不稳定，使得切削过程变得不可预测，因此加工件的尺寸和形状精度都会受到影响。
特别是在高速加工过程中，振动会更加明显地影响到加工质量。
其次，振动还会导致加工表面质量下降。
振动会使得切削过程中产生的切削力不稳定，从而导致加工表面出现波纹、划痕或瑕疵等问题。
振动会使刀具与工件之间的接触不均匀，进而影响到加工表面的光洁度和平整度。
如果振动的频率接近或等于机床的固有频率，还会出现共振现象，使得振动幅度更大，加工表面质量更差。
此外，振动还会影响到刀具的寿命和稳定性。
振动会导致刀具与工件的不稳定接触，使得刀具受到额外的冲击和损耗。
振动还会增大切削力和摩擦力，使得刀具的磨损加剧，进而缩短刀具的使用寿命。
同时，振动还会引起刀具的共振，使得刀具的振动幅度增大，加剧了刀具的磨损和损坏的风险。
为了降低振动对加工质量的影响，我们可以采取以下措施：1. 选择合适的切削参数。
合理选择切削参数可以降低振动的发生和发展。
例如，选择适当的进给速度和切削深度，控制切削力的大小，可以减小振动的幅度。
2. 使用合适的夹具和工件固定方式。
夹具和工件的固定方式会影响到振动的传递和发展。
使用牢固的夹具和合适的固定方式可以减小振动的传递，提高加工的稳定性。
3. 加强机床的维护和保养。
定期检查和维护机床的关键部件，例如导轨、滑块、主轴等，可以减小机床的运行故障和振动现象。
4. 采用振动控制技术。
可以通过安装振动传感器和控制系统，实时监测和控制机床的振动，减小振动的幅度和频率，提高加工的质量。
金字塔型砂带磨粒排布对表面磨抛形貌的影响
金字塔型砂带磨粒排布对表面磨抛形貌的影响*李孝辉1， 田凤杰1， 韩 晓1， 李 论2（1. 沈阳理工大学 机械工程学院， 沈阳110159）（2. 中国科学院 沈阳自动化研究所， 沈阳110016）摘要 为研究金字塔型砂带磨粒排布对磨抛加工工件表面形貌的影响，建立金字塔型砂带磨抛加工的数学模型及解析算法，采用Abaqus 软件进行粗糙度值的模拟仿真预测，通过机器人磨抛系统平台进行金字塔型砂带磨抛实验并检测加工后工件的表面形貌，与仿真预测值进行对比。
结果表明：粗糙度仿真预测值与实际测量值变化趋势相同，吻合度良好，误差在0.03 μm 以内，最大误差率为16.6%。
仿真模型与实验过程保持一致，可以用于预测金字塔型砂带磨抛加工的表面粗糙度。
关键词 金字塔型砂带；磨粒有序排布；Abaqus 仿真；粗糙度；表面形貌中图分类号 ATH122；TG58 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)03-0364-07DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0113收稿日期 2022-07-20 修回日期 2022-08-22随着机械制造业的发展，微纳米级和纳米级磨抛已经成为行业发展的趋势。
传统砂带磨粒分布随机，出刃高度参差不齐，较难满足当前的精密加工制造需求。
金字塔型砂带表面磨粒排布有良好的规律性，在零件精密磨抛过程中得到较广泛的应用。
在加工过程中，金字塔型砂带磨粒的有序排布使磨粒间距保持一定，磨粒间有很好的干涉率，工件表面峰谷起伏较小，对表面粗糙度有利；磨粒的等高排布使单位时间内参与磨抛的磨粒数增多[1]，提高了工件表面磨抛质量，降低了工件表面粗糙度；而且当金字塔磨粒团顶端被磨耗时，磨钝的微小磨粒将破碎脱落，位于磨粒团下层的新磨粒会露出锋利的切削刃继续参与磨抛，保持切削力的平稳和粗糙度的一致[2]。
所以金字塔型砂带可以有效降低表面磨抛效果随时间变化的差异，产生均匀一致的材料切除率，使得工件磨抛后拥有更好的表面一致性和表面顺滑性。
研磨加工中的研磨表面形貌分析
研磨加工中的研磨表面形貌分析研磨加工是现代制造业中不可或缺的一部分。
它利用研磨工具对工件进行磨削，以达到优化工件表面形貌的目的。
研磨加工广泛应用于许多工业领域，例如汽车制造、医疗器械制造、航空航天制造等。
在研磨加工中，研磨表面形貌是一个重要的性能指标。
研磨表面形貌直接影响到工件的功能和质量。
因此，对研磨表面形貌进行分析和评价是非常必要的。
研磨表面形貌分析的方法主要有两类：一是直接观察和测量研磨表面形貌，二是利用计算机辅助分析研磨表面形貌。
直接观察和测量研磨表面形貌的方法是最为直接和简单的方法。
其中最常用的测量方法是利用表面形貌测试仪。
表面形貌测试仪能够直接对工件表面形貌进行测量和分析，并提供各种表面形貌参数。
其中常用的表面形貌参数有Ra、Rz、Rt等。
这些参数可以用于描述工件表面的粗糙度、平整度、平面度等指标，从而评估研磨表面的质量。
在利用计算机辅助分析研磨表面形貌方面，主要应用的技术是数字图像处理技术和三维测量技术。
数字图像处理技术可以用于提取研磨表面的轮廓信息和纹理信息。
三维测量技术可以用于获取研磨表面的三维形貌信息。
数字图像处理技术中，常用的方法有灰度变换、边缘检测、纹理分析等。
其中，边缘检测是最为常用的技术之一。
边缘检测能够检测出图像中的边缘和轮廓线，从而提取出研磨表面的轮廓信息。
同时，纹理分析也是一个重要的技术。
纹理分析可以用于提取研磨表面的纹理特征，例如灰度变化、纹理方向和频率分布等。
三维测量技术中，常用的方法有激光三维测量、光学三维测量和机械式三维测量等。
其中，激光三维测量是最常用的技术之一。
激光三维测量能够对研磨表面进行快速、高精度的三维测量，并提供表面形貌参数和三维形貌数据。
除了上述方法之外，还有一些新的技术正在被应用于研磨表面形貌分析领域。
例如，人工智能和机器学习技术可以帮助快速、准确的判断研磨表面的质量。
其中，深度学习是目前应用最广泛的机器学习技术之一。
深度学习能够学习大量数据样本，从而获得对研磨表面的合理判断。
普通车削加工中振动的危害与建议
153中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.04 （下）车削生产时，会伴随着振动的出现，这不仅仅会对切削的过程有阻碍作用，同时，若振动严重，会降低工件的质量，对机床、刀具的生命周期也有不可避免的影响，会降低其使用寿命。
振动所发生的噪音还会对工人的情绪产生负面效果，不利于工作的正常开展。
经过在实际操作中的观察、实践等，现将总结出一些方法并获得了一定的成效及这些方法的可行性、科学性等介绍如下。
1 普车加工中振动的分类在车削生产时，普车的刚性、刀具的性能、工件的大小等方面，都会有振动发生的可能。
当下，自由、自激以及受迫振动这三种方式是呈现出振动的主要原因。
1.1 自由振动因弹性力所导致的振动被称为自由振动，其在车削生产时，车削力有了改变或者是外力对其有作用，最终致使本来的平衡状态被破坏所出现的振动。
自由振动的时间较短，消退迅速，其对零件的负作用不大，若对质量的要求较低，这样就可将自由振动所带来的影响忽略不计。
1.2 自激振动自激振动就是指：加工车床时，车床受到自身的激发，致使振动出现，该振动是不受外界影响的。
这种振动是车床受力所产生的，同时，受力具有周期性，同样具有周期性的还有激发以及衰退这两个过程，这个过程的振动一直都有，因有周期性，能量会得到补给。
工件自激所产生的振动带来的噪声不会很大，频次约200Hz；刀具振动所带来的噪声很大，频次在1000~5000Hz 的范围内，以上提及到的振动，均可对工件的质量有负作用。
1.3 受迫振动该振动是指；在系统的内（外）部有周期变化效果的振源影响下所呈现出的振动。
周期性的激振力致使受迫振动出现，这样的振动是不会有减弱的，振动的自身对激振力的改变是没有影响的，外界激振力的频率和受迫振动的频率是一样的，系统本身的频率和它没有关系。
2 普通车削出现振动的原因在普通车削生产时，自激振动是其主要形式，这也被叫做振颤现象，工件、机床等其刚性是这种现象出现的主要因素，车削速度的改变对其没有影响。
主轴振动位移对加工精度影响分析
理论与实践经济与社会发展研究超精密加工中的金刚石刀具及刀具磨损分析齐齐哈尔工程学院 武晓迪摘要：各种超精密加工应用中将金刚石用作切削工具已经成为现实，然而其目的与意义并没有得到实质性分析。
据此，本文对超精密加工中应用金刚石作为切削刀具的现实意义进行分析。
关键词：超精密加工；切削工具；刀具磨损一、技术背景分析使用高速超精密车床加工玻璃和硅等脆性材料时，当所施加的切削深度低于临界值时，则认为其处于延性模式，并且可以容易地加工而不会形成裂纹。
因此，对于这些材料的延性至脆性转变具有重要意义，在这些材料中，临界切削深度的大小取决于零件的特性而变化。
通常，单晶硅经常用在微机电系统（ＭＥＭＳ）中，在该系统中，最终将材料加工成优质产品，并进行超精密研磨和抛光操作。
尽管硅材料的行为在室温下很脆，但建议使用金刚石车削工具以延性模式加工硅。
这减少了由陶瓷材料的脆性断裂引起的损坏，并提高了最终零件的生产率。
使用金刚石工具对铜，铝和镍等有色金属材料进行高速加工，以评估工具的磨损，切削力和表面光洁度。
实验针对不同的切割速度进行，例如较低的１５０ｍ／ｍｉｎ的速度和较高的４５００ｍ／ｍｉｎ的速度。
在较低的切削速度下观察到的刀具磨损率大于较高的切削速度。
这可能是由于以较高的速度减少了刀具与工件啮合的时间。
它还降低了工具和工件界面之间的化学亲和力。
具有高负前角的金刚石工具可用于以超精密精度精加工该材料。
二、金刚石作为切削工具的意义制备塑料模具的需求不断增加，而塑料模具是制造ＣＤ光学头的非球面透镜和照相机的智能透镜所必需的。
刀具的切削刃必须锋利且没有不规则形状，以加工高精度非球面。
基于工具的清晰度，单晶金刚石（ＳＣＤ）和多晶金刚石（ＰＣＤ）之间存在主要差异。
ＳＣＤ工具的切削刃是均匀的且没有不规则性，而ＰＣＤ工具的切削刃则显示出微观的不规则性，从而导致金刚石颗粒的去除。
与ＰＣＤ工具相比，ＳＣＤ工具的主要缺点是其磨损寿命短。
它还用于将铝基板加工成精细的镜面涂层，该涂层用于计算机存储系统的硬盘驱动器中。
振幅对超声辅助磨削CSiC 复合材料表面形貌的影响
第51卷第7期表面技术2022年7月SURFACE TECHNOLOGY·263·振幅对超声辅助磨削C/SiC复合材料表面形貌的影响戴槟，李晓舟，许金凯，王晶东，陈广俊，王茂旬，王深（长春理工大学 跨尺度微纳制造教育部重点实验室，长春 130012）摘要：目的通过超声振动辅助磨削加工技术加工C/SiC复合材料可以改变材料的去除方式，通过改变超声振幅能够提高材料去除率并获得较好的表面质量，从而成为C/SiC复合材料的新型加工方式。
方法采用超声辅助磨削技术对C/SiC复合材料进行加工，通过改变超声振幅，观察C/SiC复合材料在不同切削角度下的纤维去除机理、纤维断裂形式，测量不同切削角度下工件表面粗糙度S a。
结果磨削过程中C/SiC复合材料的去除方式以脆性去除为主，纤维损伤形式以纤维断裂、纤维破碎为主。
增大超声振幅后，纤维断裂形式增大并伴随出现基体破碎现象。
随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下测得的表面粗糙度S a显著减小，降低约15%~41%。
结论由于超声振动的作用，C/SiC复合材料在不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的材料去除方式发生改变，相比于常规磨削的纤维断裂形式，施加超声振动后，磨削过程中产生的纤维折断和基体破碎被去除，在提高材料去除率的同时，表面质量明显提高。
随着超声振幅的增大，不同切削角度（0°、45°、90°、135°）下的表面粗糙度S a都减小，且减小程度也不同，减小程度由大到小的顺序为45°>135°>90° >0°。
关键词：C/SiC复合材料；超声辅助加工；表面质量；表面粗糙度中图分类号：TG506.7 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)07-0263-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.07.026Amplitude Effect on Surface Morphology by Ultrasonic-assistedGrinding of C/SiC CompositeDAI Bin, LI Xiao-zhou, XU Jin-kai, WANG Jing-dong, CHEN Guang-jun,WANG Mao-xun, WANG Shen(Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing,Changchun University of Science and Technology, Changchun 130012, China) ABSTRACT: The machining of C/SiC composite is one of the most challenging problems in mechanical machining.收稿日期：2021–07–05；修订日期：2021–10–16Received：2021-07-05；Revised：2021-10-16基金项目：国家自然科学基金（U19A20103）；装备预研项目（61409230115）；“111”引智基地（D17017）Fund：Supported by National Natural Science Foundation of China (U19A20103); Fund for Equipment Pre-research (61409230115); the “111” Project of China (D17017)作者简介：戴槟（1993—），男，硕士研究生，主要研究方向为微纳制造技术。
数控机床的刀具磨损对加工表面质量的影响分析
数控机床的刀具磨损对加工表面质量的影响分析数控机床作为现代制造业中的重要设备，广泛应用于各个行业领域。
刀具作为数控机床的重要组成部分之一，对加工结果起到了至关重要的作用。
然而，由于长时间的使用和切削材料的特性，刀具在加工中会产生磨损。
本文将对数控机床的刀具磨损对加工表面质量的影响进行分析，并提出相关解决措施。
首先，刀具磨损对加工表面粗糙度的影响是显而易见的。
随着刀具磨损程度的增加，刀尖的尺寸会发生变化，导致加工表面的精度下降。
磨损刀具的切削力增加，加工过程中会出现振动，进而引起表面粗糙度的增大。
因此，在刀具磨损程度超过一定阈值后，加工表面的粗糙度会明显增加。
其次，刀具磨损会导致加工表面的形状偏差。
当刀具磨损严重时，刀具的形状会发生变化，例如刀尖的圆弧半径变小等。
由于刀具形状的变化，加工得到的零件尺寸会发生偏差，进而影响到加工表面的形状。
如果刀具磨损不及时更换或修复，加工所得的零件形状偏差会越来越大，严重时甚至会导致零件不合格。
此外，刀具磨损还会引起加工表面的缺陷。
在加工过程中，刀具磨损会导致刀尖产生划痕和疲劳裂纹，同时也会增加切削温度。
这些划痕、裂纹和高温将对加工表面造成不良影响，表现为表面硬度的降低、表面粗糙度的增加以及可能的表面裂纹。
这些缺陷将严重影响零件的使用寿命和机械性能。
针对以上问题，可以采取一系列的解决措施。
首先，定期检查和更换刀具是关键措施之一。
通过定期检查刀具的磨损情况，及时更换严重磨损或损坏的刀具，可以保证加工过程中刀具的准确尺寸和形状，从而提高加工表面的质量。
其次，刀具的润滑和冷却是减少刀具磨损的重要手段。
适当的润滑和冷却可以降低切削温度，减小刀具磨损的速度。
因此，在使用数控机床进行加工时，应该配备专用的刀具冷却系统，并在加工过程中保持冷却液的充足和平衡。
此外，合理调整刀具的切削参数也是减少刀具磨损的有效手段。
根据加工材料的性质和要求，合理选择适当的切削速度、进给量和切削深度，可以有效地减少刀具的磨损程度，提高加工表面的质量。
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振动磨粒对金属切削加工表面形貌的影响分
析
随着制造业的发展和技术的进步，金属切削加工成为现代工业制造中不可或缺的一环。
在金属切削加工过程中，表面形貌的质量直接影响着零件的功能和寿命。
为了获得更高质量的切削表面，研究人员不断探索新的方法和技术。
其中，振动磨粒技术作为一种有效的切削工艺，吸引了越来越多的关注和研究。
振动磨粒技术是利用高频振动传导力直接在切削加工中产生磨砂效果的一种方法。
相比于传统的金属切削加工，振动磨粒技术具有以下优势：首先，它能够显著减少切削过程中的摩擦热，减少材料的变形和残余应力。
其次，振动磨粒技术可以提高切削表面的光洁度和平整度，减少表面缺陷，从而提高零件的装配性能和使用寿命。
此外，振动磨粒技术还可以降低加工噪音和振动，改善工作环境。
然而，振动磨粒技术在实际应用中仍然存在一些问题和挑战。
首先，振动磨粒技术需要专门的工艺装备和设备，成本相对较高。
其次，振动磨粒技术的磨粒选择和加工参数的优化需要一定的经验和技术，否则很难达到理想的加工效果。
此外，振动磨粒技术的加工效率相对较低，加工周期较长。
因此，在实际应用中，需要综合考虑成本、效率和加工需求，合理选择是否采用振动磨粒技术。
为了更好地理解振动磨粒对金属切削加工表面形貌的影响，许多研究人员进行了相关的实验和分析。
他们通过改变振动磨粒的振动频率、振幅、磨粒形状和材料等参数，观察和测量切削表面的形貌变化。
研究结果表明，振动磨粒对金属切削加工表面形貌的影响是复杂而多样的。
一方面，适当的振动磨粒可以使得切削加工表面的粗糙度降低，平整度提高。
当磨粒与工件表面的相对振动发生时，磨粒可以更好地填充切削表面的凹陷和缺陷，从而减少毛刺和花纹。
此外，振动磨粒还可以改变切削过程中的切削力分布，减少材料的切削变形。
这些影响机制的结合作用可以改善切削表面质量。
另一方面，过高的振动频率或振幅可能会导致金属切削加工表面出现一些微观
尺度的纹理和纹路。
这是由于振动磨粒引起的磨粒撞击和切削过程中的边缘效应导致的。
这种情况下，振动磨粒的应用会降低切削表面的光洁度和平整度。
因此，在实际操作中，需要根据具体的加工要求和目标合理选择振动磨粒的参数和参数范围。
除了切削表面的形貌变化，振动磨粒还可能对材料的力学性能和化学性能产生
影响。
例如，振动磨粒可以引起工件表面的冷焊效应，使得金属材料的表面硬度和强度得到提高。
同时，振动磨粒还会改变金属表面的化学反应动力学，从而影响工件的表面质量和性能。
总的来说，振动磨粒是一种有效的金属切削加工技术，可以显著改善切削表面
的形貌和质量。
然而，在实际应用中，需要充分考虑成本、效率和加工要求等因素，合理选择和控制振动磨粒的参数和加工过程。
此外，还需要进一步研究和探索振动磨粒对金属切削加工的影响机制和作用规律，为实际生产提供更可靠的技术支持和指导。