一、机械加工过程中的强迫振动（一）强迫振动产生的原因（二）强迫振动的特征强迫振动的幅值既与干扰力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关：1）在干扰力源频率不变的情况下，干扰力的幅值越大，强迫振动的幅值将随之增大。2）工艺系统的动态特性对强迫振动的幅值影响极大。3）如果干扰力的频率远离了工艺系统各阶模态的固有频率，则强迫振动响应将处于机床动态响应的衰减区，振动幅值很小；4）当干扰力频率接近工艺系统某一固有频率时，强迫振动的幅值将明显增大；5）若干扰力频率与工艺系统某一固有频率相同，系统将产生共振。如工艺系统阻尼较小，则共振振幅将十分大。二、机械加工中的自激振动（颤振）自激振动产生的原理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。维持自激振动的能量来自电动机，电动机通过动态切削过程把能量输给振动系统，以维持振动运动。与强迫振动相比，自激振动具有以下特征：机械加工中的自激振动是在没有外力（相对于切削过程而言）干扰下所产生的振动运动，这与强迫振动有本质的区别；与自由振动相比，虽然自激振动的频率接近于系统的固有频率，这就是说颤振频率取决于振动系统的固有特性，这与自由振动相似（但不相同），但自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而衰减。二、产生自激振动的条件2．产生自激振动的条件在振出过程中，切削力凡对振动系统作功，振动系统则从切削过程中吸收一部分能量（W振出=W12345），贮存在振动系统中。刀架的振入运动则是在弹性恢复力F弹作用下产生的，振入运动与切削力方向相反，振动系统对切削过程作功，即振动系统要消耗能量（W振入=W54621）。当W振出<W振入时，由于振动系统吸收的能量小于消耗的能量，故不会有自激振动产生，加工系统是稳定的。。当W振出=W振入时，由于在实际机械加工系统中必然存在阻尼，系统在振入过程中为克服阻尼尚需消耗能量W摩阻（振入）。由此可知，在每一个振动周期中，振动系统从外界获得的能量ΔW=W振出-（W振入+W摩阻（振入））若W振出=W振入，则ΔW<0，即振动系统每振动一次，系统便会损失一部分能量。因此，系统也不会有自激振动产生，加工系统仍是稳定的。当W振出>W振入时，加工系统将有持续的自激振动产生，加工系统处于不稳定状态。根据W振出与W振入的差值大小又可分为以下三种情况：1）W振出=W振入+W摩阻（振入），加工系统有稳幅自激振动产生。2）W振出>W振入+W摩阻（振入），加工系统将出现振幅递增的自激振动，待振幅增至一定程度出现新的能量平衡W‘振出=W’振入+W‘摩阻（振入）时，加工系统才会有稳幅自激振动产生。3）W振出<W振入+W摩阻（振入），加工系统将出现振幅递减的自激振动，待振幅减至一定程度出现新的能量平衡W"振出=W"振入+W"摩阻（振入）时，加工系统才会有稳幅自激振动产生。综上所述，加工系统产生自激振动的基本条件为W振出>W振入，在力与位移的关系图中，要求振出过程曲线应在振入过程曲线的上部，如图4-29所示。（三）自激振动的激振机理1．再生原理假定切削过程受到一个瞬时的偶然性扰动，刀具与工件便发生相对振动（自由振动），振动的幅值将因有阻尼存在而逐渐衰减。但此时会在加工表面上留下一段振纹，如图4-31b所示。当工件转过一转后，刀具要在留有振纹的表面上进行切削（图4-31c），切削厚度将发生波动，这就有交变的动态切削力产生。如果切削过程中各种条件的匹配是促进振动的，那么将会进一步发展到图4-31d那样的颤振状态。通常，将这种由于切削厚度变化效应引起的自激振动，称为再生型颤振。在自由正交切削条件下，工件前一转（次）切削所产生的振纹和本转（次）切削产生的振纹完全重叠、此时重叠系数μ=1。在一般加工中，0<μ<1。重叠系数μ反映了再生效应（切削厚度变化效应）的程度，μ越小，就越不容易产生再生型颤振。