車床的震動(dòng)及預(yù)防措施
評(píng)論： 更新日期：2013年11月19日
1 振動(dòng)
車削加工過(guò)程中，工件和刀具之間常常發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，破壞和干擾了正常的切削加工，是一種極其有害的現(xiàn)象。當(dāng)車床發(fā)生震動(dòng)時(shí)，工件表面質(zhì)量惡化，產(chǎn)生明顯的表面振紋，工件的粗糙度增大，這時(shí)必須降低切削用量，使車床的工作效率大大降低。強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，會(huì)時(shí)車床產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使切削加工過(guò)程無(wú)法進(jìn)行下去。由于振動(dòng)，將使車床和刀具磨損加劇，從而縮短車床和刀具的使用壽命；振動(dòng)并伴隨有噪音，危害工人身心健康，使工作環(huán)境惡化。車床振動(dòng)可公為自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和自系振動(dòng)，據(jù)測(cè)算，這三類振動(dòng)分別5%，30%，65%。
當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)的平衡被破壞，彈性力來(lái)維持系統(tǒng)的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)(如圖1)，在外界周期性干擾力持續(xù)作用下，被迫產(chǎn)生的振動(dòng)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)(如圖2)，由振動(dòng)過(guò)程本身引起切削力周期性變化，又由這個(gè)周期性變化的切削力反過(guò)來(lái)加強(qiáng)和維持的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)(如圖3)。?
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圖1 圖2
圖3
2 車床振動(dòng)的振源
尋找振動(dòng)的來(lái)源，并加以排除或限制，是有效控制振動(dòng)的途徑。振源來(lái)自車床內(nèi)部的，稱為機(jī)內(nèi)振源；來(lái)自車床外部的，稱為機(jī)外振源。
由于自由振動(dòng)是由切削力的突然變化或其它外力沖擊引起的，可快速衰減，對(duì)車床加工過(guò)程影響非常小，可以忽略不計(jì)。
強(qiáng)迫振動(dòng)的振源
機(jī)內(nèi)振源：車床上各個(gè)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不平衡及電磁力不平衡引起的振動(dòng)；機(jī)床回轉(zhuǎn)零件的不平衡，如皮帶輪、卡盤、刀盤和工件不平衡引起的振動(dòng)；運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程中引起的振動(dòng)，如變速操縱機(jī)機(jī)構(gòu)中的齒輪嚙合時(shí)的沖擊力，卸荷帶輪把徑向載荷卸給箱體時(shí)的振動(dòng)，三角皮帶的厚度不均勻，皮帶輪質(zhì)量偏心，雙向多片摩擦離合器，滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承尺寸及形位誤差引起的振動(dòng)；往復(fù)部件運(yùn)動(dòng)的慣性力，如離和器控制箱體的正反轉(zhuǎn)引起的慣性力振動(dòng)；切削時(shí)的沖擊振動(dòng)，如切削帶有鍵槽的工件表面時(shí)循環(huán)沖擊載荷引起的振動(dòng)；車床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)。
機(jī)外振源：其它機(jī)床、鍛壓設(shè)備、火車、汽車等通過(guò)地基傳給車床的振動(dòng)。
自激振動(dòng)的振源
引起自激振動(dòng)的振源主要有車削時(shí)切削量過(guò)大、主切削力的方向、車刀的幾何角度的選擇不當(dāng)?shù)取?/div>
3 振源分析
1）查找車床振動(dòng)振源的框圖，見圖4。
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圖4 查找車床振動(dòng)振源的框圖
2）車床主軸箱內(nèi)振源分析
一方面主軸箱中齒輪、軸承等零部件設(shè)計(jì)、制造及裝配過(guò)程中存在某些不足之處，另一方面長(zhǎng)期工作過(guò)程中使得某些零件失效，導(dǎo)致主軸箱在工作過(guò)程中產(chǎn)生了振動(dòng)。齒輪在嚙合時(shí)引起沖擊產(chǎn)生頻率為嚙合頻率的振動(dòng)，主軸安裝偏心所引起周期性振動(dòng)；軸承的損傷所引起周期性沖擊或者激發(fā)自身的各個(gè)元件以固有頻率振動(dòng)；以及其它因素所引起的振動(dòng)?，F(xiàn)以CA6140車床為例。對(duì)CA6140主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的回轉(zhuǎn)頻率和齒輪嚙合頻率進(jìn)行計(jì)算和實(shí)際測(cè)量(計(jì)算過(guò)程從略)。由于主軸轉(zhuǎn)速檔位較多，故僅選取主軸轉(zhuǎn)速為200rpm時(shí)計(jì)算主軸箱內(nèi)各軸的回轉(zhuǎn)頻率和齒輪嚙合頻率，計(jì)算結(jié)論數(shù)據(jù)如表1所示；主軸前端D3182121雙列向心短圓柱滾子軸的有關(guān)元件脈動(dòng)頻率計(jì)算結(jié)論數(shù)據(jù)如表2所示。
