數（shù）控銑床（chuáng）主（zhǔ）軸噪聲故障維修方法

在很多數控銑床中，由於主軸的變速係（xì）統仍采用若幹傳動軸、齒輪和（hé）軸承（chéng），因此在工作中不可避免地要產生振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲。而數控（kòng）銑床主傳動（dòng）係統的變速是在機床不停（tíng）止工作的狀態（tài）下，由計算機控製完成的，因此它比普通機床產生的噪聲更為連續，更具有（yǒu）代表性。

一、主（zhǔ）軸噪聲故（gù）障分析

在很多數控銑床（chuáng）中（zhōng），由於主軸（zhóu）的（de）變速係統仍采用（yòng）若（ruò）幹（gàn）傳動軸、齒（chǐ）輪和軸承，因此在工作中不（bú）可避（bì）免地要產生振（zhèn）動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪（zào）聲。而數控銑床主（zhǔ）傳動係（xì）統（tǒng）的變速是在機床不停止工作（zuò）的狀（zhuàng）態下，由（yóu）計算機控（kòng）製（zhì）完成的，因此它比普通機床產生的噪聲更為連續，更（gèng）具有代表性。

某數（shù）控銑床，在初次使用時（shí）噪聲就較大，並且（qiě）噪聲聲源主要來自主傳動係統，隨（suí）著使用時間的延長噪聲越來越大，用聲級計在主軸2000r/min的轉速下，測得噪聲為85.2dB。

故障檢查與分析

機（jī）械係統受到外界任何的激振力，係統就（jiù）會因對此激振力產生響應而出現振動。這個振動能量在整（zhěng）個係統中（zhōng）傳播，當傳播到輻射表麵，這個能量就轉換成壓力波，經空氣再（zài）傳出去（qù），即聲輻射。因此，激（jī）發響應、係統內（nèi）部傳遞及（jí）聲輻射這三個步驟就是振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲的形成過程。

數控銑床的（de）主傳動係統土作時，正是由於齒輪、軸承（chéng）等零部件經過（guò）激發響應，並在（zài）係統內部傳遞和輻射而出現了噪聲，且這些部件又由（yóu）於出現了異常情況，使激振力加大從而使（shǐ）噪（zào）聲增大。

（1）齒輪噪聲分析。數控銑床的（de）主傳動係統主要是（shì）靠齒輪來完成變速和傳動的因此，齒輪的齧合傳（chuán）動是主要（yào）噪聲源之一。

機床主傳動係統（tǒng）中齒（chǐ）輪在運轉（zhuǎn）中產生的噪聲主要有：

①齒（chǐ）輪在齧合中，齒與齒之間出現連續衝擊而使齒輪在齧合頻（pín）率下產生受迫振動並帶來衝（chōng）擊噪聲。

②因齒輪受到外界（jiè）激振力的作用而產生齒（chǐ）輪固有頻率的瞬態自由振動並帶來噪聲。

③因齒輪與傳動軸及軸承的裝配出現偏心而引起旋（xuán）轉不平衡慣性力，由此產生了與轉速相（xiàng）一（yī）致的低頻（pín）振動。隨著（zhe）軸的旋轉，每轉一（yī）次發出一次共鳴噪（zào）聲。

④因齒與齒之間的摩擦導致齒輪產生的自（zì）激振（zhèn）動（dòng）並帶來摩擦噪聲。如果齒麵（miàn）凸凹不（bú）平，會引起快速周期性的衝擊噪聲。

（2）軸承噪聲分析。該數控（kòng）銑床的主軸變速係統共有滾動軸承（chéng）38個。軸承與軸頸及支承孔的裝（zhuāng）配、預緊力、同心度、潤滑條件以及作用在軸承上負荷的大小、徑向（xiàng）間隙等都對噪聲有很大影響。而（ér）且軸承本身的製造偏差，在很大程度上決定了軸承的噪聲。滾動軸承最易產生變形的部位就是（shì）其內外環。內外環在外部因素和自身精度的影響下，有可能產生搖擺振動、軸向振動、徑向振動、軸承環（huán）本身的徑向振動和軸向彎曲（qǔ）振動。

與齒輪同理，軸承（chéng）的轉速越高，回轉基（jī）頻就越大，噪（zào）聲也就隨之增大軸承滾動體內外環（huán）各自的精度如果不高，將成為影響（xiǎng）軸承（chéng）噪（zào）聲（shēng）的（de）主（zhǔ）要因素（sù）滾動體或軸承的內外環上凹陷點很多，在頻譜上表現（xiàn）出這些頻率的（de）高次諧波，引起（qǐ）的噪聲也（yě）就越高。

二、主軸噪聲故（gù）障處理

1.齒輪（lún）噪聲（shēng）控（kòng）製

由於齒輪噪聲的產生是多因素引起的，其中有些因素是齒輪設計參數決定的針對（duì）故（gù）障（zhàng）銑床出現的主（zhǔ）軸運動係統（tǒng）齒輪噪聲的特點，在不改變原設計（jì）的基礎上，在原有齒輪上進（jìn）行修理（lǐ）和改進，以減少噪聲。

（1）齒頂修緣。由於齒形誤差和齒距的影響，在輪（lún）齒承載產生了彈（dàn）性變形後，造成齒輪齧合時瞬時頂撞和衝擊。因此，為了減少齒輪在齧合時由於齒頂凹凸而造（zào）成的齧合衝擊，可進行齒頂修緣。齒頂修緣的目的是校正齒（chǐ）的彎曲變形和補償齒輪誤差，從而降低齒輪噪聲。修緣量（liàng）取決於齒距誤差和承載後齒輪的彎曲（qǔ）變形量，以及彎曲方向等。修緣時主要針對該（gāi）機床齧合頻率（lǜ）最（zuì）高的那幾對齒輪和這些齒輪在模數為3、4、5mm時（shí）所采取的不同修緣量（liàng）。在修緣時一定要注意修（xiū）緣量的控（kòng）製，並采取重複試驗的方（fāng）法，以免修（xiū）緣量過大而破壞有效的工作齒廓，或修緣量過小起不到修緣的作用齒（chǐ）形修緣時，可根據這幾對齒輪的（de）具體（tǐ）情況隻修齒頂或隻修齒根，隻（zhī）有在單獨修齒頂或修齒根達不到良好效果時，齒頂和齒根才共同修修緣量的徑向和軸向值可分配給一個齒輪，也可根據情況分配給兩個（gè）齒輪。

（2）控製齒形誤差。齒形誤差是由多種因素（sù）造成的，觀察故障銑床傳動係統中的齒輪，發現齒（chǐ）形誤差主要是在加工過程中出現的（de），其（qí）次是因長期運（yùn）行條件（jiàn）不好所致（zhì）。齒形誤差在齒輪齧合時出現的噪聲比較常見。一（yī）般情況下，齒形誤差越大出現的（de）噪聲也就越大。對於中凹（āo）齒形，輪齒在一次齧合中受到兩次衝擊，噪聲很大（dà），並且齒形越凹噪聲就越大。因此將齒輪輪齒修形，使之適當呈中凸形，以達到降低噪聲的目的。

（3）控製齧合齒輪中（zhōng）心距的改變。齧合齒輪實（shí）際中心距的變（biàn）化將引起壓力角的改變，如果（guǒ）齧（niè）合齒（chǐ）輪的中心距出現周期（qī）性變化，那麽（me）也將使壓力角發生周期性變化，噪聲也會周期性增大。對齧合中（zhōng）心距的分析表明，當（dāng）中心距偏大時噪聲影響並不明顯，而中心距偏小時噪聲就明顯增大在（zài）控（kòng）製齧合齒輪的中心距時，對齒輪的外徑、傳（chuán）動軸的變（biàn）形、傳動軸與齒輪和軸承的配合都應控製在理想狀態（tài）。這樣可盡（jìn）可能消除由於齧合中（zhōng）心（xīn）距的改變而出現的噪聲。

（4）注意潤滑油（yóu）對（duì）控製噪聲的（de）作用。潤（rùn）滑油在潤滑和冷卻的同時，還起一定的阻尼作用，噪聲隨油量和黏（nián）度的增加而變小。若能在齒麵上維持一定的油（yóu）膜厚度，就能防（fáng）止齧合齒（chǐ）麵直接接觸，可衰減振（zhèn）動能量，從而降低噪聲，所以用黏（nián）度大的油對減少噪聲（shēng）有利（lì）。該故（gù）障銑床的主傳動係統采用的是飛（fēi）濺潤滑，而飛濺潤滑會增加油的擾動噪聲。實際仁齒輪（lún）潤滑需油量很少，其主要（yào）目的是為了形成壓力（lì）油膜，以利於潤滑。實驗證明，齒輪潤滑以齧入側給油（yóu）最佳。這（zhè）樣，既起到了冷卻作（zuò）用，又在進入齧合區前（qián），在齒麵上形成了油膜。如果（guǒ）能（néng）控製濺起的油少量進入齧合區，降（jiàng）噪效果更（gèng）佳。據此，將各個油管重新布（bù）置，使潤滑油（yóu）按理想（xiǎng）狀態濺入每（měi）對齒輪，以控製由於潤滑不利而產生的噪聲（shēng）。

2.軸承（chéng）噪聲控製

（1）控製內（nèi）外環質量。故障銑床的主傳動係統中，所有軸承都是內環轉動，外環固定。這時內環如出現徑向偏擺就會引起旋轉時的不平衡（héng），從而出現振動噪聲。如果軸承的外環，配（pèi）合孔（kǒng）形狀和位置公差（chà）都不好時，就（jiù）會出現徑向擺動，這樣就破壞了軸承部件的同心度。如果內環與外環端麵的側向出現較大（dà）跳動，還（hái）會導致軸承內環相對於外環發生歪斜。軸承的（de）精度越高，上述的偏擺量就越小（xiǎo），出現的噪聲也就越小（xiǎo）。除控製軸承內外環幾何形狀偏差外，還應（yīng）控製內外環（huán）滾（gǔn）道的（de）波紋度，降低表麵粗糙度（dù），嚴格控製在裝配過程（chéng）中滾道的表麵磕傷和（hé）劃傷，否則不可能降低軸承的振動噪聲。經觀察發現，滾道的波紋度為密波或疏波（bō）時，滾動體在滾動時的（de）接觸點顯然（rán）不同，由此引起的振動頻率相差很大。

（2）控製軸承與孔和軸的配合精度。該故障銑床的主傳動係統中，軸承與軸和孔的配合，應保證軸承（chéng）有必要的徑（jìng）向（xiàng）間隙。徑向工作間隙（xì）的最佳數值，是由內環在軸上和外環在孔中的配合，以及在運動狀態下內環和外環所產生的溫差（chà）所決（jué）定的。因此（cǐ）軸承中初始間隙的選擇對控製軸承的噪（zào）聲具（jù）有重要意義。過大（dà）的徑（jìng）向間隙會導致低頻部分的噪聲增加，而較小（xiǎo）的徑向間隙（xì）又會引（yǐn）起高頻部分的噪聲增加。一般間隙控製在0.01mm時最佳（jiā）。外（wài）環（huán）在孔中（zhōng）的配合形式會影響噪聲的（de）傳播。較緊的配合會提高傳（chuán）聲性，從（cóng）而使噪聲加大。過（guò）緊的配合，會迫使滾（gǔn）道變形，從而加大軸承滾（gǔn）道的形狀誤差，使徑向（xiàng）間隙減小，也導致噪聲的增加。軸承外環過鬆的配合（hé）同樣會引起（qǐ）較大（dà）噪（zào）聲。隻有鬆緊適當的配合可使軸頸與孔接（jiē）觸處的油膜（mó）對外環振動產生（shēng）阻尼，從而（ér）降低噪聲。另外，配合部位的形位公差和表麵粗糙度，應符（fú）合所選軸承精度等級的要求。如果軸承很緊地安裝在加工不準確的軸上，那麽軸的誤差就會傳遞給（gěi）軸承內環（huán）滾道，並以較高的波紋（wén）度形式表現出來，噪聲（shēng）也（yě）就隨之增大。