車工技師論文

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車床的振動及控制

1振動

車削加工過程中，工件和刀具之間常常發(fā)生強烈的振動，破壞和干擾了正常的切削加工，是一種極其有害的現(xiàn)象。當車床發(fā)生震動時，工件表面質量惡化，產(chǎn)生明顯的表面振紋，工件的粗糙度增大，這時必須降低切削用量，使車床的工作效率大大降低。強烈振動時，會時車床產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使切削加工過程無法進行下去。由于振動，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。車床振動可公為自由振動、強迫振動和自系振動，據(jù)測算，這三類振動分別5%，30%，65%。

當振動系統(tǒng)的平衡被破壞，彈性力來維持系統(tǒng)的振動，稱為自由振動(如圖1)，在外界周期性干擾力持續(xù)作用下，被迫產(chǎn)生的振動稱為強迫振動(如圖2)，由振動過程本身引起切削力周期性變化，又由這個周期性變化的切削力反過來加強和維持的振動稱為自激振動(如圖3)。

圖1圖2

圖3

2車床振動的振源

尋找振動的來源，并加以排除或限制，是有效控制振動的途徑。振源來自車床內部的，稱為機內振源；來自車床外部的，稱為機外振源。

第1頁共4頁由于自由振動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，對車床加工過程影響非常小，可以忽略不計。

強迫振動的振源

機內振源：車床上各個電動機的振動，包括電動機轉子旋轉不平衡及電磁力不平衡引起的振動；機床回轉零件的不平衡，如皮帶輪、卡盤、刀盤和工件不平衡引起的振動；運動傳遞過程中引起的振動，如變速操縱機機構中的齒輪嚙合時的沖擊力，卸荷帶輪把徑向載荷卸給箱體時的振動，三角皮帶的厚度不均勻，皮帶輪質量偏心，雙向多片摩擦離合器，滑動軸承和滾動軸承尺寸及形位誤差引起的振動；往復部件運動的慣性力，如離和器控制箱體的正反轉引起的慣性力振動；切削時的沖擊振動，如切削帶有鍵槽的工件表面時循環(huán)沖擊載荷引起的振動；車床液壓傳動系統(tǒng)的壓力脈動。機外振源：其它機床、鍛壓設備、火車、汽車等通過地基傳給車床的振動。

自激振動的振源

引起自激振動的振源主要有車削時切削量過大、主切削力的方向、車刀的幾何角度的選擇不當?shù)取?振源分析

1）查找車床振動振源的框圖，見圖4。

圖4查找車床振動振源的框圖2）車床主軸箱內振源分析

第2頁共4頁一方面主軸箱中齒輪、軸承等零部件設計、制造及裝配過程中存在某些不足之處，另一方面長期工作過程中使得某些零件失效，導致主軸箱在工作過程中產(chǎn)生了振動。齒輪在嚙合時引起沖擊產(chǎn)生頻率為嚙合頻率的振動，主軸安裝偏心所引起周期性振動；軸承的損傷所引起周期性沖擊或者激發(fā)自身的各個元件以固有頻率振動；以及其它因素所引起的振動。現(xiàn)以CA6140車床為例。對CA6140主軸箱傳動系統(tǒng)中軸的回轉頻率和齒輪嚙合頻率進行計算和實際測量(計算過程從略)。由于主軸轉速檔位較多，故僅選取主軸轉速為200rpm時計算主軸箱內各軸的回轉頻率和齒輪嚙合頻率，計算結論數(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元件脈動頻率計算結論數(shù)據(jù)如表2所示。

表1

回轉軸號Ⅰ理論頻率(HZ)回轉頻率fⅠ=13嚙合頻率f56=760f38=730實際頻率(HZ)回轉頻率fⅠ=14.15嚙合頻率f56=792f38=792fⅡ=20.8f22=423f58=423f22=459f50=364.5fⅢ=7.9f50=364.5f50=364.5f50=395f51=371.8fⅣ=7.9f50=395f50=371.8f51=403.8f50=403.8fⅤ=8f26=193.3f26=210fⅥ=3.6f58=210ⅡfⅡ=19ⅢfⅢ=7.29ⅣfⅣ=7.29ⅤfⅤ=7.44ⅥfⅥ=3.333f58=193.3表2

內圈滾道波度滾珠通過內圈的頻率外圈的頻率滾珠自轉頻率172.8HZ60.5HZ47.5HZ29.4HZ

3）數(shù)據(jù)分析

第3頁共4頁經(jīng)過大量實踐分析對比，發(fā)現(xiàn)主軸箱內頻率為f=173HZ、f=790HZ對切削力影響很大，f=173HZ頻率的振動主要是通過工件直接傳輸給刀架的，而f=790HZ一部分能量通過車床床身傳遞給刀架，一部分能量通過工件傳遞給刀架。

進一步對f=173HZ，f=790HZ頻率所產(chǎn)生振動原因進行分析=計算并與表1、表2對比。得出如下結果：f=173HZ是由主軸前端的雙列向心短圓柱滾子軸承的內圈滾道表面粗糙度很大所引起的，f=790HZ為軸承上齒輪(Z=56)的嚙合頻率，由摩擦片離合器在嚙合處剛性不足造成齒輪嚙合時不平穩(wěn)所引起的。

通過以上分析可知，在切削過程中，f=173HZ和f=790HZ振動頻率對切削力影響很大。f=173HZ是由主軸前端的雙列向心短圓柱滾子軸承所引起的；f=790HZ是由軸承上的齒輪嚙合時不平穩(wěn)所引起的。4車床振動的控制1）對強迫振動的控制

將振源與車床隔離。設置隔振裝置，將振源所產(chǎn)生的振動由隔振裝置大部分吸收，減少振源對車削加工的干擾。挖防振溝，將車床安置在防振地基上，設置彈簧或橡皮墊減少振動。

減少激振力。如精確平衡回轉零部件，將電動機轉子、皮帶輪和卡盤作靜平衡和動平衡試驗，提高軸承裝配精度。

提高車床傳動的制造精度。如將變速操縱機構中齒輪嚙合的制造精度提高，可以減少因齒輪嚙合傳動而引起的振動。

提高工藝系統(tǒng)的剛度及阻尼。車床系統(tǒng)剛度增加，對振動的抵抗能力提高，亦可減少振動。調節(jié)系統(tǒng)的固有頻率，避免共振現(xiàn)象發(fā)生。采用減振器和阻尼器。2）對自激振動的控制

合理選擇與切削有關的系數(shù)；合理選擇車刀的幾何參數(shù)；合理安排刀尖高低、潤滑；提高工藝系統(tǒng)的抗振性。

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國家職業(yè)資格證書考核評定申請表

技師（二級）/高級技師（一級）

姓名葉永固

工作單位宜賓三原煙葉復烤有限公司現(xiàn)職業(yè)資格等級車工高級申報職業(yè)資格等級車工技師

四川省職業(yè)技能鑒定指導中心制

201*年11月7日

目錄

一、啃刀現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及解決措施（第一頁）二、亂扣的處理方法三、提高螺距精度的途徑四、中徑精度的測量及控制方法五、螺紋表面粗糙度的控制

2

（第二頁）（第三頁）（第四頁）（第四頁）

車削螺紋時常見故障及解決方法

姓名：葉永固

單位：宜賓三原煙葉復烤有限公司

摘要：車削螺紋時產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設備的原因，

也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

關鍵詞：車床、螺紋、螺母、方法。

螺紋是在圓柱工件表面上，沿著螺旋線所形成的，具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。在機械制造業(yè)中，帶螺紋的零件應用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標準螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴格的運動關系：即主軸每轉一轉(即工件轉一轉)，刀具應均勻地移動一個(工件的)導程的距離。它們的運動關系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉動，主軸的運動經(jīng)掛輪傳到進給箱；由進給箱經(jīng)變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠；由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動刀架作直線移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸的帶動來實現(xiàn)的，從而保證了工件和刀具之間嚴格的運動關系。

在實際車削螺紋時，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運動，在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引起車削螺紋時產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時應及時加以解決。車削螺紋時常見故障及解決方法如下：

一、啃刀現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及解決措施：

故障分析：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。解決方法：

1、車刀安裝得過高或過低：過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現(xiàn)象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現(xiàn)啃刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位比工件的中心高出1％D左右(D表示被加工工件直徑)。

2、工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產(chǎn)生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現(xiàn)啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

3、車刀磨損過大：引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。此時應對車刀加以修磨。二、亂扣的處理方法：

故障分析：原因是當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數(shù)轉而造成的。解決方法：

1、當車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時：如果在退刀時，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位，那么，再次閉合開合

螺母時，就會發(fā)生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內，以致出現(xiàn)亂扣。解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結束時，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再進行第二次行程，這樣往復過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會出現(xiàn)亂扣。2、對于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數(shù)的螺紋：工件和絲杠都在旋轉，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉過一轉，才能重新合上開合螺母，這樣當絲杠轉過一轉時，工件轉了整數(shù)倍，車刀就能進入前一刀車出的螺旋槽內，就不會出現(xiàn)亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動退刀。這樣退刀快，有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度，同時絲杠也較安全。三、提高螺距精度的途徑：

故障分析：螺紋全長或局部上不正確，螺紋全長上螺距不均勻或螺紋上出現(xiàn)竹節(jié)紋。解決方法：

1、螺紋全長上不正確：原因是掛輪搭配不當或進給箱手柄位不對，可重新檢查進給箱手柄位或驗算掛輪。

2、局部不正確：原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復。

3、螺紋全長上螺距不均勻：原因是：絲杠的軸向竄動、主軸的軸向竄動、溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良、溜板箱燕尾導軌磨損而造成開合螺母閉合時不穩(wěn)定、掛輪間隙過大等。通過

檢測：如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調整圓螺母進行調整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。如果是主軸軸向竄動引起的，可調整主軸后調整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調整開合螺母間隙。如果是燕尾導軌磨損，可配制燕尾導軌及鑲條，以達到正確的配合要求。如果是掛輪間隙過大，可采用重新調整掛輪間隙。

4、出現(xiàn)竹節(jié)紋：原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動有周期性誤差引起的，如掛輪箱內的齒輪，進給箱內齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉中心低，從而引起絲杠旋轉周期性不均勻，帶動刀具移動的周期性不均勻，導致竹節(jié)紋的出現(xiàn)，可以修換有誤差或磨損的齒輪。四、中徑精度的測量及控制方法：

故障分析：原因是吃刀太大，刻度盤不準，而又未及時測量所造成。

解決方法：精車時要詳細檢查刻度盤是否松動，精車余量要適當，車刀刃口要鋒利，要及時測量。五、螺紋表面粗糙度的控制：

故障分析：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產(chǎn)生振動等造成功。

解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具；選擇適當切削速度和

切削液；調整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導軌的鑲條等，保證各導軌間隙的準確性，防止切削時產(chǎn)生振動。

總之、車削螺紋時產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

作者：葉永固201*年11月7日

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