普通車床精車外圓表面出現(xiàn)

1、普通車床精車外圓表面出現(xiàn)“視角波紋”的原因分析1 1 “視角波紋”現(xiàn)象的概述一般來說，車床精車外圓表面后的粗糙度達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，留下的刀紋應(yīng)是均 勻的，不應(yīng)有明顯的不規(guī)則波紋。 但在長期的制造和維修中發(fā)現(xiàn)，許多車床精車外圓表面后出現(xiàn)有明顯規(guī)律的刀紋，并且當(dāng)用高轉(zhuǎn)速、小走刀量、尖刀車削時(shí)這種刀紋更加明顯。本文中將車床精車外圓后， 表面刀紋經(jīng)光線反射視覺能看到的、用常規(guī)粗糙度檢測儀器檢測仍符合機(jī)床驗(yàn)收粗糙度標(biāo)準(zhǔn)要求的、有一定的規(guī)律性排列的各類不正常刀紋統(tǒng)稱作“視角波紋”，并以刀紋規(guī)律，分為以下幾種：(1)(1) 竹節(jié)紋車床精車外圓后，工件表面刀紋在光線反射下，每隔相等的軸向距離便出現(xiàn)一圈明暗

2、程度與整體不同的紋絡(luò)，猶如竹節(jié)般等距分布在外圓表面，見圖1 1。(2)(2) 燈心絨紋車床精車外圓表面后，工件在光線反射下，呈現(xiàn) 12mm12mm 寬的一圈圈排列有序，猶如燈心絨布狀的條紋，見圖2 2。圖竹 H H 紋 F F 意圖 掏 2 2燈芯絨紋小意 I I 細(xì)(3)(3)螺旋紋車床精車后工件外圓表面在光線反射下，顯現(xiàn)螺紋狀包絡(luò)于外圓表面 的條紋，見圖 3 3。(4)(4)跳紋一一車床精車后工件外圓表面在光線反射下，無明顯規(guī)律、間斷性地出現(xiàn) 46mm46mm 長的細(xì)而發(fā)亮的短刀紋，見圖 4 4。圖 3 3 螺艇紋示意昭圖跳紋示意圖2 2 “視角波紋”的產(chǎn)生原因2.12.1 產(chǎn)生“竹節(jié)紋”

3、的成因使用時(shí)間較長的舊車床，出現(xiàn)的頻率較高。對竹節(jié)的紋絡(luò)進(jìn)行測量后，發(fā)現(xiàn)其波紋的寬度基本相等，而且這個寬度與床身齒條的齒距基本接近(見圖5),5),其相關(guān)原因可能是：齒條本身的加工精度、齒條與床身導(dǎo)軌面的位置精度、溜板箱上與齒條嚙合的齒輪軸的加工精度、齒輪軸與溜板箱孔的配合精度、溜板箱與床鞍連接后齒輪軸相對于齒條的位置精度等， 都可能影響到齒輪軸 2 2 與齒條 1 1 嚙合時(shí)的工作平穩(wěn)性。若因以上原因產(chǎn)生“竹節(jié)紋”，則新機(jī)床也會產(chǎn)生竹節(jié)紋。若因溜板箱齒輪軸齒輪與齒 條的嚙合間隙大，使重疊系數(shù)變小而發(fā)生“竹節(jié)紋”，而用了一段時(shí)間的機(jī)床此處間隙也不會很快磨損變大。 經(jīng)過分析和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)齒輪軸

4、的輪齒直接與齒條嚙合，齒輪軸是懸臂軸，支撐套與齒輪軸的配合間隙，尤其是離齒輪軸齒部近的支撐點(diǎn)直接影響它在運(yùn)動過程中 的平穩(wěn)性，是導(dǎo)致“竹節(jié)紋”的主要原因。i i - - I Iijij 條+ 2 2 I I 肯貌軸* a a 一戈獐套* I I - -.止宙宜 e e -間隙日-海搶軸4 4 - - 板祐心-蝸桿弱惟圖 6 6 齒輪軸與更探意的由于齒輪軸與支撐套的配合間隙偏大（見圖 6 6），齒輪軸的幾何軸線偏離其旋轉(zhuǎn)中心線，在齒條與齒輪軸齒部嚙合過程中，懸臂齒輪軸的中心隨著嚙合時(shí)受力情況的變化而產(chǎn)生偏擺 量的變化，就會在從一個齒到另一齒的嚙合過程中重復(fù)地出現(xiàn)，周期性地影響著嚙合傳動的平穩(wěn)性，

5、從而使床鞍系統(tǒng)沿導(dǎo)軌方向的運(yùn)動處于交變的振動狀態(tài)，導(dǎo)致了 “竹節(jié)紋”的發(fā)生。嚴(yán)重時(shí)，明暗相間的紋絡(luò)更加明顯，但用手觸摸時(shí)卻無感覺。這就是舊車床易出現(xiàn)或多出現(xiàn)竹節(jié)紋的原因。因此齒輪軸與支撐套長時(shí)間的磨損，使配合間隙增大，就會導(dǎo)致竹節(jié)波紋的產(chǎn)生。2.22.2 產(chǎn)生“燈心絨紋”的成因?qū)τ诠飧苁怯昧礁軅鲃拥能嚧舱f來，根據(jù)“燈心絨紋”的特點(diǎn)，經(jīng)過觀察、試驗(yàn)和分 析發(fā)現(xiàn)：絲杠轉(zhuǎn)動時(shí)有螺母和托架作為中間支撐，比較平穩(wěn)（見圖7 7）。光杠雖有六方套支撐，但其細(xì)長、易彎曲，再加上轉(zhuǎn)動的離心作用， 光杠與溜板箱上六方套的配合產(chǎn)生間隙（見圖 8 8）, ,轉(zhuǎn)動過程中的彎曲光杠與六方套的受力點(diǎn)會隨著光杠的彎曲而隨機(jī)

6、變化。因此，由 于光杠撇勁和不直，旋轉(zhuǎn)中不斷變化著與六方套的受力點(diǎn)，在光杠每轉(zhuǎn)一圈中，光杠傳動受力點(diǎn)的跳動會造成溜板箱系統(tǒng)的瞬時(shí)速度發(fā)生改變，并隨光杠每轉(zhuǎn)一圈形成一次周期性的變化，從而使床鞍系統(tǒng)沿導(dǎo)軌方向和橫向進(jìn)給方向運(yùn)動的瞬時(shí)速度產(chǎn)生周期性的變化，致使車刀不能保持勻速進(jìn)給，從而產(chǎn)生“燈心絨紋”。嚴(yán)重時(shí)，用手沿軸線方向觸摸時(shí)會有凹凸相間的棱紋感覺。因此將光杠校直后，或光杠與方套間隙較小時(shí)，“燈心絨紋”現(xiàn)象即可消失或減輕。2.32.3 產(chǎn)生“螺旋紋”的成因“螺旋紋”的產(chǎn)生原因，經(jīng)過試驗(yàn)和分析，往往是由于主傳動中某一不平衡回轉(zhuǎn)件形成 振源所引起的振動。例如，床頭箱輸入軸 I I 上皮帶輪的不平衡。

7、皮帶輪的輪轂部分、或摩擦 離合器組件，若有較大的偏心質(zhì)量，就會形成以I I 軸回轉(zhuǎn)頻率為振源的振動。當(dāng)產(chǎn)生“螺旋圖 5 5 宿板箱”動 1 1 坷配瞞:隙圖圖 7 7 統(tǒng)切-光柚、操縱杠發(fā)撐揮截面圖1 1 姓杠六方 i?i?：3 3 援株杠 7 漓 板消海開合螺腎:55 拓架 r?r?-林I I - -六方孔：2 2 光在圖 H H 光白與六方會紋”時(shí)，一般應(yīng)去尋找可能產(chǎn)生振源的有偏心質(zhì)量的零件，采取相應(yīng)措施。2.42.4 產(chǎn)生“跳紋”的成因車床主軸若是滾動軸承支撐，該軸承內(nèi)的每個滾柱（或滾珠）直徑的一致性狀態(tài)，將對高速轉(zhuǎn)動主軸的平穩(wěn)性產(chǎn)生很大的影響。我們將出現(xiàn)“跳紋”的主軸前軸承拆開，對每個

8、滾柱（或滾珠）直徑進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)：凡是造成跳紋的車床，其軸承滾動體（滾珠或滾柱）直 徑的一致性都不合格。由于幾個較大直徑滾柱（或滾珠）支撐在軸承滾道中，使得主軸在高 速旋轉(zhuǎn)時(shí)，就會產(chǎn)生微弱的振動，造成“跳紋”的出現(xiàn)。通常，更換合適軸承后，“跳紋”即可消失。因此，主軸軸承的質(zhì)量好壞，對車床的加工精度影響很大。3 3 結(jié)束語一般來說，車床在傳動和切削過程中如果發(fā)生振動，就會在加工零件的表面上留下痕跡。這種振動分為兩種：一種是自激振動；另一種是受迫振動。自激振動是物體沒有受到振動的外力，是因?yàn)楸旧淼淖枇騼?nèi)應(yīng)力發(fā)生變化所產(chǎn)生的振動，其產(chǎn)生原因有：（1 1）排除切屑時(shí)，切屑與刀具、刀具與工件的摩擦力變動；（2 2）切削層的硬度不均；（3 3）刀具的安裝剛性差（如刀桿尺寸大小或伸出太長）；（4 4）工件剛性差。積屑瘤的時(shí)生時(shí)滅，使切削過程中刀具前角及切削橫截面積變動。受迫振動是物體受到外力作用而產(chǎn)生的振動，其產(chǎn)生原因有：（1 1）由斷續(xù)切削所引起；（2 2）由不平衡轉(zhuǎn)動質(zhì)量而引起；（3 3）由機(jī)床部件的松動或傳動零件工作表面制造不精確而引起；（4 4）由機(jī)床周圍其它設(shè)備的振動而引起。本文所敘述的幾種“視角波紋”都是由于車床的傳動零件或裝配的不精確（或磨損變 化）而引起的。這些波紋的產(chǎn)生實(shí)際上大多是車床本身有受