普通車床精車外圓表面出現(xiàn)“視角波紋”的原因分析

1、普通車床精車外圓表面出現(xiàn)“視角波紋”的原因分析【摘 要】 對(duì)普通車床精車外圓表面出現(xiàn)“視角波紋“的原因進(jìn)行了分析?！娟P(guān)鍵詞】 普通車床 外圓車削 視角波紋1 “視角波紋”現(xiàn)象的概述 一般來(lái)說(shuō)，車床精車外圓表面后的粗糙度達(dá)到了國(guó)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(zhǎng)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(cè)儀器檢測(cè)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

2、幾種： （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。 （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)12mm 寬的一圈圈排列有序，猶如燈心絨布狀的條紋，見圖2。 （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。 （4） 跳紋車床精車后工件外圓表面在光線反射下，無(wú)明顯規(guī)律、間斷性地出現(xiàn) 46mm長(zhǎng)的細(xì)而發(fā)亮的短刀紋，見圖4。2 “視角波紋”的產(chǎn)生原因2.1 產(chǎn)生“竹節(jié)紋”的成因 使用時(shí)間較長(zhǎng)的舊車床，出現(xiàn)的頻率較高。對(duì)竹節(jié)的紋絡(luò)進(jìn)行測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)

3、其波紋的寬度基本相等，而且這個(gè)寬度與床身齒條的齒距基本接近（見圖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(duì)于齒條的位置精度等，都可能影響到齒輪軸 2與齒條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(huì)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(huì)很快磨損變大。經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)齒輪軸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

4、接影響它在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)性，是導(dǎo)致“竹節(jié)紋”的主要原因。 由于齒輪軸與支撐套的配合間隙偏大（見圖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(guò)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(huì)在從一個(gè)齒到另一齒的嚙合過(guò)程中重復(fù)地出現(xiàn)，周期性地影響著嚙合傳動(dòng)的平穩(wěn)性，從而使床鞍系統(tǒng)沿導(dǎo)軌方向的運(yùn)動(dòng)處于交變的振動(dòng)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(wú)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(zhǎng)時(shí)間的磨損，使配合間隙增大，就會(huì)導(dǎo)致竹節(jié)波紋的產(chǎn)生。2.2 產(chǎn)生“燈心絨紋”的成因 對(duì)于光杠是用六方杠傳動(dòng)

5、的車床說(shuō)來(lái)，根據(jù)“燈心絨紋”的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)觀察、試驗(yàn)和分析發(fā)現(xiàn)：絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有螺母和托架作為中間支撐，比較平穩(wěn)（見圖7）。光杠雖有六方套支撐，但其細(xì)長(zhǎng)、易彎曲，再加上轉(zhuǎn)動(dòng)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），轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的彎曲光杠與六方套的受力點(diǎn)會(huì)隨著光杠的彎曲而隨機(jī)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(dòng)受力點(diǎn)的跳動(dòng)會(huì)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(dòng)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

6、觸摸時(shí)會(huì)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。2.3 產(chǎn)生“螺旋紋”的成因 “螺旋紋”的產(chǎn)生原因，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和分析，往往是由于主傳動(dòng)中某一不平衡回轉(zhuǎn)件形成振源所引起的振動(dòng)。例如，床頭箱輸入軸 I上皮帶輪的不平衡。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(huì)形成以I軸回轉(zhuǎn)頻率為振源的振動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)生“螺旋紋”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。2.4 產(chǎn)生“跳紋”的成因 車床主軸若是滾動(dòng)軸承支撐，該軸承內(nèi)的每個(gè)滾 柱（或滾珠）直徑的一致性狀態(tài)，將對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸的平穩(wěn)性產(chǎn)生很大的影響。我們將出現(xiàn)“跳紋”的

7、主軸前軸承拆開，對(duì)每個(gè)滾柱（或滾珠）直徑進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：凡是造成跳紋的車床，其軸承滾動(dòng)體（滾珠或滾柱）直徑的一致性都不合格。由于幾個(gè)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(huì)產(chǎn)生微弱的振動(dòng)，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(duì)車床的加工精度影響很大。3 結(jié)束語(yǔ) 一般來(lái)說(shuō)，車床在傳動(dòng)和切削過(guò)程中如果發(fā)生振動(dòng)，就會(huì)在加工零件的表面上留下痕跡。這種振動(dòng)分為兩種：一種是自激振動(dòng)；另一種是受迫振動(dòng)。 自激振動(dòng)是物體沒有受到振動(dòng)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(dòng)，其產(chǎn)生原因有：（1）排除切屑時(shí)，切屑與刀具、刀具與工

8、件的摩擦力變動(dòng)；（2）切削層的硬度不均；（3） 刀具的安裝剛性差（如刀桿尺寸大小或伸出太長(zhǎng)）；（4）工件剛性差。 積屑瘤的時(shí)生時(shí)滅，使切削過(guò)程中刀具前角及切削橫截面積變動(dòng)。 受迫振動(dòng)是物體受到外力作用而產(chǎn)生的振動(dòng)，其產(chǎn)生原因有：（1）由斷續(xù)切削所引起；（2）由不平衡轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量而引起；（3）由機(jī)床部件的松動(dòng)或傳動(dòng)零件工作表面制造不精確而引起；（4）由機(jī)床周圍其它設(shè)備的振動(dòng)而引起。 本文所敘述的幾種“視角波紋”都是由于車床的傳動(dòng)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迫振動(dòng)而造成的。這些“視角波紋”雖在常規(guī)檢測(cè)時(shí)都符合制造標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是如果出現(xiàn)“視角波紋”顧客就會(huì)不滿意（達(dá) 不到顧客標(biāo)準(zhǔn)）。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中企業(yè)應(yīng)該深入研究和把握“顧