數(shù)控刨臺(tái)銑鏜床TQP6511主軸箱噪聲的分析及措施

王 靜 程云龍 王麗潔

（沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)中捷鉆鏜床廠，遼寧沈陽(yáng) 110142）

我廠經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刨臺(tái)銑鏜床TQP6511是與德國(guó)希斯公司合作生產(chǎn)的產(chǎn)品，其主要性能指標(biāo)高，具有節(jié)省工藝裝備、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、提高工作效率以及降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。但用戶反映該機(jī)床的噪聲較高為78 dB，而整機(jī)的噪聲主要來(lái)自于主軸箱。本文就以TQP6511主軸箱為重點(diǎn)，談一下對(duì)主軸箱噪聲的分析及處理。

1 主軸箱噪聲產(chǎn)生的原因分析

主軸箱噪聲的產(chǎn)生因素主要可能來(lái)自于以下幾方面:（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理;（2）箱體精度在加工中能否達(dá)到;（3）齒輪的加工方法能否達(dá)到圖紙要求;（4）裝配方法是否正確合理。

2 具體分析及措施

2.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

圖1所示為該產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)圖，其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)為:

①1軸、2軸的左端軸承為角接觸球軸承，右端為徑向球軸承，齒輪及軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸熱伸長(zhǎng)，如果零件軸向安裝不留有間隙，會(huì)引起軸的徑向彎曲，致使軸承受力產(chǎn)生噪聲，也使齒輪嚙合不正常產(chǎn)生噪聲。間隙值大小可用下式估算:

式中:L為軸的長(zhǎng)度，約為500 mm;α為膨脹系數(shù)，鋼為11×10－6，℃－1;Δt為溫升，機(jī)床溫升要求為25 ℃。

計(jì)算得 ΔL=500×11×10－6×25=0.137 mm

而設(shè)計(jì)給定的間隙值為0.10～0.20 mm，故設(shè)計(jì)合理。

②平衡的影響。在高速情況下，各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡量會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的產(chǎn)生，引起噪聲。故設(shè)計(jì)上對(duì)1、2、3及主軸進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，以保證機(jī)床噪聲的要求。

③傳動(dòng)齒輪精度的高低對(duì)噪聲的大小起決定性作用。在設(shè)計(jì)中，齒輪精度為5級(jí)和6級(jí)，而且齒頂有修緣措施，若基節(jié)誤差與齒形誤差在公差范圍內(nèi)，且有充足的潤(rùn)滑，從而控制機(jī)床的噪聲。

④軸承精度等級(jí)較高為P4及P5級(jí)，滿足要求.⑤主軸箱體孔距公差為±0.015 mm及±0.018 mm，確保齒輪嚙合側(cè)隙的要求。

從以上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析，滿足高精度機(jī)床對(duì)噪聲的要求。

2.2 主軸箱體加工工藝分析（見(jiàn)圖2）

要使機(jī)床的噪聲控制在合格范圍內(nèi)，其加工工藝方法也是很重要的一個(gè)手段。一般孔加工的方法有懸伸鏜孔法、支承鏜孔法和調(diào)頭鏜孔法，按圖孔距公差要求，一般孔為±0.015 mm，主軸孔與相鄰嚙合孔孔距公差為±0.018 mm;相同軸孔兩端支承孔同軸度為φ0.02 mm。為達(dá)到圖紙要求，分析后采用了調(diào)頭鏜孔法對(duì)該主軸箱進(jìn)行加工。

精鏜孔所采用的設(shè)備是我廠從德國(guó)沙爾曼公司引進(jìn)的Solon3－1數(shù)控臥式加工中心，同時(shí)選擇兩孔共用的水平基準(zhǔn)面（工作臺(tái)面）及垂直側(cè)工藝基準(zhǔn)（箱體840±0.30 mm精銑面）作為控制同軸度的有效方法:

（1）應(yīng)用水平工藝基準(zhǔn)（工作臺(tái)面）控制垂直平面產(chǎn)生的同軸度誤差，其方法如圖3所示。使表針指在0的位置，然后測(cè)量主軸上母線，記錄數(shù)值A(chǔ);鏜一端孔，完成后工件隨工作臺(tái)轉(zhuǎn)180°并鎖緊。用上述方法調(diào)整主軸，使主軸上母線位置等高后鏜另一端孔，即可保證兩孔在垂直面內(nèi)的同軸。

（2）應(yīng)用840±0.30 mm側(cè)基面保證水平面內(nèi)的同軸誤差。該方法是以此面做為工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°的拉表找正基準(zhǔn)。

以上所述是主軸箱加工中為保證精度工藝上較特殊之處，以達(dá)到噪聲的要求。

2.3 齒輪的加工

兩齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，其基節(jié)誤差，會(huì)引起傳動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。所以必須嚴(yán)格控制基節(jié)誤差，同時(shí)把齒角附近的漸開(kāi)線修去一些，而以另一條較大壓力角的漸開(kāi)線代替，形成修緣齒輪，減輕齒輪嚙合時(shí)因主、被動(dòng)齒輪基節(jié)不等而產(chǎn)生的沖擊，提高工作平穩(wěn)性，有效地降低了噪聲。故提高修緣齒輪的精度是噪聲攻關(guān)的一個(gè)重點(diǎn)。

首先，對(duì)每種零件使用的磨齒心軸重新進(jìn)行了驗(yàn)證，保證工裝的精度，同時(shí)從齒坯制造開(kāi)始就嚴(yán)格控制加工精度，為最終的齒形加工做好準(zhǔn)備。TQP6511產(chǎn)品的修緣齒輪均用馬格磨齒機(jī)SD－32X“0”磨削法加工，檢測(cè)儀器使用哈量漸開(kāi)線檢查儀測(cè)量齒形修緣曲線。為控制修緣高度在0.4 m，并考慮增加零件工作平穩(wěn)性，每種齒輪件的齒頂圓都進(jìn)行磨削加工，且保證尺寸一致性0.02 mm。修緣齒輪是在齒形誤差和基節(jié)誤差極小的情況下，才能提高工作平穩(wěn)性和減小噪聲。為保證修緣的必要性，對(duì)齒形誤差和基節(jié)誤差都嚴(yán)格加以控制，尤其是基節(jié)誤差要控制在0.008 mm以內(nèi)。在修緣齒輪磨削時(shí)，通過(guò)調(diào)整機(jī)床，邊修磨樣板邊檢測(cè)齒形，直至磨削出正確的修緣齒形曲線為止，齒輪的齒形曲線如見(jiàn)圖4所示。

2.4 合理的裝配方法

（1）花鍵軸與齒輪安裝優(yōu)選最佳位置。利用齒輪綜合檢查儀檢測(cè)齒輪徑向綜合誤差≤0.02 mm，將齒輪裝在相應(yīng)的軸上，兩軸端用V形鐵架起，選擇合適的量棒，逐齒檢查節(jié)圓跳動(dòng)，找出跳動(dòng)最小的配合位置作標(biāo)記裝配。

（2）齒輪與軸配合，研鍵使鍵兩側(cè)齒輪內(nèi)孔與軸接觸一致，并作標(biāo)記裝配。

（3）裝配前嚴(yán)格檢查及修復(fù)齒輪磕碰劃傷。

（4）裝前認(rèn)真清洗零件。

3 實(shí)踐結(jié)果

主軸箱裝配完成后，在主軸箱試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了跑合及空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，結(jié)果最高噪聲為71.5 dB。噪聲得到了降低，滿足了機(jī)床的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

TQP6511主軸箱噪聲影響因素很多，我們?cè)O(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也在繼續(xù)探討、攻關(guān)、研究及改進(jìn)，使之更加完善，確保機(jī)床具有高質(zhì)量，高性能，為用戶服務(wù)。

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