數控機床主傳動系統的變速是在機床不停止工作的狀態下由計算機控制完成的。因此,在工作中會不可避免地產生振動噪聲、摩擦噪聲和沖擊噪聲,它比普通機床產生的噪聲更為連續,更具有代表性。另外,不管機械系統受到任何激發力,該系統就會對此激發力產生響應而出現振動,而且振動能量在整個系統中傳播,當傳播到輻射表面,這個能量就轉換成壓力波經空氣傳播出去,即聲輻射。因此,激發響應、系統內部傳遞及輻射三步驟是振動噪聲、摩擦噪聲和沖擊噪聲的形成過程。
該臺數控車床的主傳動系統在工作時正是由于齒輪、軸承等零部件經過微發響應,并在系統內部傳遞和輻射出現了振動,而這些部件又由于出現了異常情況,使微發力加大,從而使噪聲增大。正是由于振動才導致加工圓度、表面粗糙度差,從而導致批量零件報廢。
1.齒輪的噪聲診斷
該臺數控車床的主傳動系統是由主電動機和齒輪來完成變速傳動的。因此,齒輪的吶合傳動是主要噪聲源之一。
首先看一對齒輪的嚙合情況。根據齒輪的嚙合原理,任意瞬時t兩齒輪齒間的相對滑動速度為:Vs=Vt1-Vt2。齒輪副在嚙合區傳動時,嚙合點是沿嚙合線移動的,當嚙合點移向節點時相對滑動速度逐漸減小,在節點處,相對滑動速度方向發生了變化,造成了激振力。齒輪的各種誤差加大、外界負荷波動及其他零部件影響,以及傳動系統的共振、潤滑條件不好等,都會加劇激振力。當嚙合點遠離節點時,相對滑動速度逐漸增大,齒面相對滑動速度正比于齒輪的回轉速度。
機床主傳動系統中齒輪在運轉時產生噪聲的原因主要有:
(1)齒輪受迫振動
齒輪在嚙合中,齒與齒之間出現連續沖擊而使齒輪在嚙合頻率下產生受迫振動并產生沖擊噪聲。
(2)齒輪自由振動
因齒輪受到外界激振力的作用而產生齒輪固有頻率的瞬態自由振動并產生噪聲。
(3)齒輪低頻振動
因齒輪與傳動軸及軸承的裝配出現偏心引起的旋轉不平衡,導致產生了與轉速相一致的低頻振動。隨著軸的旋轉,每轉發出一次共鳴噪聲。
(4)齒輪自激振動
因齒與齒之間的摩擦導致齒輪產生自激振動并產生摩擦噪聲。如果齒面凹凸不平,會引起快速、周期性的沖擊噪聲。
2.軸承的噪聲診斷
該臺數控車床主傳動系統多處用到軸承,包括主軸電動機軸承、主軸支撐軸承、主軸變速系統軸承等,多采用滾動軸承,由滾動軸承產生噪聲的原因主要有兩方面:
(1)軸承裝配過程的影響
軸承與軸徑及支撐孔的裝配、預緊力、同心度、潤滑條件以及作用在軸承上的負荷的大小、軸承徑向間隙、軸承壓蓋螺母是否壓緊等都對噪聲有很大影響。
(2)軸承本身的制造誤差
國家標準對滾動軸承零件都規定了相應的公差范圍,因此軸承本身的制造偏差在很大程度上決定了軸承的噪聲。可以說滾動軸承的噪聲是該機床主軸變速系統的另一個主要噪聲源,特別是在高轉速下表現更為劇烈。滾動軸承最容易產生變形的部位就是其內、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、軸承環本身的徑向振動和軸向彎曲振動。
該臺數控車床的主傳動系統在工作時正是由于齒輪、軸承等零部件經過微發響應,并在系統內部傳遞和輻射出現了振動,而這些部件又由于出現了異常情況,使微發力加大,從而使噪聲增大。正是由于振動才導致加工圓度、表面粗糙度差,從而導致批量零件報廢。
1.齒輪的噪聲診斷
該臺數控車床的主傳動系統是由主電動機和齒輪來完成變速傳動的。因此,齒輪的吶合傳動是主要噪聲源之一。
首先看一對齒輪的嚙合情況。根據齒輪的嚙合原理,任意瞬時t兩齒輪齒間的相對滑動速度為:Vs=Vt1-Vt2。齒輪副在嚙合區傳動時,嚙合點是沿嚙合線移動的,當嚙合點移向節點時相對滑動速度逐漸減小,在節點處,相對滑動速度方向發生了變化,造成了激振力。齒輪的各種誤差加大、外界負荷波動及其他零部件影響,以及傳動系統的共振、潤滑條件不好等,都會加劇激振力。當嚙合點遠離節點時,相對滑動速度逐漸增大,齒面相對滑動速度正比于齒輪的回轉速度。
機床主傳動系統中齒輪在運轉時產生噪聲的原因主要有:
(1)齒輪受迫振動
齒輪在嚙合中,齒與齒之間出現連續沖擊而使齒輪在嚙合頻率下產生受迫振動并產生沖擊噪聲。
(2)齒輪自由振動
因齒輪受到外界激振力的作用而產生齒輪固有頻率的瞬態自由振動并產生噪聲。
(3)齒輪低頻振動
因齒輪與傳動軸及軸承的裝配出現偏心引起的旋轉不平衡,導致產生了與轉速相一致的低頻振動。隨著軸的旋轉,每轉發出一次共鳴噪聲。
(4)齒輪自激振動
因齒與齒之間的摩擦導致齒輪產生自激振動并產生摩擦噪聲。如果齒面凹凸不平,會引起快速、周期性的沖擊噪聲。
2.軸承的噪聲診斷
該臺數控車床主傳動系統多處用到軸承,包括主軸電動機軸承、主軸支撐軸承、主軸變速系統軸承等,多采用滾動軸承,由滾動軸承產生噪聲的原因主要有兩方面:
(1)軸承裝配過程的影響
軸承與軸徑及支撐孔的裝配、預緊力、同心度、潤滑條件以及作用在軸承上的負荷的大小、軸承徑向間隙、軸承壓蓋螺母是否壓緊等都對噪聲有很大影響。
(2)軸承本身的制造誤差
國家標準對滾動軸承零件都規定了相應的公差范圍,因此軸承本身的制造偏差在很大程度上決定了軸承的噪聲。可以說滾動軸承的噪聲是該機床主軸變速系統的另一個主要噪聲源,特別是在高轉速下表現更為劇烈。滾動軸承最容易產生變形的部位就是其內、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、軸承環本身的徑向振動和軸向彎曲振動。