臥式車床加工中產生波紋的（de）原因（yīn）分析及解決對策-數控機床市場網

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臥式車床加工中產生波紋的原因分析及解（jiě）決對策

2021-12-20 來源：哈爾濱鍋爐廠有限責任公司作者：何思琦

摘（zhāi）要：分析了臥式車床（chuáng）在加工時工件表麵產生波紋的原因，從設備（bèi）修理的（de）角度出發，通（tōng）過分析（xī）車床結構，提出解決方案，從而達到消除車削波紋，提高車削精度的目的。

關鍵詞：臥式車（chē）床；波紋；修（xiū）理；消除；精度

0 引言

臥式（shì）車床經長期使用後，在車削工件時，工件外圓或端麵經常會出現不同程（chéng）度的波紋現象。波紋的形狀、形式多樣，有等距離的、螺旋狀的，也有雜亂無章的。有的波紋與工件軸線（xiàn）垂直，有的則與工件軸線成平行狀態。總之，不同波紋形狀對應的（de）產生原因也（yě）不同（tóng）。但是不論哪種形式的波紋，都會影響工件的表麵質量，不（bú）能滿足工藝要求。所以，加（jiā）工工件出現波紋必（bì）須（xū）找出產生的根源，通過調整或修理予以根（gēn）除。

根（gēn）據多年（nián）的設備修理經驗（yàn），總結（jié）了以下幾（jǐ）種產生波紋的原（yuán）因，並列（liè）舉了（le）解決方案。

1、等距離波紋

等距離波紋是經（jīng）常（cháng）遇到的波紋（wén）之一，波紋成圓圈狀（zhuàng），與工件軸線垂直，且（qiě）間距相同（tóng）。如用記號（hào）筆在工件上劃過，每隔相等（děng）的軸向距離便出現一段記號痕跡，痕跡是斷斷續續的，說明產生等距（jù）離波紋的波峰和波（bō）穀（gǔ）的高度差（chà）較大，如圖1所（suǒ）示。

1.1 主要原因一

在工件外圓上產生等距離波紋的原因主（zhǔ）要是：由於受（shòu）車床傳動件的影響（xiǎng），溜板在沿著床身導軌作縱向運動的同時，做周期性的上下或左右運動（dòng）。致使（shǐ）刀具（jù）在工（gōng）件上把溜板的運動曲線（xiàn）反映出來。

1.1.1 原因分析

在修理的時候首先分析是否由（yóu）車床的光杠（gàng）所（suǒ）引起的。由（yóu）於光杠是（shì）細長結構，且極易彎曲（qǔ）。並且在車床（chuáng）工作時，光（guāng）杠與溜（liū）板箱上（shàng）與之（zhī）配合的光杠套由於車床轉動離心力的作用（yòng），產生間隙（xì）。當光杠（gàng）彎曲時，光杠和光杠套的受力點會隨著光杠的彎曲而不（bú）斷變化，光杠的徑向跳動量就會變大，再綜合床身和（hé）溜板導（dǎo）軌工作（zuò）時產生的（de）磨損量，致（zhì）使溜（liū）板箱下沉（chén），從而引起光杠（gàng）與溜板箱上光杠（gàng）帶動（dòng）的（de）齒輪內孔不同心（俗稱“壓杠（gàng）”）的現象（xiàng）。彎曲的光杠通過旋轉帶動溜板縱向進刀的同時，溜板隨著光杠的周期性跳動而作上下左右運動，於是產生了等距離波紋。這種波紋的距離與（yǔ）光（guāng）杠旋轉（zhuǎn）一周而帶動溜板進刀的距離是相同的。以CA6140車床為例，波紋間距（jù）為4 mm左右。

1.1.2 解決方案

1）測量光（guāng）杠與齒輪內（nèi）孔的同軸度誤差（chà）。

此種方案需測量出光杠與齒輪內孔（kǒng）的同軸度誤差，可用檢驗棒、刀口尺和塞尺測量。具體方（fāng）法是：在光杠套孔和齒輪（lún）孔（kǒng）中插入相同直徑的檢驗棒，移動溜板使檢驗棒靠近。用（yòng）刀口尺分別靠（kào）在其中較高的一個（gè）檢驗棒的上母線和側母線上，再（zài）用塞尺測量（liàng）另一個檢驗（yàn）棒與刀口尺的縫隙，即（jí）可得出兩者同軸度的誤差值。

誤差值較（jiào）大時，須在溜板的平導軌（guǐ）麵上粘接比誤差值稍（shāo）厚的（de）導軌板（餘量用於合研修刮），角度導軌的粘接厚度則需要通過計算，粘接後（hòu），既要滿足溜（liū）板抬高的需要，又要消除水平方向的誤差。再經過合研修刮，使誤差更小，最終達（dá）到光杠與齒輪孔同心的要求。

誤差值不（bú）大時，可刨去（qù）溜板上與溜板箱的結合麵（miàn）與誤差值相同的尺寸，使溜板箱抬高，然後再加工中拖（tuō）板（bǎn）絲杠上的齒輪，使其負變位來保證齧合（hé）的方法。

通過上述方法，光杠與（yǔ）齒輪內（nèi）孔的同軸（zhóu）度誤差問題就能徹底解決。

2）測量（liàng）光杠的（de）彎曲度。

此種方案要測（cè）量光杠的彎曲度（dù）。將光杠架在兩個V形鐵上，采用百分表來測量，將百分（fèn）表的表頭觸及光杠上母線的中間位（wèi）置，轉動光杠，百分表讀數的一半（bàn）就是彎曲的程度。為（wéi）準確起見，可以分別測量（liàng）與中間相鄰的幾個位置。這樣做不但能夠知道彎曲光杠最高點的位置（zhì）；還能得出光杠彎曲度的最大值，並且在所彎（wān）曲的最（zuì）高點（diǎn）做記號，使之一目了（le）然。

校正光杠的方（fāng）法如下：將光杠架在V形鐵上，用T形槽螺釘和壓（yā）板壓在做記號處，擰（nǐng）緊螺母使（shǐ）光杠（gàng）向相反的方向（xiàng）變形。壓緊後變形停（tíng）留90 min以上。同時用銅棒輕輕敲擊壓板，以（yǐ）消除光杠本身的內應力，起到塑性變形的目的。然後鬆開壓板，進行直線度檢查，如果（guǒ）檢查（chá）結果仍不能達到徑向跳動量0.20 mm以內，就需要再一次（cì）進行壓（yā）緊、停留、敲擊、檢查的過程。需要注意的是，每一次（cì）的壓緊都要記（jì）住擰緊壓板螺母（mǔ）的圈（quān）數（shù），以（yǐ）便受力後仍然彎曲時增加圈數（shù），使光杠受力進一步增加，從而彎曲程度加大。例如：先擰了6圈，鬆開後測量光杠的彎曲（qǔ）度，如果發現（xiàn）沒有多大的改變（biàn），那（nà）麽再壓時就需多擰一圈或兩圈，使光杠的彎曲度加大，達到塑性變形的程度。以此類推，如果鬆開後徑向跳動量仍然在0.20 mm以上，就（jiù）再多擰一兩圈。直到發現光（guāng）杠有校直的跡（jì）象時，再進行操作時就隻需要半圈或小半圈地增加了（le）。隻有這樣做（zuò），才能做到對光杠的校直程度心中有數，校直才會有顯（xiǎn）著效果。

通過上述方法，光杠受力彎曲的問（wèn）題就能徹（chè）底（dǐ）解決。

1.2 主要原因二

產生等距離波紋另一原（yuán）因是因加工精度或（huò）配合精度引起的，比如使用年限較久的車床，齒條、齒輪等部（bù）件容（róng）易磨損，這樣，產生等距離波紋的（de）原因可能是：齒條磨損後加工精度達不到要求、齒輪軸磨損後加工精度達不到要（yào）求（溜（liū）板（bǎn）箱上與齒條齧合的齒輪軸（zhóu））、齒條和床身導軌麵（miàn）配合達（dá）不到要求、齒輪軸與溜板箱孔配合（hé）達不到要求、溜板（bǎn）箱（xiāng）縱向運動的輸出齒輪與床身上的齒條齧（niè）合不良等。這時產生的波紋與上（shàng）述由於光杠同軸度或直線度的原因造成的波紋形狀一樣，但距離有所不同，波紋的（de）距離與齒條的周節相（xiàng）一致。

1.2.1 原因（yīn）分析

這（zhè）是由於溜板縱向運動時，齒輪軸上的齒輪與齒條相齧合，當輸出齒輪與齒條接觸時，與齒輪軸（zhóu）配合的套與齒輪軸存在配合間隙，配合間隙較大時，齒輪軸（zhóu）在轉動時就會偏離原有的軌跡，從而在齒輪軸與齒條齧合時，齒輪軸的軸線就（jiù）會發生偏移，導致齧合不良（liáng），進（jìn）而產生周期性的振動狀態，這是一個不正常的運動，會造成了大托（tuō）板不能平穩移動，直接（jiē）影響（xiǎng）了溜板（bǎn）的直線（xiàn）運動，從（cóng）而在工件上產（chǎn）生了波紋。

1.2.2 解決方（fāng）案

在齒輪與齒條之間通過壓鉛絲（sī）法，具體方法為：將直徑為頂間隙的1.25～1.50倍的軟鉛絲用油脂粘在齒輪（lún）上（注（zhù）意鉛絲長度不應（yīng）短於5個齒距），然後用力將齒輪轉（zhuǎn）動，使鉛絲置於齒輪與（yǔ）齒（chǐ）條結合麵上，經擠壓（yā）後，鉛絲變形（xíng），其厚度即為實際間隙值，用遊標卡尺測量出鉛絲厚度。然後根據間隙來調整齒（chǐ）條的位置，使輸出齒輪與齒條的齧合狀態達到最佳，保證傳動時平穩無阻滯。

1.3 主要原因三

在工件端麵上產生等距離波紋和在外圓上產生的原因是一樣的，也都是由於傳動機構的影響。

1.3.1 原因分析

與上述原因一致，中拖板絲杠彎曲導致直線度誤差、絲杠和絲母不同心（xīn）導致的同軸度誤差、中拖板導軌間隙大導致徑向跳動。這3個原（yuán）因使得中拖板在前進時，產生了左右的移動，走出了有規律的曲線（xiàn），在工件上產生了波紋。波紋的距離和絲杠的螺距一致，即絲杠每轉一圈，對中拖板就有一個周期（qī）性的影響，於是工（gōng）件端麵上就留下（xià）了等距離的波（bō）紋痕跡。

1.3.2 解決方案

與上述（shù）外圓波紋的操作方法一致：一是校（xiào）直中拖板絲杠，采用反壓緊法；二是使（shǐ）絲杠絲母同心，采用餘量（liàng）合（hé）研修刮（guā）法；三是調整斜鐵，消除導（dǎo）軌間隙。這（zhè）3個問題解決（jué）了（le），波紋也就隨（suí）之消除了（le）。

2 、雜亂無章的波紋

此類波紋因其雜亂而多種多樣，無明顯規律可尋（xún），並且間斷性地出現，因此需要深入分析產生（shēng）的原因，找準切入點，才能事半功倍，快速解決問題，經總結，大致有以（yǐ）下6種原因可導致（zhì）此類波紋。如圖2所示。

2.1 主要（yào）原因（yīn）一

主軸軸（zhóu）承磨損，主軸旋轉時由於受力不均衡形成振源引起主軸振動。

2.1.1 原因（yīn）分析

主軸軸承在主軸上高速運轉，產生軸承磨損。

2.1.2 解決方案

更換主軸（zhóu）磨損軸（zhóu）承，新軸（zhóu）承裝配時，要注意應根據誤差相消的方法。即：軸承外圈跳動的最高點對準主軸箱孔跳動的最（zuì）低點；軸承內孔跳動的最高點對（duì）準主（zhǔ）軸軸徑跳（tiào）動的（de）最低點。這樣可（kě）以減小誤差，裝配（pèi）精度也會隨之提（tí）高。

2.2 主要原因二（èr）

主軸與（yǔ）與之相配合的零件（jiàn）存在誤差，導致主軸在高速運轉時產生軸向竄動。

2.2.1 原因分析

主軸軸肩端麵的直線度誤差；主軸（zhóu）軸肩（jiān）端麵與軸承承載端麵對主軸（zhóu）回轉軸線的垂直度誤差；主軸殼體軸承孔與主軸回轉軸線的垂直度（dù）誤差等。

2.2.2 解決方案

調整主軸後端的圓螺（luó）母，調整並消除平麵軸承（chéng）、殼體等零件的間隙，減少主軸軸向竄動量。調整時，先脫開主軸上的傳動齒輪，然後一邊旋轉主軸一邊調整圓螺母，直至調整至鬆緊合適即可。

2.3 主要原因三

主軸殼體軸承孔與主軸軸承的外圈產生間隙。

2.3.1 原因分析

主（zhǔ）軸箱體孔因（yīn）長期磨損變形導致主軸殼體軸承孔與（yǔ）主軸回轉（zhuǎn）軸線產生垂直度誤差，使殼體與軸承間產生間隙。

2.3.2 解決（jué）方案

將主軸箱在數控鏜床上按主軸後軸承孔找正，將主（zhǔ）軸箱前軸承孔鏜大8～10 mm，用冷縮法將外徑加工好而內徑留有加工餘量的鋼（gāng）套鑲（xiāng）入。待溫度（dù）升至常溫後，按與主軸軸承（chéng）外圈過盈0.005～0.020 mm的尺寸鏜成即可。

2.4 主要原因（yīn）四

四方刀台與刀架上平麵接觸不良。

2.4.1 原因分析

四方刀（dāo）台因長期使用導致變形，與刀架上平麵產生平行度誤差，致（zhì）使四方刀台與刀架上平麵接觸不良。

2.4.2 解決方案

四方刀台夾緊刀（dāo）具（jù）後，可用塗色法檢查底麵與刀架上平麵的接觸精度。通過（guò）修（xiū）磨（mó）修（xiū）刮，保證刀台夾持刀具後，其底麵與刀架（jià）上平麵仍能（néng）均勻地全麵接觸。

2.5 主要（yào）原因五

使用尾（wěi）座支持工件進行加工時（shí），頂尖套不穩定。

2.5.1 原因分析

頂尖（jiān）錐柄與套筒錐孔磨損不能嚴密（mì）貼合，頂尖軸承因磨損出現間隙。

2.5.2 解決方案

檢查頂（dǐng）尖錐柄與套（tào）筒錐孔的接觸情況，通過修磨或（huò）研磨，使其接觸良好。檢查頂尖軸承間隙，通過調整或更換，保證頂尖的旋（xuán）轉精度。

2.6 主要（yào）原因六

因電動機（jī）運轉不平（píng）穩而產生振動。

解決方案：可校正（zhèng）電動機轉子的平衡，有條件的（de）可以進行動平衡。

3 、螺（luó）旋狀波紋

螺旋狀（zhuàng）波紋像（xiàng）螺紋一樣，有間距但不重合，包絡在外圓（yuán）上，如圖3所示。

3.1 主要原因

其原因主要是主軸間（jiān）隙大、刀具夾持不（bú）緊或刀杆（gǎn）剛性差。縱向進刀時，工件和刀具因產（chǎn）生共（gòng）振而相互作前後方向的位移，使切屑厚薄不（bú）均，工件表麵高（gāo）低不平，同時發出刺耳的響聲。

3.2 解決方案

一是（shì）調整主軸軸承（chéng），使主軸的徑向間隙和軸向竄動量（liàng）合乎精度標準的（de）要求；二是壓緊刀具，消（xiāo）除鬆動現象；三是（shì）選擇剛性好的刀杆。

4、結論

綜上所述，總結分析了臥式車床車削加工時產生3種（zhǒng）主要波紋的原因，並從設備修理的角度提出了解（jiě）決方案，不僅提高了故障診斷的準確率，還縮短了診斷時間（jiān）。

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