臥式車床加工中產生波（bō）紋的（de）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
摘要（yào）：分析了臥式車床在加工時工件表麵產生波紋的原因，從設備修理的角度出發，通過分析車床結構，提出解決方案，從而達到消除車削波紋，提高車削（xuē）精度的目的。
關鍵詞：臥式車床；波紋；修理；消除；精度
0 引言
臥式車床（chuáng）經長期使用後，在車（chē）削（xuē）工件時，工件外圓或端麵經常會出現不同程度的波紋現象。波（bō）紋（wén）的形狀、形式多（duō）樣，有等距離的、螺旋（xuán）狀的，也有雜亂無章的（de） 。有的波紋與工件軸線垂直，有的則與工件軸線成平行狀態。總（zǒng）之（zhī），不同波紋形狀對應的產生（shēng）原因（yīn）也不同。但是不論哪種形式的波紋，都會影響工件的表麵質量，不能（néng）滿足工藝要（yào）求（qiú）。所以，加工工件出現波紋（wén）必須找出產生的根源，通過調整或修理予以根除。
根據多年的設（shè）備修理（lǐ）經驗，總結（jié）了（le）以下幾種產（chǎn）生波紋的原因，並列舉了解決方（fāng）案。
1、等距離波紋（wén）
等距離波紋是經常遇到的波（bō）紋之一，波紋（wén）成圓圈狀，與工件軸線垂直，且間距相同。如用記號（hào）筆在工件上劃過，每隔相（xiàng）等的軸向距離便出現一段記號痕跡，痕跡是（shì）斷（duàn）斷續續的，說明產生等距離波紋的波峰和波穀的高度差較大，如圖1所示。
1.1 主要原因一
在工件外圓上產生等（děng）距離波紋的原因主要是：由於（yú）受車床傳動件的影響，溜（liū）板在（zài）沿著床（chuáng）身導軌作縱（zòng）向運動的同（tóng）時（shí），做周（zhōu）期性的上下或左右運動。致使刀具在工件上把溜板的運動曲線反映出來 。
1.1.1 原因分析
在修（xiū）理的時候（hòu）首先分析是否由（yóu）車（chē）床的光杠所引起的。由於光杠是細長結構，且極（jí）易彎曲。並且在車床工作時，光杠與（yǔ）溜板箱上與之配合的光杠套由於車床轉動離心力的作用，產生間隙。當光杠彎曲時，光杠和光杠套的受力點會隨著光杠的彎曲而不斷變化，光杠的徑向跳動量就（jiù）會變大，再（zài）綜合床身（shēn）和溜板導軌（guǐ）工（gōng）作（zuò）時產生的磨損量，致使溜板箱下沉，從而引起光杠（gàng）與溜板箱上光杠帶動的齒輪（lún）內孔不同心（俗稱“壓杠”）的現象（xiàng）。彎曲的光杠通（tōng）過旋轉帶（dài）動溜板縱向進刀的同時，溜板隨著光杠的周（zhōu）期性跳動而作上下左右運動，於是產生了等距離波紋。這種波紋的距離與光杠旋轉一（yī）周而帶動溜板進刀的距離是相同的。以（yǐ）CA6140車床為例，波紋間距為4 mm左右。
1.1.2 解決方案
1）測量光杠與齒輪內孔的同軸度誤差。
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（chǐ）和塞尺測量。具體方法（fǎ）是（shì）：在光杠套孔和齒輪（lún）孔中插入相同直徑的檢驗棒（bàng），移動溜板使檢驗棒靠（kào）近。用刀口尺分別靠（kào）在其中較高的一（yī）個檢驗棒的上母線（xiàn）和側母線上，再用塞尺測量另一（yī）個檢驗棒與刀口尺的縫隙，即可得出兩者（zhě）同軸度的誤差值。
誤差（chà）值較大（dà）時（shí），須（xū）在溜板的平導（dǎo）軌麵上粘接比誤差值（zhí）稍厚（hòu）的導軌板（餘量用於合研（yán）修刮（guā）），角度導軌的粘接厚度則（zé）需要通過（guò）計（jì）算，粘接後，既要滿足溜（liū）板抬高的需要，又要消除水平方（fāng）向的誤（wù）差。再經過合研修刮，使誤差更小，最終達到光杠與齒輪孔同心的要求。
誤（wù）差值（zhí）不大時，可刨去溜板（bǎn）上與溜板箱的結合麵與誤差值相同的尺寸，使溜板箱抬（tái）高，然後再加工中拖板絲杠上的齒輪，使（shǐ）其負變位來保（bǎo）證齧合的方法。
通過上（shàng）述方法，光杠與齒輪內孔的同軸度誤差問題就能徹底解決（jué）。
2）測量光杠的彎曲度。
此種方案要測量（liàng）光杠的彎曲（qǔ）度。將光杠架（jià）在兩個V形鐵上，采用百分表來測量，將百分表的表頭觸及光杠上母線的中間位置，轉動光杠，百分表讀數的一半就是彎曲的程度。為準確起見，可（kě）以分別測（cè）量與中間相鄰（lín）的幾個位置。這樣（yàng）做不但（dàn）能（néng）夠知道彎曲光杠最高點的位置；還能得出（chū）光杠（gàng）彎曲度的最（zuì）大值，並且在所彎曲（qǔ）的最高點做記號，使之一目了然。
校正光杠的方法（fǎ）如下（xià）：將光杠架在V形鐵（tiě）上，用T形槽螺釘和壓板壓在做記號處，擰緊螺母使光杠向相反的方（fāng）向變形。壓（yā）緊後變形停留（liú）90 min以（yǐ）上。同時（shí）用（yòng）銅棒輕輕敲擊（jī）壓板（bǎn），以消除光杠本身的內應力，起到塑性變形的目的。然後（hòu）鬆開壓（yā）板（bǎn），進行直線度檢查，如果檢查結果仍不能（néng）達到徑向（xiàng）跳動量0.20 mm以內，就需要再一次進行壓緊、停留、敲擊、檢查的過程。需要注意的是，每一次的壓緊都要記住擰緊壓板螺母的（de）圈數，以便受力後仍（réng）然彎曲時增加圈數，使光杠受力進一步增加，從而彎曲程度加（jiā）大。例如：先擰了6圈，鬆開後測量光杠的彎曲度，如果發現沒有多大的改變，那麽再（zài）壓時就需多擰一圈或兩圈（quān），使光杠的彎曲度加大，達（dá）到塑性變形的程度。以此（cǐ）類推，如果（guǒ）鬆開後（hòu）徑向（xiàng）跳動量仍然在0.20 mm以上，就再多擰一兩圈。直到發現光（guāng）杠有校直的跡象時，再進（jìn）行操作時就隻（zhī）需要半圈或小半圈（quān）地（dì）增加了。隻有這樣做，才（cái）能做到對光杠的校直程度心中有數，校（xiào）直才會有顯著效果。
通過上述方法，光杠受力彎曲的（de）問題就能徹底解決。
1.2 主要原因（yīn）二
產生等距離波紋另一原因是因加工精度或（huò）配合精度引起的（de），比如使用年限較久（jiǔ）的車床（chuáng），齒條、齒輪等部（bù）件容易磨損，這樣，產生（shēng）等距離波紋的原因可能是：齒條磨損後加工（gōng）精度達不到要求、齒輪軸磨損後加工（gōng）精度達（dá）不到要求（溜（liū）板（bǎn）箱上與齒條齧（niè）合的齒（chǐ）輪軸）、齒（chǐ）條和床身導軌麵配合達不到要求、齒輪軸與溜板箱孔（kǒng）配合（hé）達不到要求、溜板箱（xiāng）縱向運（yùn）動的輸出齒輪與床身上的齒條齧合（hé）不良等。這時產生的波紋與上述由於（yú）光杠同軸度（dù）或直線度的原因造成的波（bō）紋形狀（zhuàng）一樣，但距離有（yǒu）所不同，波紋的距離與齒條的周節相一致。
1.2.1 原因分析
這（zhè）是由於溜板縱向（xiàng）運動時，齒輪軸上的（de）齒輪與齒條相（xiàng）齧（niè）合，當輸出齒輪與齒條（tiáo）接觸時（shí），與（yǔ）齒輪軸配合的套與齒輪軸存在配合間隙，配合（hé）間隙較大時（shí），齒輪軸在轉（zhuǎn）動時就會偏離原有的軌跡，從（cóng）而在（zài）齒輪軸與齒條齧合（hé）時，齒輪軸的軸線就會發生偏移，導（dǎo）致齧合不良，進而產生周期性的振（zhèn）動狀態，這是一個不正常（cháng）的運動，會（huì）造成了大托板不能平穩移動，直接影響（xiǎng）了溜（liū）板的直（zhí）線運動，從而在工件上產生了波紋。
1.2.2 解決方案
在（zài）齒輪與齒條之間（jiān）通過（guò）壓鉛絲法（fǎ），具體方法為：將直徑為頂間（jiān）隙的（de）1.25～1.50倍的軟鉛絲用油脂粘在齒輪上（注意鉛絲長度不應（yīng）短於5個齒距），然後用力將齒輪轉動，使鉛絲置於齒（chǐ）輪（lún）與齒條（tiáo）結合麵上，經擠壓後，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（jiān）隙來調整齒（chǐ）條的位置，使（shǐ）輸出齒輪與齒（chǐ）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（shēng）等距離波紋和在外圓上產生的原因（yīn）是一樣的，也都是（shì）由於傳動機構的影響。
1.3.1 原因分析
與上（shàng）述原因（yīn）一致，中拖板絲杠彎曲導致直線度誤（wù）差、絲杠和絲母不同心導致的同軸度誤差、中拖板導軌間隙（xì）大導（dǎo）致徑向跳動。這3個原因使得中（zhōng）拖板在前進時，產生了左右的移動，走出了有規律的曲線，在工件上產生了波紋。波（bō）紋的距離（lí）和絲杠的螺（luó）距（jù）一致，即絲杠每轉一圈，對中拖（tuō）板就有一個周期性的影響，於是工件端（duān）麵上就留下了等距離的波紋痕跡。
1.3.2 解決（jué）方案
與（yǔ）上述外圓（yuán）波紋的（de）操作（zuò）方法一致（zhì）：一是校直（zhí）中（zhōng）拖板絲杠，采用反壓緊（jǐn）法；二是使絲杠絲母同心，采（cǎi）用餘（yú）量合研修刮法；三是調整斜鐵，消除導軌間（jiān）隙。這3個問題解決了，波紋也就隨（suí）之消除了。
2 、雜亂（luàn）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，並（bìng）且間（jiān）斷性地出現，因此（cǐ）需要深入分析產生的原因，找準切入點，才能事（shì）半功（gōng）倍，快（kuài）速解決問題，經總結，大致有以下6種原（yuán）因可（kě）導致此類波紋。如（rú）圖2所示。
2.1 主要（yào）原因一（yī）
主（zhǔ）軸軸（zhóu）承磨損，主軸旋轉時由於受（shòu）力不均衡形成振源引起主軸振動。
2.1.1 原因分（fèn）析
主軸軸承在主軸上（shàng）高（gāo）速運轉，產（chǎn）生軸承磨損。
2.1.2 解決方案
更換（huàn）主軸磨損軸承，新軸承裝配時，要注意應根據誤差相消的方法。即：軸承外（wài）圈跳動的最高點對準主軸（zhóu）箱孔跳動的最低點；軸承內孔跳動的最高點對準主軸軸徑跳動的最低點。這（zhè）樣可以減（jiǎn）小誤差，裝配精度也會隨之提（tí）高。
2.2 主要原因（yīn）二
主軸與（yǔ）與之相配合的零件存在誤差，導（dǎo）致主軸在高速（sù）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；主軸軸肩端麵與軸承承載端麵對主軸回轉軸線的垂直度誤差；主軸殼體軸承（chéng）孔與主（zhǔ）軸回轉軸線的垂直度誤差等。
2.2.2 解決方案
調整主軸後端的圓（yuán）螺母（mǔ），調整並消除平麵軸承、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（zhěng）圓螺（luó）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（chéng）的外圈產生間隙。
2.3.1 原（yuán）因（yīn）分析
主軸箱體孔因長期磨損變形導致主軸殼（ké）體軸承孔與主軸回轉軸線產生垂直度誤差，使殼體（tǐ）與軸（zhóu）承間產（chǎn）生（shēng）間隙。
2.3.2 解決方案
將主軸箱在數控鏜床上按主軸後軸承孔找正，將主軸箱前軸承孔鏜大8～10 mm，用（yòng）冷縮法將外徑加工好而內徑留有加（jiā）工餘量的鋼（gāng）套（tào）鑲入。待（dài）溫度（dù）升至常溫（wēn）後，按與主軸軸承外圈過盈0.005～0.020 mm的尺寸鏜成即可。
2.4 主要原因四
四（sì）方刀台與刀架上平麵接觸（chù）不良。
2.4.1 原因分析
四方（fāng）刀台因長期使用導致變形，與刀（dāo）架上平麵產生平行度誤（wù）差，致使四方刀台與刀架上平麵接觸不良。
2.4.2 解決方（fāng）案
四方刀台夾緊（jǐn）刀具後，可用塗色法檢查底麵與刀架上平麵的接觸精度。通過修磨修刮，保證刀台夾持刀具後，其底麵與刀架上平麵仍能均勻地全麵接觸。
2.5 主要原因五
使用尾座支持工件進行加工（gōng）時，頂尖套不穩定。
2.5.1 原因分析（xī）
頂尖錐柄與套筒錐孔磨（mó）損不能嚴密貼合，頂尖軸承因磨損出現間隙。
2.5.2 解決方（fāng）案
檢查（chá）頂（dǐng）尖錐柄與（yǔ）套筒錐（zhuī）孔的接觸情（qíng）況，通過修磨（mó）或研磨，使其接觸良好。檢（jiǎn）查頂尖軸承間隙，通過調整或（huò）更換（huàn），保證頂尖的旋轉（zhuǎn）精（jīng）度。
2.6 主要原因六
因電動機運轉不平穩而產生振動。
解（jiě）決方案：可校正電動（dòng）機轉子的平衡，有條件的可以進行動（dòng）平衡。
3 、螺旋（xuán）狀（zhuàng）波（bō）紋
螺旋狀波紋像螺（luó）紋一樣，有間距但不重合，包絡在外圓上，如圖（tú）3所示。
3.1 主要原因
其原（yuán）因主要是主軸（zhóu）間（jiān）隙大、刀具夾持（chí）不緊或刀杆剛性差。縱向（xiàng）進刀時，工件和刀具因產生共振而相互作前後方向的位移，使切屑厚（hòu）薄不均，工件表麵高低不平，同時（shí）發出刺耳的響聲。
3.2 解決方案
一是調整主軸軸承（chéng），使主軸的徑向（xiàng）間隙和軸向竄（cuàn）動（dòng）量合乎精度標準的要（yào）求；二是壓緊刀具，消除鬆（sōng）動現象；三是選擇剛性好的刀杆。
4、結 論
綜上所述（shù），總結分析了臥式車床車削（xuē）加工時產生3種主要波紋的原（yuán）因（yīn），並從設備（bèi）修理的角度提出（chū）了解決方案，不僅提高了故障診斷的準確率，還縮短了診斷時間。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息
