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臥式車床加工中（zhōng）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

摘要（yào）：分析了臥式車床在加工時工件表（biǎo）麵產生波紋的原因，從設備修理的角度出發，通過分（fèn）析車床結構，提出解決方案，從而達到消除車削波紋，提高車削精度的目的。

關（guān）鍵詞：臥式車床；波紋；修（xiū）理；消除；精度

0 引言（yán）

臥式車床經長期使用後，在車削工（gōng）件時（shí），工件外圓或端麵（miàn）經常會出現（xiàn）不同（tóng）程度的波紋現（xiàn）象。波紋的形狀（zhuàng）、形式（shì）多樣，有等距離的、螺旋狀的，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（zhóu）線成平（píng）行狀態。總之，不（bú）同波紋形狀對應的產生原因也不同。但是不（bú）論哪種形式的波紋，都會影（yǐng）響工件的表麵質量（liàng），不（bú）能滿足（zú）工藝（yì）要求。所以，加工工件出現波紋必須找出產生的根源，通（tōng）過調（diào）整或修理予以根除。

根據多年的設備修理經驗，總結了以下幾種產（chǎn）生波紋的原因（yīn），並列舉了解決方案。

1、等距離（lí）波紋

等距離波紋是經常遇到的波紋（wén）之一，波紋成圓（yuán）圈狀，與工件軸線垂直，且間距相同。如用（yòng）記號筆在工件上劃過，每隔相等的軸向距離便出現一段記（jì）號痕跡（jì），痕跡是斷斷（duàn）續續的，說明（míng）產生等距（jù）離波紋的（de）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距離波紋的原因主要是（shì）：由於受車床傳動件的影響，溜板在沿著（zhe）床身導軌作縱（zòng）向運動的同時，做周期（qī）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

在修理的（de）時候首先分析是否（fǒu）由（yóu）車床的光杠所引起的。由於光杠是細長結構，且極易（yì）彎曲。並且在車床工作時，光杠與溜板箱上與之配合的光杠套由於車床轉動離心力的作（zuò）用，產生間隙。當光（guāng）杠彎曲時，光杠和光杠（gàng）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（liàng）就會變大，再（zài）綜合床身和溜板導（dǎo）軌（guǐ）工作時產生的磨損量，致（zhì）使溜板箱下沉，從而引起光杠（gàng）與溜板箱上光杠帶（dài）動的（de）齒輪內孔不同心（俗稱“壓杠”）的現象。彎（wān）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（zhǒng）波紋（wén）的距離與光杠旋轉一周而帶（dài）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（lún）內孔的同（tóng）軸度誤差。

此種方案（àn）需測量出（chū）光杠與齒輪內孔的同軸度誤差，可用（yòng）檢驗棒、刀口尺和塞尺測量。具體方（fāng）法是：在光杠套孔和齒輪孔中插入相同直徑的檢驗棒（bàng），移動溜板使檢驗棒靠近。用刀口尺分別靠在其中較高的一個檢驗棒的上母線和側母線上，再用塞尺測量另一（yī）個檢驗棒與刀口尺的縫隙，即可得出兩者同軸度的誤差值。

誤差值較大（dà）時，須在溜（liū）板的平導軌麵上粘接比誤差值稍厚的導軌板（餘量用於合（hé）研（yán）修刮），角度導軌的粘接（jiē）厚度則需要通過計（jì）算，粘接後，既要滿足溜板（bǎn）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（zhōng）達（dá）到光杠與齒輪孔同心的要求。

誤差值不大時，可刨去溜板上與溜板（bǎn）箱的結合麵與誤差值相同的尺寸，使溜板（bǎn）箱抬高，然後再加工中拖板絲杠上的（de）齒輪，使其負變位來保證齧合的方法（fǎ）。

通過上（shàng）述方法，光杠與齒輪內孔（kǒng）的同軸度（dù）誤差問題就能徹底解決。

2）測量光杠的彎曲度。

此種方案要測量光杠的（de）彎曲度。將光（guāng）杠架在兩個（gè）V形鐵上，采用百分表來測量，將百（bǎi）分表（biǎo）的表頭觸及光杠上母線的（de）中間位置，轉動（dòng）光杠（gàng），百分表讀數的一半就是彎曲的程度。為（wéi）準確起見，可以分別測（cè）量與中（zhōng）間相鄰的幾（jǐ）個位置。這樣做不但能夠知道彎曲光杠（gàng）最高點的位置；還能得出光杠彎曲度的最（zuì）大（dà）值，並且在所彎曲的最高點做記號，使之一目了然。

校正光（guāng）杠的方法如下：將光杠架在（zài）V形鐵上，用T形槽螺（luó）釘（dìng）和壓板壓在做記號處，擰緊螺（luó）母使（shǐ）光杠向相反的方向變形（xíng）。壓緊（jǐn）後變形停留90 min以上。同時用銅棒輕輕（qīng）敲擊壓（yā）板，以消除光杠本身的內應力（lì），起到（dào）塑性變形的目的。然後（hòu）鬆開壓板（bǎn），進行直線（xiàn）度檢（jiǎn）查，如果（guǒ）檢查結果（guǒ）仍不能達到徑向跳動量0.20 mm以內，就需要再一次（cì）進行壓緊、停留（liú）、敲擊、檢查的過程（chéng）。需要注意的是，每一次的壓緊都要（yào）記（jì）住擰（nǐng）緊壓（yā）板螺母的圈數，以便受力後（hòu）仍然彎曲時增加圈數，使光杠受力進一步增加，從而（ér）彎曲程度加大。例如：先（xiān）擰了（le）6圈，鬆開後測量光杠的彎曲度（dù），如果發現沒有多大的改變，那麽再壓時（shí）就需多擰一圈或（huò）兩圈（quān），使光杠的彎曲度加大，達到塑性（xìng）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，就再多擰一兩圈。直到發現光杠有校直的跡（jì）象時，再進（jìn）行操作時就隻需要半圈或小半圈地增加了。隻有這樣做，才能做到（dào）對光杠的（de）校直程度心中有數，校直才會有顯著效果。

通過上述方法，光杠受力彎曲（qǔ）的問題（tí）就能徹底解（jiě）決。

1.2 主要原因二

產生等距離波紋另一原因是因加工精度或配合精度引起的，比如使用年限較久的車床，齒條、齒輪等部件容易（yì）磨損，這樣，產生等距離波紋的原因（yīn）可能是（shì）：齒（chǐ）條磨損後加工精度達不到要求、齒輪（lún）軸（zhóu）磨損後加工（gōng）精（jīng）度（dù）達不到要求（溜板（bǎn）箱（xiāng）上與齒條齧合的齒輪軸）、齒條和床（chuáng）身導軌麵配合達不到要求、齒輪軸與溜板箱孔配合達不到（dào）要求、溜板箱縱向運動的輸出（chū）齒（chǐ）輪與床身上的齒條齧合不良等。這（zhè）時產生（shēng）的波紋與（yǔ）上述由於光杠（gàng）同軸度或（huò）直線度的原因造成的波紋形狀一樣，但距（jù）離有所（suǒ）不（bú）同，波紋的距離與齒條的周（zhōu）節相一致。

1.2.1 原因分析

這是由於溜板縱（zòng）向運（yùn）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，與齒輪軸配合的套與齒輪軸存在配合間隙，配（pèi）合（hé）間隙（xì）較大時，齒輪軸在轉動時（shí）就會偏離原（yuán）有的軌跡，從而在（zài）齒輪軸（zhóu）與齒條齧合時，齒輪軸的軸線就會發生偏移，導致（zhì）齧（niè）合（hé）不良，進而產生周期性的振動狀態，這是一個不正常的運動，會造成了大托板不能平穩移動，直（zhí）接影響（xiǎng）了溜板的（de）直線運（yùn）動，從而在工件上產生了波紋（wén）。

1.2.2 解決方案

在齒輪與齒條之間通過壓鉛絲法，具體方法為（wéi）：將直徑為頂間隙的1.25～1.50倍的軟鉛絲用油脂粘在齒（chǐ）輪上（注意鉛絲長度不應短於5個齒距），然後用力將齒輪轉動，使鉛絲置於齒輪與齒條結合麵（miàn）上，經擠壓後，鉛絲變形，其厚度即為實（shí）際間隙（xì）值，用遊標卡尺測量出鉛絲厚度（dù）。然後根據間隙來調整齒條的位置，使輸出齒輪與齒條的齧合狀態達到最佳，保證傳動時平穩（wěn）無阻（zǔ）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（zhì）直線度（dù）誤差、絲杠和絲母不同心導致的（de）同軸度誤差、中拖板導軌間隙大導致徑向跳動。這3個（gè）原因使得中拖板在前進時，產（chǎn）生了左（zuǒ）右的移動，走出了有規律的曲線，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（tuō）板就有一（yī）個周期性的（de）影響，於是工件（jiàn）端麵上就留下了等距（jù）離的波紋痕跡。

1.3.2 解（jiě）決（jué）方案

與上述（shù）外圓波紋的操作（zuò）方法一致：一是校直中拖板絲杠，采用反壓緊法（fǎ）；二是使絲杠絲母同（tóng）心，采用餘量合研修刮法；三是調整斜鐵，消除導軌間（jiān）隙。這3個問題解決了，波（bō）紋也（yě）就隨之消除了。

2 、雜亂無章的波紋

此類波紋因其雜亂而多（duō）種多樣，無明顯（xiǎn）規（guī）律可尋，並且間斷性地出現，因此需要深入分析產生的原因，找準（zhǔn）切入點（diǎn），才能事半功倍，快速解決問題，經總結，大致有以下6種原因可導致（zhì）此類波紋。如（rú）圖2所（suǒ）示。

2.1 主要原（yuán）因一

主軸軸承磨損，主軸旋轉時由於（yú）受力不（bú）均衡形成振（zhèn）源引起主軸振動。

2.1.1 原因分析

主軸軸承在主軸上高速運（yùn）轉（zhuǎn），產生軸承磨損。

2.1.2 解（jiě）決方案

更換主軸磨損軸承，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箱孔跳動的最（zuì）低點；軸承（chéng）內孔跳動的最高（gāo）點對準主軸軸徑跳動的最低點。這樣可以減小誤差，裝配精度也會（huì）隨之提高。

2.2 主要（yào）原因二

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

2.2.1 原因分析（xī）

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（zhǔ）軸殼體軸承孔與主軸回轉軸線的垂直度誤差（chà）等。

2.2.2 解決方案

調整主軸後端的圓螺母，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（zhuǎn）主軸一邊調整圓螺母，直至調（diào）整至鬆緊合適即可。

2.3 主要原因三

主軸殼（ké）體軸承孔與（yǔ）主軸軸承（chéng）的外圈產（chǎn）生間隙。

2.3.1 原因分析

主軸箱體孔因長期磨損變形導致主軸殼體軸承孔與（yǔ）主軸（zhóu）回轉軸線產生垂直（zhí）度誤差，使殼體（tǐ）與軸承間產（chǎn）生（shēng）間隙。

2.3.2 解決方案

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

2.4 主要原因四（sì）

四方刀台（tái）與刀（dāo）架上平麵接觸不良。

2.4.1 原因分析

四方刀台因長期（qī）使用導致（zhì）變形，與刀架（jià）上平麵產生平行度誤差，致使四方刀台與刀架上平麵接觸（chù）不良。

2.4.2 解決方案

四（sì）方刀台夾緊刀具後，可用塗色法檢查（chá）底（dǐ）麵（miàn）與刀架上（shàng）平麵的接觸精度。通過修磨修（xiū）刮，保證刀台夾持刀具後，其底麵與刀架上平（píng）麵仍能均勻地全麵接（jiē）觸。

2.5 主要原因五

使用（yòng）尾（wěi）座（zuò）支持工件進（jìn）行加工時，頂尖套不穩定。

2.5.1 原（yuán）因分析

頂尖錐柄與套筒錐孔磨損不能嚴密貼合，頂尖軸承因磨損出現間隙。

2.5.2 解決方案

檢查頂尖錐柄與套筒錐孔的接觸情況，通（tōng）過修磨或研磨，使其接觸良好。檢查頂尖軸承間隙，通過調（diào）整或更換，保證頂尖的旋轉精度。