一（yī）、主軸噪聲故障分析

　　在很多數控銑床中，由於主軸的變速係統仍采用若幹傳動軸、齒輪和軸承，因此在工作中不（bú）可避免地要產生振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊（jī）噪聲。而數（shù）控銑（xǐ）床主傳動係統的變速是在機床不停止工作的狀態（tài）下，由計算機（jī）控製完成的，因此它比（bǐ）普通機床產生的噪聲更為（wéi）連續，更具有代表性。

　　某數控（kòng）銑床，在初次使用時噪聲就較大，並且噪聲聲源主要來自主傳動係統，隨著使用時間的（de）延長噪聲越（yuè）來越大，用聲（shēng）級計在主軸2000r/min的轉速下，測得噪聲為85.2dB。

　　故障檢查與分析

　　機械係統受到（dào）外界任何（hé）的激振力，係統就會因對此激振力產生響應而出現振動。這個振（zhèn）動能量在整個係（xì）統中傳播，當傳播到輻射表麵，這個能量就轉換（huàn）成壓力波，經空（kōng）氣再傳出去，即聲輻（fú）射（shè）。因此，激（jī）發響應、係（xì）統（tǒng）內部傳遞及聲輻射這三個步驟就是振動噪聲、摩擦噪聲和衝（chōng）擊（jī）噪聲（shēng）的形成過程。

　　數控銑床的主傳動係統土作時，正是由於齒輪（lún）、軸承等零部件經過激發響應（yīng），並（bìng）在係統內部傳遞和輻射而出現了噪聲，且這些部件又由（yóu）於出現了異常情況，使激振力加大從（cóng）而使（shǐ）噪聲增大。

　　（1）齒輪噪聲分析。數控銑床的主傳動係統主要（yào）是靠齒輪來完成變速和傳動的因此，齒輪的齧合傳動（dòng）是主要噪聲源之一。

　　機床主傳動係統中齒輪在運轉中產生（shēng）的噪聲主要有：

　　①齒輪（lún）在齧（niè）合中，齒與齒之間出現連續衝擊而使齒輪在齧合頻率下產生受迫（pò）振動並帶來衝擊噪聲。

　　②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並（bìng）帶來噪聲（shēng）。

　　③因齒輪與傳動軸及軸（zhóu）承的裝配出現偏心而引起旋轉不平衡慣性力，由此產生了與（yǔ）轉（zhuǎn）速相一致的低頻振動。隨著軸的旋轉，每轉一次發出一次共鳴噪聲。

　　④因齒與齒之（zhī）間的（de）摩擦導致齒輪產生（shēng）的自激振動並帶來摩擦噪聲。如果齒麵凸（tū）凹不平，會引起快速周期性的衝擊噪（zào）聲。

　　（2）軸承噪聲分析。該數（shù）控銑床的主軸變速係統共有滾動軸（zhóu）承38個。軸承與軸頸及支（zhī）承孔的裝配、預緊力、同心度、潤滑條（tiáo）件以及作用（yòng）在軸承上負荷的大小、徑向間隙（xì）等都對噪聲有（yǒu）很大影響。而且軸承本身的製造偏差，在很大程度上決定了軸承的噪聲。滾動軸（zhóu）承最易產生變形的部位就是其內外環。內（nèi）外環在（zài）外部因素和自身精度的影響下，有可（kě）能產生搖擺（bǎi）振動、軸向振動、徑向振動（dòng）、軸承環本身的徑向振動和軸（zhóu）向彎曲振動。

　　與齒輪同理，軸承（chéng）的轉速越高（gāo），回轉（zhuǎn）基頻就越大，噪聲也就隨之增大軸承滾動體（tǐ）內外環各自的（de）精（jīng）度如果不高，將成為影響軸承噪（zào）聲（shēng）的主要因素滾動體或軸承的內外環上凹陷點很多，在頻譜上表現（xiàn）出這（zhè）些頻率的高次諧波，引起的（de）噪聲也就越（yuè）高。

　　二、主軸噪聲故障處理（lǐ）

　　1.齒輪（lún）噪聲控製

　　由於齒輪（lún）噪聲的產生是多因素引（yǐn）起的，其中有些因（yīn）素是齒輪設計（jì）參數決定的（de）針對（duì）故障銑（xǐ）床出現的主軸運動係統齒輪噪（zào）聲（shēng）的特點，在不改（gǎi）變原設計的基礎上，在原有齒輪上（shàng）進（jìn）行修理（lǐ）和（hé）改進，以減少噪聲。

　　（1）齒頂（dǐng）修（xiū）緣。由（yóu）於齒形誤差（chà）和齒距的影響，在輪齒承載產生了彈（dàn）性變形後，造成齒輪齧合時瞬時頂撞和衝擊。因（yīn）此，為了減少齒輪在齧合時由於齒頂凹凸而造成的齧合衝擊，可進行齒頂修緣。齒頂（dǐng）修緣的目的是校正齒的（de）彎曲變形和補償齒輪誤差，從（cóng）而降（jiàng）低（dī）齒輪噪聲。修緣量取決於齒距誤差和承載後齒（chǐ）輪的彎曲變形量（liàng），以及彎曲方向等。修（xiū）緣時主要針對該機床齧合頻率最高的（de）那幾對齒輪和這些齒輪在模數為3、4、5mm時所采取的不同修（xiū）緣量。在修（xiū）緣時一定要注意修緣量的控製，並采取重複試驗的方法，以免修緣量過大（dà）而破（pò）壞（huài）有（yǒu）效的工作齒廓，或（huò）修緣量過小起不到修緣（yuán）的（de）作用齒形修緣時，可根據這幾對齒輪的具體情況隻修齒頂或隻修（xiū）齒根，隻有在單獨修（xiū）齒頂或修齒根達不（bú）到（dào）良好效果時，齒頂和齒根才共同修修緣量的徑（jìng）向和軸向值可分配給一個齒輪，也可根據情（qíng）況分配給兩個齒輪。

　　（2）控（kòng）製齒形誤差。齒形（xíng）誤差是由多種（zhǒng）因素造成的，觀察（chá）故障（zhàng）銑床傳動係統中的齒輪，發現齒形誤差主要是在加（jiā）工過程中（zhōng）出現的，其次是因長期運行條件不好（hǎo）所致。齒形誤差在齒輪齧合時出現的噪聲比較常見。一般情況下，齒形誤差越大出現的噪（zào）聲也就越大。對於中凹齒形，輪齒在一次齧合中受到兩（liǎng）次衝擊，噪聲很大，並（bìng）且齒形越凹噪聲就越大。因此將齒輪輪齒修（xiū）形，使之適當呈中凸形，以達到（dào）降低噪聲的目的。

　　（3）控製齧合齒輪中心距的改變。齧合齒輪實際（jì）中心距的變化將引起壓力角的改變，如果齧合齒（chǐ）輪的中心距出現周（zhōu）期性變（biàn）化，那麽也將使壓力角發（fā）生周期性變（biàn）化，噪聲也會周期性增大。對齧合中心（xīn）距的分析表明，當中心距偏大時噪聲影響並不明顯，而中心距偏小時噪聲就明顯增大在控製齧合齒輪的（de）中心距時，對齒輪的（de）外（wài）徑、傳動軸的變形（xíng）、傳動（dòng）軸與齒輪和軸（zhóu）承的配合都應控製在理想狀態。這樣（yàng）可盡可能消除（chú）由於齧合中心距的改（gǎi）變而出現的噪聲。

　　（4）注（zhù）意潤滑油對控（kòng）製噪聲的作用。潤滑油在潤滑和冷卻的同時，還起一定的阻尼作用（yòng），噪聲隨油量和黏度的增加而變小。若能在齒麵上維持一定的油膜厚度，就能防止齧合齒麵直接接觸，可衰減振動（dòng）能量，從而降低噪聲，所以用黏度大的油對減少噪聲有利。該故障銑床的主傳動係統采用的（de）是飛濺潤滑，而飛（fēi）濺潤滑會增（zēng）加油的擾動噪聲。實際仁齒輪潤滑需油量很少，其主要目的是為（wéi）了形成壓力油膜，以利於潤滑。實驗證明，齒輪潤滑以齧入側給油最（zuì）佳。這樣，既起到了冷卻作用，又在進入齧合區前，在齒麵上形成了油膜（mó）。如果能控製濺起的油少量進入齧合區，降噪效果更佳。據此，將各個油管重新布置，使潤（rùn）滑油按理想狀態濺入每對齒輪，以（yǐ）控製由於潤滑不利而產生的噪聲。

　　2.軸承噪聲控製

　　（1）控製（zhì）內外（wài）環質量。故障銑床的主傳動係統中，所有軸承都是內環轉動，外環固（gù）定。這時內環如出現徑向偏擺（bǎi）就會引起旋轉時的不平衡，從而出現振動噪聲。如果軸承的外環，配合孔（kǒng）形狀和（hé）位置公差都不好時，就會出現徑向擺動，這樣就破壞了軸承部件的同（tóng）心度。如果（guǒ）內環與外環端麵的側向出現較大跳動，還（hái）會導致（zhì）軸承內環相對於外環發生歪斜。軸承的精度越高，上述的偏擺量就越小（xiǎo），出現（xiàn）的噪聲也就越小。除控（kòng）製軸承內外環幾何形狀偏差外，還應控製內外環滾道的波紋度，降（jiàng）低表麵粗糙度，嚴格控製在裝配過程中滾道的表麵磕傷和劃傷，否（fǒu）則不可（kě）能（néng）降低軸承的（de）振動噪聲。經觀察發現，滾道的波紋度為密波或疏波時，滾動體（tǐ）在滾動時的（de）接觸（chù）點（diǎn）顯然不同（tóng），由此引起的振動頻率相差很大。

　　（2）控製軸承與孔和軸的配合精度。該故障銑床的主傳動係統中（zhōng），軸承與軸和（hé）孔的配合，應保證軸承有必要的徑向（xiàng）間隙。徑向工作間隙的最佳數值，是由內環（huán）在軸（zhóu）上和（hé）外環在孔（kǒng）中（zhōng）的配（pèi）合，以及在運動狀態下內環和外環所（suǒ）產生的溫差所決定的。因此軸承中初（chū）始間隙的選擇（zé）對控製軸承的噪聲具有重要（yào）意義。過大的徑向間隙會導致低頻部分的噪（zào）聲增加，而較小的徑向間隙（xì）又會引起高頻部分的噪（zào）聲增加。一般間隙控製在0.01mm時最佳。外環（huán）在孔中的配合形式會影響噪聲的傳播。較（jiào）緊的（de）配合會（huì）提高（gāo）傳聲性，從而使噪聲加大。過緊的配合，會迫使滾道變形（xíng），從而加（jiā）大軸（zhóu）承滾道的（de）形狀誤差，使徑向間隙減小，也（yě）導致噪聲的（de）增加。軸（zhóu）承外環過鬆的配合同樣會引起較大（dà）噪聲。隻有鬆緊適當的配合可使（shǐ）軸頸與孔接觸處的油膜對外環振動產生阻尼，從而降低噪聲。另外，配合（hé）部位的形位公差和表麵（miàn）粗糙度，應符（fú）合所選軸承精度等級的要求（qiú）。如果軸承很緊地安裝在（zài）加工不準確（què）的軸上，那麽軸的誤差就會傳（chuán）遞給軸承內（nèi）環滾道，並以較高的波紋度形式表現出來，噪聲也就隨之增大。