車工技師論文

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車床的振動(dòng)及控制

1振動(dòng)

車削加工過程中，工件和刀具之間常常發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，破壞和干擾了正常的切削加工，是一種極其有害的現(xiàn)象。當(dāng)車床發(fā)生震動(dòng)時(shí)，工件表面質(zhì)量惡化，產(chǎn)生明顯的表面振紋，工件的粗糙度增大，這時(shí)必須降低切削用量，使車床的工作效率大大降低。強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，會(huì)時(shí)車床產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，使切削加工過程無法進(jìn)行下去。由于振動(dòng)，將使車床和刀具磨損加劇，從而縮短車床和刀具的使用壽命；振動(dòng)并伴隨有噪音，危害工人身心健康，使工作環(huán)境惡化。車床振動(dòng)可公為自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和自系振動(dòng)，據(jù)測(cè)算，這三類振動(dòng)分別5%，30%，65%。

當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)的平衡被破壞，彈性力來維持系統(tǒng)的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)(如圖1)，在外界周期性干擾力持續(xù)作用下，被迫產(chǎn)生的振動(dòng)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)(如圖2)，由振動(dòng)過程本身引起切削力周期性變化，又由這個(gè)周期性變化的切削力反過來加強(qiáng)和維持的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)(如圖3)。

圖1圖2

圖3

2車床振動(dòng)的振源

尋找振動(dòng)的來源，并加以排除或限制，是有效控制振動(dòng)的途徑。振源來自車床內(nèi)部的，稱為機(jī)內(nèi)振源；來自車床外部的，稱為機(jī)外振源。

第1頁(yè)共4頁(yè)由于自由振動(dòng)是由切削力的突然變化或其它外力沖擊引起的，可快速衰減，對(duì)車床加工過程影響非常小，可以忽略不計(jì)。

強(qiáng)迫振動(dòng)的振源

機(jī)內(nèi)振源：車床上各個(gè)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不平衡及電磁力不平衡引起的振動(dòng)；機(jī)床回轉(zhuǎn)零件的不平衡，如皮帶輪、卡盤、刀盤和工件不平衡引起的振動(dòng)；運(yùn)動(dòng)傳遞過程中引起的振動(dòng)，如變速操縱機(jī)機(jī)構(gòu)中的齒輪嚙合時(shí)的沖擊力，卸荷帶輪把徑向載荷卸給箱體時(shí)的振動(dòng)，三角皮帶的厚度不均勻，皮帶輪質(zhì)量偏心，雙向多片摩擦離合器，滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承尺寸及形位誤差引起的振動(dòng)；往復(fù)部件運(yùn)動(dòng)的慣性力，如離和器控制箱體的正反轉(zhuǎn)引起的慣性力振動(dòng)；切削時(shí)的沖擊振動(dòng)，如切削帶有鍵槽的工件表面時(shí)循環(huán)沖擊載荷引起的振動(dòng)；車床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力脈動(dòng)。機(jī)外振源：其它機(jī)床、鍛壓設(shè)備、火車、汽車等通過地基傳給車床的振動(dòng)。

自激振動(dòng)的振源

引起自激振動(dòng)的振源主要有車削時(shí)切削量過大、主切削力的方向、車刀的幾何角度的選擇不當(dāng)?shù)取?振源分析

1）查找車床振動(dòng)振源的框圖，見圖4。

圖4查找車床振動(dòng)振源的框圖2）車床主軸箱內(nèi)振源分析

第2頁(yè)共4頁(yè)一方面主軸箱中齒輪、軸承等零部件設(shè)計(jì)、制造及裝配過程中存在某些不足之處，另一方面長(zhǎng)期工作過程中使得某些零件失效，導(dǎo)致主軸箱在工作過程中產(chǎn)生了振動(dòng)。齒輪在嚙合時(shí)引起沖擊產(chǎn)生頻率為嚙合頻率的振動(dòng)，主軸安裝偏心所引起周期性振動(dòng)；軸承的損傷所引起周期性沖擊或者激發(fā)自身的各個(gè)元件以固有頻率振動(dòng)；以及其它因素所引起的振動(dòng)�，F(xiàn)以CA6140車床為例。對(duì)CA6140主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的回轉(zhuǎn)頻率和齒輪嚙合頻率進(jìn)行計(jì)算和實(shí)際測(cè)量(計(jì)算過程從略)。由于主軸轉(zhuǎn)速檔位較多，故僅選取主軸轉(zhuǎn)速為200rpm時(shí)計(jì)算主軸箱內(nèi)各軸的回轉(zhuǎn)頻率和齒輪嚙合頻率，計(jì)算結(jié)論數(shù)據(jù)如表1所示；主軸前端D3182121雙列向心短圓柱滾子軸的有關(guān)元件脈動(dòng)頻率計(jì)算結(jié)論數(shù)據(jù)如表2所示。

表1

回轉(zhuǎn)軸號(hào)Ⅰ理論頻率(HZ)回轉(zhuǎn)頻率fⅠ=13嚙合頻率f56=760f38=730實(shí)際頻率(HZ)回轉(zhuǎn)頻率fⅠ=14.15嚙合頻率f56=792f38=792fⅡ=20.8f22=423f58=423f22=459f50=364.5fⅢ=7.9f50=364.5f50=364.5f50=395f51=371.8fⅣ=7.9f50=395f50=371.8f51=403.8f50=403.8fⅤ=8f26=193.3f26=210fⅥ=3.6f58=210ⅡfⅡ=19ⅢfⅢ=7.29ⅣfⅣ=7.29ⅤfⅤ=7.44ⅥfⅥ=3.333f58=193.3表2

內(nèi)圈滾道波度滾珠通過內(nèi)圈的頻率外圈的頻率滾珠自轉(zhuǎn)頻率172.8HZ60.5HZ47.5HZ29.4HZ

3）數(shù)據(jù)分析

第3頁(yè)共4頁(yè)經(jīng)過大量實(shí)踐分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)主軸箱內(nèi)頻率為f=173HZ、f=790HZ對(duì)切削力影響很大，f=173HZ頻率的振動(dòng)主要是通過工件直接傳輸給刀架的，而f=790HZ一部分能量通過車床床身傳遞給刀架，一部分能量通過工件傳遞給刀架。

進(jìn)一步對(duì)f=173HZ，f=790HZ頻率所產(chǎn)生振動(dòng)原因進(jìn)行分析=計(jì)算并與表1、表2對(duì)比。得出如下結(jié)果：f=173HZ是由主軸前端的雙列向心短圓柱滾子軸承的內(nèi)圈滾道表面粗糙度很大所引起的，f=790HZ為軸承上齒輪(Z=56)的嚙合頻率，由摩擦片離合器在嚙合處剛性不足造成齒輪嚙合時(shí)不平穩(wěn)所引起的。

通過以上分析可知，在切削過程中，f=173HZ和f=790HZ振動(dòng)頻率對(duì)切削力影響很大。f=173HZ是由主軸前端的雙列向心短圓柱滾子軸承所引起的；f=790HZ是由軸承上的齒輪嚙合時(shí)不平穩(wěn)所引起的。4車床振動(dòng)的控制1）對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)的控制

將振源與車床隔離。設(shè)置隔振裝置，將振源所產(chǎn)生的振動(dòng)由隔振裝置大部分吸收，減少振源對(duì)車削加工的干擾。挖防振溝，將車床安置在防振地基上，設(shè)置彈簧或橡皮墊減少振動(dòng)。

減少激振力。如精確平衡回轉(zhuǎn)零部件，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、皮帶輪和卡盤作靜平衡和動(dòng)平衡試驗(yàn)，提高軸承裝配精度。

提高車床傳動(dòng)的制造精度。如將變速操縱機(jī)構(gòu)中齒輪嚙合的制造精度提高，可以減少因齒輪嚙合傳動(dòng)而引起的振動(dòng)。

提高工藝系統(tǒng)的剛度及阻尼。車床系統(tǒng)剛度增加，對(duì)振動(dòng)的抵抗能力提高，亦可減少振動(dòng)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的固有頻率，避免共振現(xiàn)象發(fā)生。采用減振器和阻尼器。2）對(duì)自激振動(dòng)的控制

合理選擇與切削有關(guān)的系數(shù)；合理選擇車刀的幾何參數(shù)；合理安排刀尖高低、潤(rùn)滑；提高工藝系統(tǒng)的抗振性。

第4頁(yè)共4頁(yè)

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國(guó)家職業(yè)資格證書考核評(píng)定申請(qǐng)表

技師（二級(jí)）/高級(jí)技師（一級(jí)）

姓名葉永固

工作單位宜賓三原煙葉復(fù)烤有限公司現(xiàn)職業(yè)資格等級(jí)車工高級(jí)申報(bào)職業(yè)資格等級(jí)車工技師

四川省職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心制

201*年11月7日

目錄

一、啃刀現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及解決措施（第一頁(yè)）二、亂扣的處理方法三、提高螺距精度的途徑四、中徑精度的測(cè)量及控制方法五、螺紋表面粗糙度的控制

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（第二頁(yè)）（第三頁(yè)）（第四頁(yè)）（第四頁(yè)）

車削螺紋時(shí)常見故障及解決方法

姓名：葉永固

單位：宜賓三原煙葉復(fù)烤有限公司

摘要：車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，

也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時(shí)要具體情況具體分析，通過各種檢測(cè)和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

關(guān)鍵詞：車床、螺紋、螺母、方法。

螺紋是在圓柱工件表面上，沿著螺旋線所形成的，具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽。在機(jī)械制造業(yè)中，帶螺紋的零件應(yīng)用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數(shù)和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(即工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn))，刀具應(yīng)均勻地移動(dòng)一個(gè)(工件的)導(dǎo)程的距離。它們的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳到進(jìn)給箱；由進(jìn)給箱經(jīng)變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠；由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動(dòng)刀架作直線移動(dòng)，這樣工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)都是通過主軸的帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，從而保證了工件和刀具之間嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

在實(shí)際車削螺紋時(shí)，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運(yùn)動(dòng)，在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，引起車削螺紋時(shí)產(chǎn)生故障，影響正常生產(chǎn)，這時(shí)應(yīng)及時(shí)加以解決。車削螺紋時(shí)常見故障及解決方法如下：

一、啃刀現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及解決措施：

故障分析：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。解決方法：

1、車刀安裝得過高或過低：過高，則吃刀到一定深度時(shí)，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現(xiàn)象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進(jìn)絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動(dòng)趨向加深，從而把工件抬起，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對(duì)刀)。在粗車和半精車時(shí)，刀尖位比工件的中心高出1％D左右(D表示被加工工件直徑)。

2、工件裝夾不牢：工件本身的剛性不能承受車削時(shí)的切削力，因而產(chǎn)生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現(xiàn)啃刀，此時(shí)應(yīng)把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

3、車刀磨損過大：引起切削力增大，頂彎工件，出現(xiàn)啃刀。此時(shí)應(yīng)對(duì)車刀加以修磨。二、亂扣的處理方法：

故障分析：原因是當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件未轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)而造成的。解決方法：

1、當(dāng)車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數(shù)時(shí)：如果在退刀時(shí)，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位，那么，再次閉合開合

螺母時(shí)，就會(huì)發(fā)生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內(nèi)，以致出現(xiàn)亂扣。解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結(jié)束時(shí)，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉(zhuǎn)，使車刀沿縱向退回，再進(jìn)行第二次行程，這樣往復(fù)過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動(dòng)沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣。2、對(duì)于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數(shù)的螺紋：工件和絲杠都在旋轉(zhuǎn)，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，才能重新合上開合螺母，這樣當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí)，工件轉(zhuǎn)了整數(shù)倍，車刀就能進(jìn)入前一刀車出的螺旋槽內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動(dòng)退刀。這樣退刀快，有利于提高生產(chǎn)率和保持絲杠精度，同時(shí)絲杠也較安全。三、提高螺距精度的途徑：

故障分析：螺紋全長(zhǎng)或局部上不正確，螺紋全長(zhǎng)上螺距不均勻或螺紋上出現(xiàn)竹節(jié)紋。解決方法：

1、螺紋全長(zhǎng)上不正確：原因是掛輪搭配不當(dāng)或進(jìn)給箱手柄位不對(duì)，可重新檢查進(jìn)給箱手柄位或驗(yàn)算掛輪。

2、局部不正確：原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復(fù)。

3、螺紋全長(zhǎng)上螺距不均勻：原因是：絲杠的軸向竄動(dòng)、主軸的軸向竄動(dòng)、溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良、溜板箱燕尾導(dǎo)軌磨損而造成開合螺母閉合時(shí)不穩(wěn)定、掛輪間隙過大等。通過

檢測(cè)：如果是絲杠軸向竄動(dòng)造成的，可對(duì)車床絲杠與進(jìn)給箱連接處的調(diào)整圓螺母進(jìn)行調(diào)整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。如果是主軸軸向竄動(dòng)引起的，可調(diào)整主軸后調(diào)整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調(diào)整開合螺母間隙。如果是燕尾導(dǎo)軌磨損，可配制燕尾導(dǎo)軌及鑲條，以達(dá)到正確的配合要求。如果是掛輪間隙過大，可采用重新調(diào)整掛輪間隙。

4、出現(xiàn)竹節(jié)紋：原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動(dòng)有周期性誤差引起的，如掛輪箱內(nèi)的齒輪，進(jìn)給箱內(nèi)齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉(zhuǎn)中心低，從而引起絲杠旋轉(zhuǎn)周期性不均勻，帶動(dòng)刀具移動(dòng)的周期性不均勻，導(dǎo)致竹節(jié)紋的出現(xiàn)，可以修換有誤差或磨損的齒輪。四、中徑精度的測(cè)量及控制方法：

故障分析：原因是吃刀太大，刻度盤不準(zhǔn)，而又未及時(shí)測(cè)量所造成。

解決方法：精車時(shí)要詳細(xì)檢查刻度盤是否松動(dòng)，精車余量要適當(dāng)，車刀刃口要鋒利，要及時(shí)測(cè)量。五、螺紋表面粗糙度的控制：

故障分析：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當(dāng)，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產(chǎn)生振動(dòng)等造成功。

解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具；選擇適當(dāng)切削速度和

切削液；調(diào)整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導(dǎo)軌的鑲條等，保證各導(dǎo)軌間隙的準(zhǔn)確性，防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。

總之、車削螺紋時(shí)產(chǎn)生的故障形式多種多樣，既有設(shè)備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時(shí)要具體情況具體分析，通過各種檢測(cè)和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

作者：葉永固201*年11月7日

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