数控刨台铣镗床TQP6511主轴箱噪声的分析及措施

2012-10-23程云龙王丽洁

制造技术与机床 2012年7期

王静程云龙王丽洁

（沈阳机床集团中捷钻镗床厂，辽宁沈阳 110142）

我厂经济型数控刨台铣镗床TQP6511是与德国希斯公司合作生产的产品，其主要性能指标高，具有节省工艺装备、缩短生产准备周期、提高工作效率以及降低生产成本等优点。但用户反映该机床的噪声较高为78 dB，而整机的噪声主要来自于主轴箱。本文就以TQP6511主轴箱为重点，谈一下对主轴箱噪声的分析及处理。

1 主轴箱噪声产生的原因分析

主轴箱噪声的产生因素主要可能来自于以下几方面:（1）设计结构是否合理;（2）箱体精度在加工中能否达到;（3）齿轮的加工方法能否达到图纸要求;（4）装配方法是否正确合理。

2 具体分析及措施

2.1 设计结构

图1所示为该产品传动系统图，其主要设计特点为:

①1轴、2轴的左端轴承为角接触球轴承，右端为径向球轴承，齿轮及轴承在高速运转下产生的热量会导致传动轴热伸长，如果零件轴向安装不留有间隙，会引起轴的径向弯曲，致使轴承受力产生噪声，也使齿轮啮合不正常产生噪声。间隙值大小可用下式估算:

式中:L为轴的长度，约为500 mm;α为膨胀系数，钢为11×10－6，℃－1;Δt为温升，机床温升要求为25 ℃。

计算得 ΔL=500×11×10－6×25=0.137 mm

而设计给定的间隙值为0.10～0.20 mm，故设计合理。

②平衡的影响。在高速情况下，各轴的转动不平衡量会导致振动的产生，引起噪声。故设计上对1、2、3及主轴进行动平衡试验，以保证机床噪声的要求。

③传动齿轮精度的高低对噪声的大小起决定性作用。在设计中，齿轮精度为5级和6级，而且齿顶有修缘措施，若基节误差与齿形误差在公差范围内，且有充足的润滑，从而控制机床的噪声。

④轴承精度等级较高为P4及P5级，满足要求.⑤主轴箱体孔距公差为±0.015 mm及±0.018 mm，确保齿轮啮合侧隙的要求。

从以上设计结构分析，满足高精度机床对噪声的要求。

2.2 主轴箱体加工工艺分析（见图2）

要使机床的噪声控制在合格范围内，其加工工艺方法也是很重要的一个手段。一般孔加工的方法有悬伸镗孔法、支承镗孔法和调头镗孔法，按图孔距公差要求，一般孔为±0.015 mm，主轴孔与相邻啮合孔孔距公差为±0.018 mm;相同轴孔两端支承孔同轴度为φ0.02 mm。为达到图纸要求，分析后采用了调头镗孔法对该主轴箱进行加工。

精镗孔所采用的设备是我厂从德国沙尔曼公司引进的Solon3－1数控卧式加工中心，同时选择两孔共用的水平基准面（工作台面）及垂直侧工艺基准（箱体840±0.30 mm精铣面）作为控制同轴度的有效方法:

（1）应用水平工艺基准（工作台面）控制垂直平面产生的同轴度误差，其方法如图3所示。使表针指在0的位置，然后测量主轴上母线，记录数值A;镗一端孔，完成后工件随工作台转180°并锁紧。用上述方法调整主轴，使主轴上母线位置等高后镗另一端孔，即可保证两孔在垂直面内的同轴。

（2）应用840±0.30 mm侧基面保证水平面内的同轴误差。该方法是以此面做为工作台旋转180°的拉表找正基准。

以上所述是主轴箱加工中为保证精度工艺上较特殊之处，以达到噪声的要求。

2.3 齿轮的加工

两齿轮啮合传动时，其基节误差，会引起传动不平稳，产生振动和噪声。所以必须严格控制基节误差，同时把齿角附近的渐开线修去一些，而以另一条较大压力角的渐开线代替，形成修缘齿轮，减轻齿轮啮合时因主、被动齿轮基节不等而产生的冲击，提高工作平稳性，有效地降低了噪声。故提高修缘齿轮的精度是噪声攻关的一个重点。

首先，对每种零件使用的磨齿心轴重新进行了验证，保证工装的精度，同时从齿坯制造开始就严格控制加工精度，为最终的齿形加工做好准备。TQP6511产品的修缘齿轮均用马格磨齿机SD－32X“0”磨削法加工，检测仪器使用哈量渐开线检查仪测量齿形修缘曲线。为控制修缘高度在0.4 m，并考虑增加零件工作平稳性，每种齿轮件的齿顶圆都进行磨削加工，且保证尺寸一致性0.02 mm。修缘齿轮是在齿形误差和基节误差极小的情况下，才能提高工作平稳性和减小噪声。为保证修缘的必要性，对齿形误差和基节误差都严格加以控制，尤其是基节误差要控制在0.008 mm以内。在修缘齿轮磨削时，通过调整机床，边修磨样板边检测齿形，直至磨削出正确的修缘齿形曲线为止，齿轮的齿形曲线如见图4所示。