机床主轴传动环节降噪应用实例

沈阳中捷机床有限公司 (辽宁 110041) 苗 青

沈阳机床成套设备有限责任公司 (辽宁 110013) 战福操 王 义

在现代科技高速发展机床行业中，机床噪声的大小已经成为评定机床性能的重要指标之一，机械行业标准《ZB J50004金属切削机床 噪声声压级的测定》也对机床的噪声做出相关规定，非精密机床整机噪声声压级不应超过83 dB(A)。机床的噪声主要包括:机械噪声、动力源噪声及阀体噪声等。机械噪声一般是指机械传动部件在运转过程中产生的噪声。动力源噪声包括各个传动轴电动机、液压泵、冷却泵、风扇运转以及空气压缩机等带来的噪声。阀体噪声主要是液压阀和气动阀工作时产生的噪声。本文主要介绍降低机械噪声产生的应用实例。

主轴箱是机床中必不可少的重要组成部分，同时也是机床噪声的主要来源。在机床运转过程中，整个传动环节都会产生噪声，包括主轴轴承与轴承孔的配合精度、相互啮合的齿轮、传动带及带轮等传动机构中各个部件。下面以沈阳数控机床有限公司生产的SSCK63型数控车床的主轴箱传动系统为例，来简单介绍从带轮上降低噪声的方法。该机床的主电动机带轮采用的是圆弧齿 (JB/T 7512.2—1994)同步带，节距是8 mm的，带轮宽度是90 mm，48齿带挡圈的小带轮，与其配套的主轴上的带轮节距是8 mm，带轮宽度100 mm，110齿无挡圈的大带轮。如图1～图4所示，从左到右顺序为:整改前小带轮→整改前大带轮→整改后小带轮→整改后大带轮。

图1

图2

图3

图4

同步带规格是带宽80 mm，节距8 mm，长度是1560 mm，工作状态小带轮5500 r/min，大带轮在1800 r/min左右，传动比是18/55。当机床正常运转时，通过噪声仪 (HS5633型数字声级计)测得结果90 dB(A)，而且在传动带和带轮结合处伴随着尖叫声，随着转速越快声音越尖，改变传动带的松紧程度和调整两带轮的平行，尖叫声依然存在。后来经过分析，好像是气流通过窄缝处发出的尖叫。为见证噪声的来源，将小带轮拆下，在图示位置用车床加工2处沟槽，深度低于带轮的齿底，也就是在带轮的圆周方向上加工两个深槽，便于夹在同步带和带轮中间的空气通过沟槽排出，避免产生尖叫。当加工完沟槽重新安装后，再用噪声仪进行测量，噪声降低，但是效果不是很明显，说明找到了问题的所在;再次改变排气槽的结构，在带轮圆周方向的槽内和带轮轴向加工相交孔，小带轮是48个齿，每隔4个齿钻一个轴向孔，对应的圆周方向也按轴向孔的位置加工相交孔，安装好后再次测量噪声，有明显效果，但数值还是超标;再次增加排气孔结构，每隔2个齿钻一个轴向孔，对应的圆周方向也按轴向孔的位置加工相交孔，按照修改小带轮结构的方法对大带轮也进行了整改后，重新安装大小带轮，调整传动带松紧程度后，测量空运转噪声值为80 dB(A)，整整降低了10 dB(A)。在保证带轮强度的情况下钻的孔越多，降噪效果越明显。根据上述试验得出结论，在带轮上增加排气槽对于主轴传动系统降噪确有明显效果，并且部分机床已经应用此结构。