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卧式车床在加工时工件表面波纹的成因及其对策
Nov 2, 2022  来源:白城市第一职业高中  作者:孙崴

    

     摘要:表面波纹是卧式车床加工过程中普遍存在的问题,表面波纹的存在既影响工件的美观性,又影响工件的使用性能,甚至使零件失去应有的效用,必须要对其进行科学合理的处理与解决。文章针对卧式车床在加工时工件表面波纹的成因进行详细分析,并提出了相应的处理解决措施,以供相关人员参考。
  
     关键词:卧式车床;工件加工;表面波纹

     当卧式车床使用了较长时间后,在车削工件环节很容易因为各种因素的影响,使工件外圆部位或者端面出现波纹现象。比如:部分工件表面的波纹呈螺旋形状,部分工件表面的波纹杂乱无章,找不到任何规律;部分工件表面的波纹等距离,部分工件表面的波纹与工件轴线垂直,部分工件表面的波纹形状与工件轴线平行。分析这些工件外圆部位或者端面的波纹可以发现,导致波纹形成的原因不尽相同。但是,任何原因导致的工件外圆部位或者端面波纹都会对工件的生产质量与使用性能产生影响。所以,
必须要对工件表面波纹的成因进行分析,并采取针对性的处理措施。
  
     1. 卧式车床在加工时工件表面波纹的成因分析
  
     1.1 等距离波纹的成因
  
     在卧式车床加工过程中,经常发现工件表现出现圆圈状的波纹,与工件轴线相垂直且间距相同,这就是等距离波纹。如果工作人员使用记号笔,在工件上做一个标记,那么轴向方向上,每隔一段距离,就可以看到相同的标记。所
以等距离波纹的波峰与波谷高度差非常大,导致等距离波纹的产生主要与以下3 个方面因素有关。
  
    (1)溜板会在床身导轨上做纵向运动,但受到卧式车床传动件的影响,溜板还会按照某一个运动周期在上下方向或者左右方向上做运动,之后溜板曲线式的运动轨迹就会被留到工件外圆部位。
  
    (2)如果卧式车床的使用年限较长,齿条、齿轮等部件出现了不同程度的磨损,那么相应的加工精度或者配合精度就会逐渐降低,使工件出现等距离波纹。例如,如果齿条磨损过于严重或者齿轮轴磨损过于严重,致使加工精度
偏低;或者齿条与床身导轨面的配合精度偏低、齿轮轴与溜板箱孔的配合精度偏低,都会使工件表面出现等距离波纹,只是波纹的距离与齿条周节相同。
  
    (3)如果在工件的端面上也产生了等距离波纹,可以明确其产生原因与传动机构有关。总而言之,无论哪一种都会让原本前进的中拖板出现左右方向上移动,并在工件外圆部位或者端面上留下规律性曲线。
  
     1.2 杂乱无章的波纹
  
     在卧式车床加工过程中,工件表面也经常出现杂乱无章的波纹,即波纹杂乱而多样,没有任何规律,且间断性的出现。一般情况下,导致杂乱无章波纹出现的原因有以下 3 种:

     ①主轴的轴承在高速旋转时产生磨损,在旋转过程中因为无法保持均匀的受力形成振源,导致主轴振动;
     ②主轴与相应的配合零件之间出现了误差。这样一来,如果主轴处于高速运转状态,就会在误差的影响下做出不规则轴向运动;
     ③在设备长期运转状态下,主轴箱体孔出明显磨损老化现象,主轴壳体轴承孔在垂直方向上与主轴回转轴线之间出现误差,使壳体与轴承之间无法紧密贴合。
  
     1.3 螺旋状波纹
  
     所谓螺旋状波纹,就是形成与螺纹相似波纹,两个相邻波纹之间有间距但没有完全重合。主要与以下 3 方面有关:

     ①工件表面与主轴之间贴合不紧密;
     ②刀具加持太松;
     ③刀杆的刚性没有达到相关标准。

     无论哪一方面原因都会在纵向进刀时使工件与刀具发生共振,进而在前后方向上出现不同程度的位移。这样工件的切削厚度的统一性就无法得到有效保证,工件表面就会出现或高或低的波纹。而且工件与刀具之间的振动属于强迫振动,与机床外部的振源或者机床其他部分的振动有关。所以振动频率大小既受到外界干扰力频率的影响,也与主轴组件本身不平衡有关。另外,在卧式车床运行过程中,如果工艺系统产生振动就可能诱发自激振动,工件与刀具之间的相互位置就会受到干扰,使它们之间除了正常的切削运动外,还会出现周期性的颤动,使工件表面出现螺旋状波纹。出现螺旋状波纹时,常伴有刺耳的响声。
  
     2. 卧式车床在加工时工件表面波纹的解决对策
  
     2.1 等距离波纹的解决对策
  
     (1)使用检验棒、塞尺或者刀口尺等工具对光杠与齿轮内孔的同轴度误差进行测量。如果误差较大,可以将比误差值稍厚的导轨板粘结到溜板平导轨面上,再通过合研修刮的方式缩小误差,使光杠与齿轮孔同心。需要注意的是,为了保证角度导轨的粘结厚度可以满足溜板的抬高要求,消除水平方向的误差,必须要安排专业的技术人员对其进行严格而细致的计算。如果误差值不大,那么可以根据误差值将溜板上与溜板箱的结合面刨去,抬高溜板箱,再对中拖板丝杠上的齿轮进行处理,使其负变位,以此来保证齿合。
  
     (2)对光杠的弯曲度进行测量。即针对两个 V 型铁,在加上光杠之后,测量其弯曲度。在这一过程中,可以使用百分表这一测量仪器。如果百分表的表头先与光杠上的母线中间位置接触,然后再对光杠转动,那么从百分表上读取出来的数,再除以 2 就是光杠的弯曲度。为了提升测量结果的准确度,可以将光杠上母线中间位置的相邻位置进行分别测量,从而在明确光杠弯曲最高点的同时,了解光杠弯曲度的最大值。在明确了光杠的弯曲度之后,就可以使用相应的方法对光杠进行校正,解决光杠受力弯曲的问题。
  
     (3)将压铅丝法应用到齿轮与齿条之间。即:使用油脂,在齿轮上粘上直径为顶间隙 1.25~1.50 倍的软铅丝,然后对齿轮施力使其转动。当铅丝出现在齿轮与齿条结合面上,受挤压力的影响就会发生变形,铅丝的厚度就是齿轮与齿条之间的间隙值。因此只需要用游标卡尺测出铅丝厚度就可以调整齿条位置,使齿轮与齿条的啮合状态恢复。
  
     (4)针对工件断面的等距离波纹,可以采取以下 3 个步骤进行处理解决。
  
     ①先将中拖板丝杠进行校直处理,再利用反压紧法进行处理。
     ②将丝杠的心与丝母的心进行严格的统一,使其保持一致,然后再利用余量合研修刮法进行处理。
     ③对斜铁施加以相应的调整措施,将导轨间隙进行消除。
  
      2.2 杂乱无章波纹的解决对策
  
     (1)对主轴中出现磨损的轴承进行更换,在安装新的轴承时,需要对误差相消的方法进行有效的应用。即将轴承外圈跳动最高的点与主轴箱孔跳动最低的点进行对准,将轴承内孔跳动最高的点与主轴轴径跳动最低的点进行对准,将误差控制到最低,将安装精度提升到最高。
  
     (2)对主轴后端的圆螺母进行调整,将平面轴承、壳体等零件的间隙进行调整,并予以消除,加强主轴轴向窜动量的控制。在调整过程中,需要先将主轴上的传动齿轮脱开,然后旋转主轴,调整圆螺母,直到其松紧度符合相关
要求。
 
     (3)主要在数控镗床上,以主轴箱后轴承孔为标准对主轴箱进行找正处理,确保主轴箱前轴承镗大 8~10m 。
 
     之后,再对钢套的外径进行加工,并在钢套内径处留有充足的加工余量。然后,借助冷缩法镶入钢套,当温度恢复正常之后,再按照主轴箱轴承外圈的大小,向外扩大 0.005~0.020mm 尺寸镗成。
  
      2.3 螺旋状波纹的解决对策
  
     (1)对主轴轴承进行调整,确保主轴的径向间隙符合相关精度标准,使轴向窜动量达到相关要求。
  
     (2)对刀具进行压紧处理,将松动现象进行消除。与此同时,还要尽可能的消除外界干扰力的影响。最后,在选择刀杆的时候,要加强刀杆刚性的控制。
 
     (3)在日常工作中,也要对工艺系统的平衡性进行校正,并根据实际情况进行动平衡处理;加强卧式车床的检修、维护与保养,及时发现主轴轴承、刀具以及其他部件的潜在运行隐患,并采取针对性的消除措施;对工件与刀具的接触情况进行检查,然后再采取针对性的方式提升二者之间的接触良好性。
  
      3. 结语
  
      综上所述,不同形式的波纹形状有着不同的成因。在卧式车床加工过程中,工件表面经常出现等距离波纹、杂乱无章波纹以及螺旋状波纹。只要对工件表面波纹的形状进行分析,并找出导致这一波纹形状出现的根本原因,才能够针对性地采取解决策略。只有这样,才能有效提升工件加工质量,将工件的使用性能充分发挥出来。在寻找工件表面波纹成因与处理解决过程中,需要做到以下几个方面:

     ①技术人员要秉持认真、负责的工作态度,对卧式车床进行科学合理的保养与调整,使卧式车床的加工精度达到最佳;
     ②对卧式车床的车削原理进行全面的分析与理解,并以此为基础加强车削用量的控制;
     ③根据工件的加工情况,采取正确的辅助手段,提升工件的加工质量,降低人为因素或者外界因素对工件加工质量的影响;
     ④对各种型号的刀具进行正确的使用,并延长刀具的使用寿命,提升卧式车床的运行效率。
 

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