浅析数控机床噪声的成因及控制方法.pdf

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1、!!!!!!!设备与维修H’(&ID"%.6%8>6&%."%6%#"栏目主持!朱光明!!浅析数控机床噪声的成因及控制方法汉川机床集团有限公司!!陕西!#"’--’"!徐新武!!近年来#随着数控技术的发展#对数控机床的整体由基本气体动力噪声源与气流速度的关系&噪声声,性能要求越来越严格#其中机床噪声是机床整体性能的强’J!J为气流速度1IB"可知噪声声强与气流速度一项重要指标$遵循以人为本的原则#世界各国的听力的四次方成正比$所以#在实际使用中当带轮转速提高保护标准都规定了机械设备噪声的允许暴露声级#对噪时#排气%吸气速度

2、加快#气体流速提高#噪声增大’声的控制十分重视$通过实际装配生产中的检测#我公当传递较大扭矩时#带宽增大#相应带轮增宽#带轮齿司生产的数控产品H^%$$)系列%H^%,$$>系列机床#槽内空气容积增大#在相同的排气%吸气时间内排或吸由于噪声的困扰#经常影响生产进度和产品质量#经分较大容积的空气#相应气体流速也会提高#噪声也会增析噪声主要来源于传动机构的齿轮副和同步齿形带$尤大#这与实际装配调试生产中测试情况相吻合$见图$$其当进行高速%大扭矩传动时#整个传动机构的噪声明显加大#甚至成为机床空运转时噪声的主要来源#分析并解决

3、该项问题对提高机床整体性能有重要的作用$!"成因分析!$"传动冲击!齿轮副传动中#齿轮本身可视为弹簧质量系统!轮齿可视为板簧#轮体可视为质量块"$在齿轮啮合过程中#当传动齿轮副侧隙控制超差或其中某个齿轮存在较大的径向%轴向圆跳动时#加之齿轮传动时由于冲击引起轮齿弹性刚度的周期性变化等造成了激励#从而使这一系统产生了周向%径向和轴向的振图!$动#通过固体传导或直接辐射等传播途径而形成噪声$#"解决方法!""机构振动!众所周知#当回转体质量不平衡!$"对于齿轮副传动噪声#除提高齿轮副各项加工时#在高速旋转运动中产生不平衡离心惯

4、性力#使机构精度和齿轮箱体精度外#齿轮修缘对降低齿轮副啮合噪产生振动#从而产生机构性噪声$随着回转体转速的提声!尤其是高速档噪声"效果尤其明显#齿轮的修缘有高#该不平衡离心惯性力加大#机构的振动振幅加大%齿向修缘和齿形修缘#修缘后齿轮啮合噪声可比未修缘频率增高#从而导致噪声增大$齿轮降低";’K>!*"$!’"风噪!我公司机床产品中带传动主要采用圆弧"齿向修缘有两种结构形式#其中一种为鼓形齿齿同步齿形带和带轮#该传动方式是靠带面上的等距横!见图""$其中#F为齿轮宽度’#为鼓形量#通常在向齿与带轮上齿槽啮合来传递动力的$-

5、/--+;-/-"11之间#转速较高#模数越大#其鼓形量传动过程中#带面齿开始与带轮齿槽啮合至完全啮相应也越大$另一种为齿向抹角!见图’"#其中#值同合这一过程挤出带轮齿槽内空气’脱开啮合时#带轮齿鼓形齿的鼓形量$槽内形成负压#会吸入外部空气$当带轮系高速运转时#齿形修缘部位通常在齿顶这一排气%吸气过程会不断的进行#随着带轮系转速的!见图,"$其中#$为齿高修缘提高#排气%吸气的速度加快#气体流速提高#形成气量#大小为-/,;-/%11’#为齿图!"体动力性噪声$&&&%’!""#年第$期冷加工!!!"#$%&’!()*+

6、,-./01"2(#!!!!!!!!!!H’(&ID"%.6%8>6&%."%6%#"设备与维修形修缘量#大小为-/--%;J$?$7J"?"7’K-/-"11#目前尚没有统一标准#’式中!’(((体积流量!1IB"K该数据是通过实际装配生产中试验J$(((采取分散降压措施前气流速度得来的$在装配中发现#修缘量大图!’?$(((采取分散降压措施前吸排气截面积小与齿轮转速%齿轮模数关系很J"(((采取分散降压措施后气流速度大#具体数据尚待进一步摸索试?"(((采取分散降压措施后吸排气截面积验$$通过在装配中的实践#以提合理化

7、建议的方式#促使加工单位在齿轮加工中将配对啮合的图!,齿轮在一次修整的砂轮上磨削加工’而且对高速齿轮副适当加大齿轮的侧隙’装配中对同一轴上的联装齿轮将图!%齿轮装配于传动轴上后检测齿轮径向圆跳动#如大于由于带轮运转速度一致#齿槽内空气容积一致#故-/-’11即退库返修$这些措施均对降低齿轮副啮合冲采取分散降压措施前后’相等#由方程式可知当?"VK击噪声起到了很好的作用$?$时#J"_J$#气流速度降低#噪声声强降低$!""对于由于回转体不平衡造成机构振动形成的机$"结论械性噪声#因我公司使用的齿轮副和带轮所传递的转速采取上

8、述解决方法#从原理上可以有效降低数控机在%---NI1S@以下#该项噪声经分析和实测不是主要噪床传动机构齿轮副和同步齿形带传动时的噪声#且措施声源$出于成本考虑#在实际使用中主要针对主轴电动简单#方便易行#零件结构无大的变动#成本基本无增机及高速带轮进行动平衡#误差量控制在+-1W以下#加$通过装配实际