一、主軸（zhóu）噪聲故障分析

在很多數控銑床中，由於主軸的變速（sù）係統仍采用若幹（gàn）傳動軸、齒輪和軸承，因此在工作中不可避免地要產生振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲。而數控銑（xǐ）床（chuáng）主傳動係統的（de）變速是在機床不停止工作的狀態下，由計算機控製（zhì）完成的，因此它比普通機床產生的噪聲（shēng）更為連續（xù），更具有代表性。

某數控銑床，在（zài）初（chū）次使（shǐ）用時噪聲就較大，並且噪聲聲源主要來自主傳動（dòng）係統，隨著使用時間的延長噪聲越來越大，用聲級計在主軸2000r/min的轉速下，測得噪聲為85.2dB。

故障檢查與分析

機械係統受到外界任何的激振（zhèn）力，係統就會因對此激振力產生響應而（ér）出現振動。這個振動能（néng）量在整個係（xì）統中傳播，當傳播到輻射表麵，這個能量就轉換成（chéng）壓（yā）力波（bō），經空氣再傳出去，即聲輻射（shè）。因此（cǐ），激發響應、係統內部傳遞及聲輻射這三個步驟就是（shì）振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲的形成過程。

數控銑床的主傳動係統土作時，正是由於齒輪（lún）、軸承等零（líng）部件經過激發響應，並（bìng）在係統內部傳遞和輻（fú）射而出現了噪聲（shēng），且這些部件又由於出現了異常情況，使激振力加大從而（ér）使噪聲（shēng）增大。

（1）齒（chǐ）輪噪聲分（fèn）析。數控銑床的主傳動係統主要是（shì）靠齒輪來完成變速和傳動的因（yīn）此，齒（chǐ）輪的（de）齧合傳動是主要噪（zào）聲源之（zhī）一。

機床主傳動係統中齒輪在運轉中產（chǎn）生的噪聲主要有：

①齒輪在齧合中，齒與齒之間出現連續衝（chōng）擊而使齒輪在齧合頻率下產（chǎn）生受迫振動並帶來衝擊噪聲。

②因齒輪受到外界激振力的作用而產生（shēng）齒輪固有頻率（lǜ）的瞬態自由振動並帶來噪聲。

③因（yīn）齒輪與傳動軸及軸承的（de）裝配出現偏（piān）心而引起旋轉不平衡慣性（xìng）力，由此產生了與轉速相一致的低頻振動。隨著軸的旋轉，每轉一次發出一次共鳴（míng）噪聲。

④因齒與齒之間的摩擦導致齒輪產生的自（zì）激振動並帶（dài）來摩擦噪（zào）聲。如果齒麵凸凹不平，會引起快速周期性的衝擊噪聲。

（2）軸承噪聲分析（xī）。該數控銑床的主軸變速係統共有滾動軸承38個。軸承與軸頸及支承孔（kǒng）的裝配、預緊力、同心度（dù）、潤滑條件以（yǐ）及作用在軸承上負荷的（de）大小、徑向間隙等都對噪（zào）聲有很大影響（xiǎng）。而且軸承本身的製造偏（piān）差，在很大程度上決定了軸承的噪聲。滾動軸承Z易（yì）產生變形的（de）部位（wèi）就（jiù）是其內外環。內外環在外部因素和自身精度的影響下，有可能產生搖擺振動（dòng）、軸向振（zhèn）動、徑向（xiàng）振動、軸承環本身的徑向振動和軸向彎曲振動（dòng）。

與齒輪同理，軸承（chéng）的轉速越高，回轉基頻（pín）就越大，噪聲也就隨之增大（dà）軸承滾動體內外環各自的（de）精度如果不高，將成為影響軸（zhóu）承噪聲的主要因（yīn）素滾動體（tǐ）或軸（zhóu）承的內外環上凹陷點很多，在頻譜上表現出（chū）這些頻率的高次諧波，引（yǐn）起的噪聲也就越（yuè）高。

二、主軸噪聲故障處理

1.齒輪噪聲控製

由於齒輪噪聲的產生是多因素引（yǐn）起的，其中有些因素是齒輪設計參數決定的針（zhēn）對故障銑（xǐ）床出（chū）現的主軸運（yùn）動係（xì）統齒輪噪聲的特點，在不（bú）改變（biàn）原設計（jì）的基礎上，在原有齒輪（lún）上進行修理和（hé）改進，以減少噪聲。

（1）齒頂修緣。由於齒形誤差和齒距的影（yǐng）響（xiǎng），在輪齒（chǐ）承載產生了彈性變形後，造成齒輪齧合時瞬時頂撞（zhuàng）和衝擊（jī）。因此，為了減少齒輪在（zài）齧合時由於齒頂凹凸而造（zào）成的齧合衝擊，可進行（háng）齒（chǐ）頂修緣。齒（chǐ）頂修緣的目（mù）的是（shì）校正齒的彎曲變（biàn）形和補償齒輪誤差（chà），從而（ér）降低齒輪噪聲。修緣量取決於齒（chǐ）距誤差（chà）和（hé）承載後齒（chǐ）輪的彎曲變形量，以及彎曲方向等。修緣時主要針（zhēn）對該機床齧合頻率Z高的那幾對齒輪和這些齒輪在模數為3、4、5mm時（shí）所采取的不同修緣量。在修緣時一定要注意修緣量的控製，並采取重（chóng）複試（shì）驗的方法，以（yǐ）免修緣量（liàng）過大而破壞有效的工作齒廓，或修緣量（liàng）過小起不到修緣的作用齒形修緣時，可根據這幾對齒輪的具體（tǐ）情況隻（zhī）修齒頂或隻修齒根，隻有在單獨修齒頂或修齒根達不到良好效果時，齒頂和齒根才共同修修（xiū）緣量的徑向和軸向值可分配給一（yī）個齒（chǐ）輪，也可根據（jù）情況分配給兩個齒輪（lún）。

（2）控製齒形誤差。齒形誤差是（shì）由多種因素（sù）造（zào）成的，觀察故（gù）障銑床傳動係統中的齒輪，發現齒形誤差主要是在加工過程中出現的，其次是因長期運行條件不好所致。齒形誤差在齒（chǐ）輪齧合時（shí）出現的噪聲比（bǐ）較常見。一般情況下，齒形誤差越（yuè）大出現的噪聲也就（jiù）越大。對於中凹齒形，輪齒在一次齧合中受到兩次衝擊，噪聲很大，並且齒形越凹噪聲就越大。因此（cǐ）將齒輪輪齒修形，使之適當（dāng）呈中凸形，以達到降低噪聲的目的。

（3）控製（zhì）齧合齒輪中（zhōng）心距的改變（biàn）。齧合齒輪實際（jì）中心（xīn）距（jù）的變化將引起壓力（lì）角的（de）改變，如果齧（niè）合齒輪的中心距出現周期性變（biàn）化，那麽也將使壓力角發生周期性變化，噪聲也會周期（qī）性增大。對齧合中心距的分析表明，當中心（xīn）距偏大時噪聲影響並不明顯，而中心（xīn）距（jù）偏小時噪聲就明顯增大在控製（zhì）齧合（hé）齒輪的中心距（jù）時，對齒輪的外徑、傳動軸的變（biàn）形、傳動（dòng）軸與齒輪和軸承的配合都應控製在理想狀態。這樣可盡可能消除由於齧合中心距的改變而出現的噪聲。

（4）注意潤滑油對（duì）控製噪聲的作用。潤滑油在潤滑和冷卻的同時，還起一（yī）定的（de）阻尼作用，噪聲隨油量和黏度的增加而變小。若（ruò）能在齒麵上維持一定的油膜厚度，就能防止齧合齒麵直接（jiē）接觸，可衰減振動能量，從而降低噪聲（shēng），所（suǒ）以用黏（nián）度（dù）大的油對減少噪聲有利。該故障（zhàng）銑床的主傳動係統采用的是飛濺潤滑，而飛濺潤滑會增加油的擾（rǎo）動噪聲。實際仁齒輪潤滑需（xū）油量很少，其主要目的是為了形成壓力油膜，以利（lì）於潤滑。實驗證明，齒輪潤滑以（yǐ）齧入側給油Z佳。這樣，既起到了冷卻作用，又在進入齧合區（qū）前，在齒麵上形成了油膜。如果能控製濺起的油少量進入齧合（hé）區，降噪效果更佳。據此，將（jiāng）各（gè）個（gè）油管重（chóng）新布置，使潤滑油按（àn）理（lǐ）想狀態濺入每對齒（chǐ）輪，以（yǐ）控製由於潤滑不利而產生的噪聲。

2.軸承（chéng）噪聲控製

（1）控製內外環質量（liàng）。故（gù）障銑床的主（zhǔ）傳動係統中，所有（yǒu）軸承都是內環轉（zhuǎn）動，外環固定。這時內環如出現徑向偏擺就會（huì）引起旋轉時的（de）不（bú）平衡，從而出現振動噪聲。如果軸承的外環，配合孔形狀和位置（zhì）公差都不好時，就會出現徑向擺動，這樣就破壞了軸承部件的同（tóng）心度。如果內環與外環端麵的側向出現較大跳動，還會導致軸承內（nèi）環相對於外環發生歪斜。軸承的精度越高，上（shàng）述的偏擺量就越小，出現（xiàn）的噪聲也就越（yuè）小。除控製軸承內外環幾（jǐ）何形狀偏差外，還應控製內外（wài）環滾道的波紋度，降低表（biǎo）麵粗糙度，嚴（yán）格控製（zhì）在裝配過程中滾道的表麵磕（kē）傷（shāng）和劃傷，否則不可能降低軸承（chéng）的振動噪聲。經觀（guān）察發現，滾道的波紋度（dù）為密波或疏波時，滾動體在滾動時的（de）接觸點顯（xiǎn）然不同，由此引（yǐn）起的振動頻率相差很大（dà）。

（2）控（kòng）製軸承與孔和軸的配合（hé）精度。該故障銑床的主傳動係統中，軸承與軸和（hé）孔的（de）配合，應保（bǎo）證軸承有必要的徑向間（jiān）隙。徑向工作間隙的Z佳數值，是由內環在軸上和外環在孔中的配合，以及在運動狀態下內環和外環（huán）所產生的溫差所（suǒ）決定的。因（yīn）此軸承中初始間隙（xì）的選擇對控製軸承的噪聲（shēng）具有重要意義。過大（dà）的（de）徑向間隙會導致低頻部分的噪聲增加，而較小的徑向間隙又會引（yǐn）起高頻部分的噪聲增加。一般間（jiān）隙控（kòng）製在0.01mm時Z佳。外環在孔中的配合形式會影響噪聲的傳播。較緊的配合會提高（gāo）傳聲性，從而使噪聲（shēng）加大。過緊的配合，會迫使滾道變形，從而加大軸承滾（gǔn）道的形狀誤差，使徑向間隙減小，也導（dǎo）致噪（zào）聲的增加。軸承外環過（guò）鬆的配（pèi）合同（tóng）樣會引起較大噪聲。隻有鬆緊（jǐn）適當的（de）配合可使（shǐ）軸頸與孔接觸（chù）處的油膜對（duì）外環振動（dòng）產生阻尼（ní），從而降低（dī）噪聲。另外，配合部位的形位公差和表麵粗糙度，應符合所選（xuǎn）軸承精度等級的要求。如果軸承很緊地（dì）安裝（zhuāng）在加工不準確（què）的軸上，那（nà）麽軸的（de）誤差就會傳遞給軸承內（nèi）環滾道，並以較高（gāo）的波紋度形式表現出來，噪聲也就隨之增大。

（來源（yuán）：大（dà）牛數控技術）