臥式車床在加工時工件表面波紋的成因及其對策
2022-11-2 來源：白城市第一職業高中 作者：孫崴
摘要：表面波紋是臥式車床加工過程中普遍存在的問題，表面波紋的存在既影響工件的美觀性，又影響工件的使用性能，甚至使零件失去應有的效用，必須要對其進行科學合理的處理與解決。文章針對臥式車床在加工時工件表面波紋的成因進行詳細分析，并提出了相應的處理解決措施，以供相關人員參考。
關鍵詞：臥式車床；工件加工；表面波紋
當臥式車床使用了較長時間后，在車削工件環節很容易因為各種因素的影響，使工件外圓部位或者端面出現波紋現象。比如：部分工件表面的波紋呈螺旋形狀，部分工件表面的波紋雜亂無章，找不到任何規律；部分工件表面的波紋等距離，部分工件表面的波紋與工件軸線垂直，部分工件表面的波紋形狀與工件軸線平行。分析這些工件外圓部位或者端面的波紋可以發現，導致波紋形成的原因不盡相同。但是，任何原因導致的工件外圓部位或者端面波紋都會對工件的生產質量與使用性能產生影響。所以，
必須要對工件表面波紋的成因進行分析，并采取針對性的處理措施。
1. 臥式車床在加工時工件表面波紋的成因分析
1.1 等距離波紋的成因
在臥式車床加工過程中，經常發現工件表現出現圓圈狀的波紋，與工件軸線相垂直且間距相同，這就是等距離波紋。如果工作人員使用記號筆，在工件上做一個標記，那么軸向方向上，每隔一段距離，就可以看到相同的標記。所
以等距離波紋的波峰與波谷高度差非常大，導致等距離波紋的產生主要與以下3 個方面因素有關。
（1）溜板會在床身導軌上做縱向運動，但受到臥式車床傳動件的影響，溜板還會按照某一個運動周期在上下方向或者左右方向上做運動，之后溜板曲線式的運動軌跡就會被留到工件外圓部位。
（2）如果臥式車床的使用年限較長，齒條、齒輪等部件出現了不同程度的磨損，那么相應的加工精度或者配合精度就會逐漸降低，使工件出現等距離波紋。例如，如果齒條磨損過于嚴重或者齒輪軸磨損過于嚴重，致使加工精度
偏低；或者齒條與床身導軌面的配合精度偏低、齒輪軸與溜板箱孔的配合精度偏低，都會使工件表面出現等距離波紋，只是波紋的距離與齒條周節相同。
（3）如果在工件的端面上也產生了等距離波紋，可以明確其產生原因與傳動機構有關。總而言之，無論哪一種都會讓原本前進的中拖板出現左右方向上移動，并在工件外圓部位或者端面上留下規律性曲線。
1.2 雜亂無章的波紋
在臥式車床加工過程中，工件表面也經常出現雜亂無章的波紋，即波紋雜亂而多樣，沒有任何規律，且間斷性的出現。一般情況下，導致雜亂無章波紋出現的原因有以下 3 種：
①主軸的軸承在高速旋轉時產生磨損，在旋轉過程中因為無法保持均勻的受力形成振源，導致主軸振動；
②主軸與相應的配合零件之間出現了誤差。這樣一來，如果主軸處于高速運轉狀態，就會在誤差的影響下做出不規則軸向運動；
③在設備長期運轉狀態下，主軸箱體孔出明顯磨損老化現象，主軸殼體軸承孔在垂直方向上與主軸回轉軸線之間出現誤差，使殼體與軸承之間無法緊密貼合。
1.3 螺旋狀波紋
所謂螺旋狀波紋，就是形成與螺紋相似波紋，兩個相鄰波紋之間有間距但沒有完全重合。主要與以下 3 方面有關：
①工件表面與主軸之間貼合不緊密；
②刀具加持太松；
③刀桿的剛性沒有達到相關標準。
無論哪一方面原因都會在縱向進刀時使工件與刀具發生共振，進而在前后方向上出現不同程度的位移。這樣工件的切削厚度的統一性就無法得到有效保證，工件表面就會出現或高或低的波紋。而且工件與刀具之間的振動屬于強迫振動，與機床外部的振源或者機床其他部分的振動有關。所以振動頻率大小既受到外界干擾力頻率的影響，也與主軸組件本身不平衡有關。另外，在臥式車床運行過程中，如果工藝系統產生振動就可能誘發自激振動，工件與刀具之間的相互位置就會受到干擾，使它們之間除了正常的切削運動外，還會出現周期性的顫動，使工件表面出現螺旋狀波紋。出現螺旋狀波紋時，常伴有刺耳的響聲。
2. 臥式車床在加工時工件表面波紋的解決對策
2.1 等距離波紋的解決對策
（1）使用檢驗棒、塞尺或者刀口尺等工具對光杠與齒輪內孔的同軸度誤差進行測量。如果誤差較大，可以將比誤差值稍厚的導軌板粘結到溜板平導軌面上，再通過合研修刮的方式縮小誤差，使光杠與齒輪孔同心。需要注意的是，為了保證角度導軌的粘結厚度可以滿足溜板的抬高要求，消除水平方向的誤差，必須要安排專業的技術人員對其進行嚴格而細致的計算。如果誤差值不大，那么可以根據誤差值將溜板上與溜板箱的結合面刨去，抬高溜板箱，再對中拖板絲杠上的齒輪進行處理，使其負變位，以此來保證齒合。
（2）對光杠的彎曲度進行測量。即針對兩個 V 型鐵，在加上光杠之后，測量其彎曲度。在這一過程中，可以使用百分表這一測量儀器。如果百分表的表頭先與光杠上的母線中間位置接觸，然后再對光杠轉動，那么從百分表上讀取出來的數，再除以 2 就是光杠的彎曲度。為了提升測量結果的準確度，可以將光杠上母線中間位置的相鄰位置進行分別測量，從而在明確光杠彎曲最高點的同時，了解光杠彎曲度的最大值。在明確了光杠的彎曲度之后，就可以使用相應的方法對光杠進行校正，解決光杠受力彎曲的問題。
（3）將壓鉛絲法應用到齒輪與齒條之間。即：使用油脂，在齒輪上粘上直徑為頂間隙 1.25~1.50 倍的軟鉛絲，然后對齒輪施力使其轉動。當鉛絲出現在齒輪與齒條結合面上，受擠壓力的影響就會發生變形，鉛絲的厚度就是齒輪與齒條之間的間隙值。因此只需要用游標卡尺測出鉛絲厚度就可以調整齒條位置，使齒輪與齒條的嚙合狀態恢復。
（4）針對工件斷面的等距離波紋，可以采取以下 3 個步驟進行處理解決。
①先將中拖板絲杠進行校直處理，再利用反壓緊法進行處理。
②將絲杠的心與絲母的心進行嚴格的統一，使其保持一致，然后再利用余量合研修刮法進行處理。
③對斜鐵施加以相應的調整措施，將導軌間隙進行消除。
2.2 雜亂無章波紋的解決對策
（1）對主軸中出現磨損的軸承進行更換，在安裝新的軸承時，需要對誤差相消的方法進行有效的應用。即將軸承外圈跳動最高的點與主軸箱孔跳動最低的點進行對準，將軸承內孔跳動最高的點與主軸軸徑跳動最低的點進行對準，將誤差控制到最低，將安裝精度提升到最高。
（2）對主軸后端的圓螺母進行調整，將平面軸承、殼體等零件的間隙進行調整，并予以消除，加強主軸軸向竄動量的控制。在調整過程中，需要先將主軸上的傳動齒輪脫開，然后旋轉主軸，調整圓螺母，直到其松緊度符合相關
要求。
（3）主要在數控鏜床上，以主軸箱后軸承孔為標準對主軸箱進行找正處理，確保主軸箱前軸承鏜大 8~10m 。
之后，再對鋼套的外徑進行加工，并在鋼套內徑處留有充足的加工余量。然后，借助冷縮法鑲入鋼套，當溫度恢復正常之后，再按照主軸箱軸承外圈的大小，向外擴大 0.005~0.020mm 尺寸鏜成。
2.3 螺旋狀波紋的解決對策
（1）對主軸軸承進行調整，確保主軸的徑向間隙符合相關精度標準，使軸向竄動量達到相關要求。
（2）對刀具進行壓緊處理，將松動現象進行消除。與此同時，還要盡可能的消除外界干擾力的影響。最后，在選擇刀桿的時候，要加強刀桿剛性的控制。
（3）在日常工作中，也要對工藝系統的平衡性進行校正，并根據實際情況進行動平衡處理；加強臥式車床的檢修、維護與保養，及時發現主軸軸承、刀具以及其他部件的潛在運行隱患，并采取針對性的消除措施；對工件與刀具的接觸情況進行檢查，然后再采取針對性的方式提升二者之間的接觸良好性。
3. 結語
綜上所述，不同形式的波紋形狀有著不同的成因。在臥式車床加工過程中，工件表面經常出現等距離波紋、雜亂無章波紋以及螺旋狀波紋。只要對工件表面波紋的形狀進行分析，并找出導致這一波紋形狀出現的根本原因，才能夠針對性地采取解決策略。只有這樣，才能有效提升工件加工質量，將工件的使用性能充分發揮出來。在尋找工件表面波紋成因與處理解決過程中，需要做到以下幾個方面：
①技術人員要秉持認真、負責的工作態度，對臥式車床進行科學合理的保養與調整，使臥式車床的加工精度達到最佳；
②對臥式車床的車削原理進行全面的分析與理解，并以此為基礎加強車削用量的控制；
③根據工件的加工情況，采取正確的輔助手段，提升工件的加工質量，降低人為因素或者外界因素對工件加工質量的影響；
④對各種型號的刀具進行正確的使用，并延長刀具的使用壽命，提升臥式車床的運行效率。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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