ca6145i型卧式车床噪声测试与分析

ca6145i型卧式车床噪声测试与分析

1卧式调整机床沈阳机床厂生产的ca6145i倾斜床是在ca6140标准普通倾斜床的基础上改进设计的，对床的性能要求比较高。既面对国内市场,要达到或高于CA6140型卧式车床的性能指标;又面向国外市场,即要适合部分国家和地区用户的特殊要求,如要求主轴的最高转速达到2000r/min,主轴孔径大于Φ76mm、带脚踏刹车、带挡屑屏、溜板纵向进给运动有碰停等附加功能。其主传动转速图如图1所示。目前机床用户特别是国外用户对机床的噪声指标提出了越来越高的要求,不仅要求机床的噪声声压级要低,而且对噪声的质量也提出了更严格的要求,即所谓“声音悦耳”,“悦耳”就是要求机床在运转时不能产生各种杂声。2机床安装精度检查样机在做噪声测试之前,按使用说明书要求调整好安装水平,按出厂精度检验单检查机床精度,并按使用说明书要求注入适量的润滑油。测试仪器计量仪器都有省级以上计量部门检定和标定。2.1r/min运转室温为18˚C,试验前车床以中速(900r/min)运转30分钟。试验时主轴头安装三爪卡盘,测试主轴正转、反转噪声,溜板箱做纵向进给,进给量为0.46mm/r。2.2声压级的测点位置声级计距地面高度为1.5m,平面测点1～7点的位置按图2布置,在最高转速下测各点声压级并确定最高声压级点7的位置,测试数据见表1。2.3测试结果在最高声压级点7的位置上依次测量各级转速的声压级其测试结果见表2。2.4轴回转带进给噪声不合格分析从表2可得,本机床主轴正转带进给最高声压级84.5dB(A)大于国家标准规定的83dB(A),主轴反转带进给最高声压级86.2dB(A),机床带进给时的噪声比不带进给时的噪声普遍高出3～5分贝,该机床的噪声不合格;机床噪声质量方面机床高速运转时主轴箱中伴有不规则的杂声且由正车变到反车时主轴箱中有明显的杂声。因此必须对机床样机的噪声进行测试分析,找出噪声源,并采取有效措施降低或消除噪声,为车床的大批投产打好基础。3噪声源分析3.1噪声源的确定利用B&K2148双通道便携式信号分析仪,测试机床在最高转速2000r/min下的噪声频谱,如图3所示。图3中峰值点1处的频率值656Hz约为主轴回转频率的20倍频(20·n/60=20·2000/60=666.7Hz),峰值点2处的频率值1360Hz约为主轴回转频率的40倍频(1333.3Hz)。可见,主要噪声源与主轴有关,为进一步确定噪声源是否为主轴部件,我们采取以下措施:(1)将变频器接到交流电动机上,使用变频器调速;(2)测量转速为2078r/min、1870r/min、1600r/min时的噪声频谱图。三种转速下的噪声频谱图中峰值点坐标值见表4。f(主)——主轴频率(Hz);n——主轴转速f(Z)——齿轮啮合频率;n0——齿轮转速(r/min);Z——齿轮的齿数。由表5可知2078r/min时主轴频率为34.63Hz其20倍频为692.7Hz,其40倍频为1385.3Hz,与峰值点1、2两点处的频率值十分接近。同理,转速为1600r/min、1870r/min的噪声频谱图中的1、2峰值点处的频率值也同样接近其主轴频率的20倍频与40倍频。由此判断,本台CA6145i机床的噪声主要来自主轴部件。由上述的频率分析得出,啮合齿轮副Z65/Z48也为主要噪声源。本机床的齿轮由插齿或滚齿加工而成,齿轮加工精度低,齿轮啮合精度差,则Z65/Z48齿轮啮合精度差,加上机床主轴装配精度难以保证,使得齿轮副的啮合精度进一步下降,而齿轮啮合好坏是影响机床噪音的一个重要因素【2】。3.2齿轮冲击噪声测试过程中车床高速开正车时主轴箱中有咯哒声,且由正车变到反车时主轴箱中有杂声。机床运转时发出的低频齿轮冲击声(表现为咯哒声),通常是由于齿轮的齿向误差、周节累积误差、齿圈径向跳动误差偏大或齿轮的齿面上有碰疤引起的。如果存在齿轮加工时因齿坯安装误差(齿轮端面跳动过大)引起的齿向误差偏大,或是装配时齿轮安装的端面与轴线不垂直,齿轮啮合时就会出现齿轮转一圈接触斑点从同侧齿面的一边逐渐游移到另一边,造成相邻周节时时在变化,从而发出每转一次的齿轮冲击噪声。如果齿轮的齿圈径向跳动偏大,就会导致周节累积误差过大,齿轮每转一转也会产生一次冲击噪声。个别齿的周节突变及齿面上存在碰疤同样会产生每转一次的齿轮冲击噪声【1】。由此分析,齿轮箱中的杂声(咯嗒声)很可能是由于主轴回转误差的影响使得齿轮副Z65/Z48端面与轴线不垂直,齿轮啮合时出现齿轮转一圈接触斑点从同侧齿面的一边逐渐游移到另一边,造成相邻周节时时在变化,从而发出每转一次的齿轮冲击噪声。3.3存在误差误差机床带进给时的噪声比不带进给时的噪声普遍高出3～5分贝,由此判断机床挂轮存在误差。挂轮架的齿轮如果有齿形误差,啮合间隙不合适,中间过轮与其他两组齿轮的中心线不平行,也会产生明显的“咯嗒声”有时会比床头箱的噪声高出3～5dB【3】经过上述分析我们确定噪声源为主轴部件、Z65/Z48齿轮副及挂轮。4齿轮磨损工艺拆卸主轴部件和Z65/Z48齿轮副,发现主轴轴承滚动体已严重磨损,且Z48齿轮齿形误差偏大,重新选择合格零件,并保证主轴与齿轮副的安装精度。对挂轮采用鼓形齿面磨削工艺,以改善齿轮啮合条件【3】。经过重装后,整机噪声降到83dB以下,见图4(经过降噪处理后机床在最高转速n=2000r/min下噪声频谱图)。5进一步降噪措施通过对噪声源的分析和采取相应的措施,整机噪声正车在81dB以下,反车在82dB以下,符合国家标准。机床降噪过程并非是降噪措施