车工技师论文
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车床的振动及控制
1振动
车削加工过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动，破坏和干扰了正常的切削加工，是一种极其有害的现象。当车床发生震动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，这时必须降低切削用量，使车床的工作效率大大降低。强烈振动时，会时车床产生崩刃现象，使切削加工过程无法进行下去。由于振动，将使车床和刀具磨损加剧，从而缩短车床和刀具的使用寿命；振动并伴随有噪音，危害工人身心健康，使工作环境恶化。车床振动可公为自由振动、强迫振动和自系振动，据测算，这三类振动分别5%，30%，65%。
当振动系统的平衡被破坏，弹性力来维持系统的振动，称为自由振动(如图1)，在外界周期性干扰力持续作用下，被迫产生的振动称为强迫振动(如图2)，由振动过程本身引起切削力周期性变化，又由这个周期性变化的切削力反过来加强和维持的振动称为自激振动(如图3)。
图1图2
图3
2车床振动的振源
寻找振动的来源，并加以排除或限制，是有效控制振动的途径。振源来自车床内部的，称为机内振源；来自车床外部的，称为机外振源。
第1页共4页由于自由振动是由切削力的突然变化或其它外力冲击引起的，可快速衰减，对车床加工过程影响非常小，可以忽略不计。
强迫振动的振源
机内振源：车床上各个电动机的振动，包括电动机转子旋转不平衡及电磁力不平衡引起的振动；机床回转零件的不平衡，如皮带轮、卡盘、刀盘和工件不平衡引起的振动；运动传递过程中引起的振动，如变速操纵机机构中的齿轮啮合时的冲击力，卸荷带轮把径向载荷卸给箱体时的振动，三角皮带的厚度不均匀，皮带轮质量偏心，双向多片摩擦离合器，滑动轴承和滚动轴承尺寸及形位误差引起的振动；往复部件运动的惯性力，如离和器控制箱体的正反转引起的惯性力振动；切削时的冲击振动，如切削带有键槽的工件表面时循环冲击载荷引起的振动；车床液压传动系统的压力脉动。机外振源：其它机床、锻压设备、火车、汽车等通过地基传给车床的振动。
自激振动的振源
引起自激振动的振源主要有车削时切削量过大、主切削力的方向、车刀的几何角度的选择不当等。3振源分析
1）查找车床振动振源的框图，见图4。
图4查找车床振动振源的框图2）车床主轴箱内振源分析
第2页共4页一方面主轴箱中齿轮、轴承等零部件设计、制造及装配过程中存在某些不足之处，另一方面长期工作过程中使得某些零件失效，导致主轴箱在工作过程中产生了振动。齿轮在啮合时引起冲击产生频率为啮合频率的振动，主轴安装偏心所引起周期性振动；轴承的损伤所引起周期性冲击或者激发自身的各个元件以固有频率振动；以及其它因素所引起的振动。现以CA6140车床为例。对CA6140主轴箱传动系统中轴的回转频率和齿轮啮合频率进行计算和实际测量(计算过程从略)。由于主轴转速档位较多，故仅选取主轴转速为200rpm时计算主轴箱内各轴的回转频率和齿轮啮合频率，计算结论数据如表1所示；主轴前端D3182121双列向心短圆柱滚子轴的有关元件脉动频率计算结论数据如表2所示。
表1
回转轴号Ⅰ理论频率(HZ)回转频率fⅠ=13啮合频率f56=760f38=730实际频率(HZ)回转频率fⅠ=14.15啮合频率f56=792f38=792fⅡ=20.8f22=423f58=423f22=459f50=364.5fⅢ=7.9f50=364.5f50=364.5f50=395f51=371.8fⅣ=7.9f50=395f50=371.8f51=403.8f50=403.8fⅤ=8f26=193.3f26=210fⅥ=3.6f58=210ⅡfⅡ=19ⅢfⅢ=7.29ⅣfⅣ=7.29ⅤfⅤ=7.44ⅥfⅥ=3.333f58=193.3表2
内圈滚道波度滚珠通过内圈的频率外圈的频率滚珠自转频率172.8HZ60.5HZ47.5HZ29.4HZ
3）数据分析
第3页共4页经过大量实践分析对比，发现主轴箱内频率为f=173HZ、f=790HZ对切削力影响很大，f=173HZ频率的振动主要是通过工件直接传输给刀架的，而f=790HZ一部分能量通过车床床身传递给刀架，一部分能量通过工件传递给刀架。
进一步对f=173HZ，f=790HZ频率所产生振动原因进行分析=计算并与表1、表2对比。得出如下结果：f=173HZ是由主轴前端的双列向心短圆柱滚子轴承的内圈滚道表面粗糙度很大所引起的，f=790HZ为轴承上齿轮(Z=56)的啮合频率，由摩擦片离合器在啮合处刚性不足造成齿轮啮合时不平稳所引起的。
通过以上分析可知，在切削过程中，f=173HZ和f=790HZ振动频率对切削力影响很大。f=173HZ是由主轴前端的双列向心短圆柱滚子轴承所引起的；f=790HZ是由轴承上的齿轮啮合时不平稳所引起的。4车床振动的控制1）对强迫振动的控制
将振源与车床隔离。设置隔振装置，将振源所产生的振动由隔振装置大部分吸收，减少振源对车削加工的干扰。挖防振沟，将车床安置在防振地基上，设置弹簧或橡皮垫减少振动。
减少激振力。如精确平衡回转零部件，将电动机转子、皮带轮和卡盘作静平衡和动平衡试验，提高轴承装配精度。
提高车床传动的制造精度。如将变速操纵机构中齿轮啮合的制造精度提高，可以减少因齿轮啮合传动而引起的振动。
提高工艺系统的刚度及阻尼。车床系统刚度增加，对振动的抵抗能力提高，亦可减少振动。调节系统的固有频率，避免共振现象发生。采用减振器和阻尼器。2）对自激振动的控制
合理选择与切削有关的系数；合理选择车刀的几何参数；合理安排刀尖高低、润滑；提高工艺系统的抗振性。
第4页共4页
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国家职业资格证书考核评定申请表
技师（二级）/高级技师（一级）
姓名叶永固
工作单位宜宾三原烟叶复烤有限公司现职业资格等级车工高级申报职业资格等级车工技师
四川省职业技能鉴定指导中心制
201*年11月7日
目录
一、啃刀现象的产生原因及解决措施（第一页）二、乱扣的处理方法三、提高螺距精度的途径四、中径精度的测量及控制方法五、螺纹表面粗糙度的控制
2（第二页）（第三页）（第四页）（第四页）
车削螺纹时常见故障及解决方法
姓名：叶永固
单位：宜宾三原烟叶复烤有限公司
摘要：车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，
也有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。
关键词：车床、螺纹、螺母、方法。
螺纹是在圆柱工件表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽。在机械制造业中，带螺纹的零件应用得十分广泛。用车削的方法加工螺纹，是目前常用的加工方法。在卧式车床(如CA6140)上能车削米制、英寸制、模数和径节制四种标准螺纹，无论车削哪一种螺纹，车床主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：即主轴每转一转(即工件转一转)，刀具应均匀地移动一个(工件的)导程的距离。它们的运动关系是这样保证的：主轴带着工件一起转动，主轴的运动经挂轮传到进给箱；由进给箱经变速后(主要是为了获得各种螺距)再传给丝杠；由丝杠和溜板箱上的开合螺母配合带动刀架作直线移动，这样工件的转动和刀具的移动都是通过主轴的带动来实现的，从而保证了工件和刀具之间严格的运动关系。
在实际车削螺纹时，由于各种原因，造成由主轴到刀具之间的运动，在某一环节出现问题，引起车削螺纹时产生故障，影响正常生产，这时应及时加以解决。车削螺纹时常见故障及解决方法如下：
一、啃刀现象的产生原因及解决措施：
故障分析：原因是车刀安装得过高或过低，工件装夹不牢或车刀磨损过大。解决方法：
1、车刀安装得过高或过低：过高，则吃刀到一定深度时，车刀的后刀面顶住工件，增大摩擦力，甚至把工件顶弯，造成啃刀现象；过低，则切屑不易排出，车刀径向力的方向是工件中心，加上横进丝杠与螺母间隙过大，致使吃刀深度不断自动趋向加深，从而把工件抬起，出现啃刀。此时，应及时调整车刀高度，使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座顶尖对刀)。在粗车和半精车时，刀尖位比工件的中心高出1％D左右(D表示被加工工件直径)。
2、工件装夹不牢：工件本身的刚性不能承受车削时的切削力，因而产生过大的挠度，改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出现啃刀，此时应把工件装夹牢固，可使用尾座顶尖等，以增加工件刚性。
3、车刀磨损过大：引起切削力增大，顶弯工件，出现啃刀。此时应对车刀加以修磨。二、乱扣的处理方法：
故障分析：原因是当丝杠转一转时，工件未转过整数转而造成的。解决方法：
1、当车床丝杠螺距与工件螺距比值不成整倍数时：如果在退刀时，采用打开开合螺母，将床鞍摇至起始位，那么，再次闭合开合
螺母时，就会发生车刀刀尖不在前一刀所车出的螺旋槽内，以致出现乱扣。解决方法是采用正反车法来退刀，即在第一次行程结束时，不提起开合螺母，把刀沿径向退出后，将主轴反转，使车刀沿纵向退回，再进行第二次行程，这样往复过程中，因主轴、丝杠和刀架之间的传动没有分离过，车刀始终在原来的螺旋槽中，就不会出现乱扣。2、对于车削车床丝杠螺距与工件妇距比值成整倍数的螺纹：工件和丝杠都在旋转，提起开合螺母后，至少要等丝杠转过一转，才能重新合上开合螺母，这样当丝杠转过一转时，工件转了整数倍，车刀就能进入前一刀车出的螺旋槽内，就不会出现乱扣，这样就可以采用打开开合螺母，手动退刀。这样退刀快，有利于提高生产率和保持丝杠精度，同时丝杠也较安全。三、提高螺距精度的途径：
故障分析：螺纹全长或局部上不正确，螺纹全长上螺距不均匀或螺纹上出现竹节纹。解决方法：
1、螺纹全长上不正确：原因是挂轮搭配不当或进给箱手柄位不对，可重新检查进给箱手柄位或验算挂轮。
2、局部不正确：原因是由于车床丝杠本身的螺距局部误差(一般由磨损引起)，可更换丝杠或局部修复。
3、螺纹全长上螺距不均匀：原因是：丝杠的轴向窜动、主轴的轴向窜动、溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良、溜板箱燕尾导轨磨损而造成开合螺母闭合时不稳定、挂轮间隙过大等。通过
检测：如果是丝杠轴向窜动造成的，可对车床丝杠与进给箱连接处的调整圆螺母进行调整，以消除连接处推力球轴承轴向间隙。如果是主轴轴向窜动引起的，可调整主轴后调整螺母，以消除后推力球轴承的轴向间隙。如果是溜板箱的开合螺母与丝杠不同轴而造成啮合不良引起的，可修整开合螺母并调整开合螺母间隙。如果是燕尾导轨磨损，可配制燕尾导轨及镶条，以达到正确的配合要求。如果是挂轮间隙过大，可采用重新调整挂轮间隙。
4、出现竹节纹：原因是从主轴到丝杠之间的齿轮传动有周期性误差引起的，如挂轮箱内的齿轮，进给箱内齿轮由于本身，制造误差、或局部磨损、或齿轮在轴上安装偏心等造成旋转中心低，从而引起丝杠旋转周期性不均匀，带动刀具移动的周期性不均匀，导致竹节纹的出现，可以修换有误差或磨损的齿轮。四、中径精度的测量及控制方法：
故障分析：原因是吃刀太大，刻度盘不准，而又未及时测量所造成。
解决方法：精车时要详细检查刻度盘是否松动，精车余量要适当，车刀刃口要锋利，要及时测量。五、螺纹表面粗糙度的控制：
故障分析：原因是车刀刃口磨得不光洁，切削液不适当，切削速度和工件材料不适合以及切削过程产生振动等造成功。
解决方法是：正确修整砂轮或用油石精研刀具；选择适当切削速度和
切削液；调整车床床鞍压板及中、小滑板燕尾导轨的镶条等，保证各导轨间隙的准确性，防止切削时产生振动。
总之、车削螺纹时产生的故障形式多种多样，既有设备的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障时要具体情况具体分析，通过各种检测和诊断手段，找出具体的影响因素，采取有效的解决方法。
作者：叶永固201*年11月7日
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