臥式車床加工中產生波紋的原因分析及解（jiě）決對策

0 引言

臥式車床經長期使（shǐ）用後（hòu），在車削工件時，工件外圓或端麵經（jīng）常會出現不同程度的（de）波紋現象。波紋的形狀、形式多樣，有等距離的、螺旋狀的，也有雜亂無章的 。有的波紋與工件軸線垂直（zhí），有的則與工件軸線成平行狀態。總之，不同波紋（wén）形狀對應的產生原因也不同。但是不論哪種形式的波紋，都會影響工件的（de）表麵質量（liàng），不能滿足工藝要求。所以，加工工件出現波（bō）紋必須找出產生的根源（yuán），通過調整或（huò）修理予以根（gēn）除。

根（gēn）據多年的設備修理經驗，總結了以下幾種產生波紋的原因，並列舉了解決方案。

1、等距離波紋

等距離波紋是經常遇到（dào）的波紋之一，波紋成圓（yuán）圈狀，與工件軸（zhóu）線垂直，且間距相同。如用記號筆在工（gōng）件上劃（huá）過，每隔（gé）相等的軸向距離便出現一段記號痕跡，痕跡（jì）是斷斷續（xù）續的，說明產生（shēng）等距離波紋的波峰（fēng）和波穀（gǔ）的高度差較大（dà），如圖1所示。

1.1 主要原因一

在（zài）工件外圓上產生等距（jù）離波紋的原因主要（yào）是：由於受車床傳動件的影響（xiǎng），溜板在沿著床身導軌作縱向運動的同時，做周期性的上下（xià）或左右（yòu）運（yùn）動。致使刀（dāo）具在工（gōng）件上把溜板的運動（dòng）曲線反映出來 。

1.1.1 原因分（fèn）析

在修理的時候首（shǒu）先分析是否由車床的光杠所（suǒ）引起的。由於光杠是（shì）細長結構，且極（jí）易彎曲。並且在車床工作時，光杠（gàng）與溜板箱（xiāng）上與（yǔ）之配合的光杠套由於車（chē）床轉動離心力的作（zuò）用，產生間隙。當光（guāng）杠彎曲時，光杠和光杠套的受力點會（huì）隨著光杠（gàng）的彎曲而不斷變（biàn）化，光杠的徑向跳動量就會（huì）變（biàn）大，再綜合床身和溜板導軌工作時產生的磨損量，致使溜板箱下沉，從而引起光杠與溜板箱上光杠帶動（dòng）的齒輪內孔不同心（俗稱“壓杠”）的（de）現象（xiàng）。彎曲的光杠通過旋轉帶動溜（liū）板縱向進刀的同時，溜板隨著光杠的（de）周期性跳動而作上下（xià）左（zuǒ）右運（yùn）動，於是產生了等距離波紋。這種波紋的距（jù）離與光杠旋轉一周而帶動（dòng）溜板進刀的距離是（shì）相同的。以CA6140車床為例，波紋間距為4 mm左右。

1.1.2 解（jiě）決方案

1）測量光杠與齒輪內孔的同軸度誤差。

此種方案需測量出光杠與齒輪內孔的同軸度誤差，可用檢驗棒、刀口尺和塞尺測量。具體方法是：在（zài）光杠套（tào）孔和齒輪孔中插入相同直徑的檢驗棒，移動溜板使檢驗棒靠近（jìn）。用刀口尺分別靠在其中較高的一個檢驗棒的上母（mǔ）線和側母線上，再用塞尺測量（liàng）另一個檢（jiǎn）驗棒與（yǔ）刀口尺（chǐ）的縫隙，即可得出兩者同（tóng）軸度的誤（wù）差值。

誤差值較大時，須在溜（liū）板的平導軌麵上粘接比誤差（chà）值稍厚的導軌板（餘量用（yòng）於合研修刮），角度導軌的粘接厚度則需要通過計算（suàn），粘接後（hòu），既要滿足溜板抬高的需要（yào），又要消除水平方向的誤差（chà）。再經過合（hé）研修（xiū）刮，使誤差更小，最終達到光杠與齒輪孔同心的要求。

誤差值不（bú）大時，可刨去溜板上與溜板箱的結（jié）合麵與誤（wù）差值相同的（de）尺寸，使溜板箱抬高，然後再加工中拖板絲杠上的齒輪，使其負變位來保（bǎo）證（zhèng）齧合（hé）的方法。

通過上述方法，光杠與齒輪內孔的同軸度誤差問題就能徹底解決。

2）測量光杠的彎曲度。

此種方案要測量光杠的彎曲度。將光杠架（jià）在（zài）兩個V形鐵上，采（cǎi）用百分表來測（cè）量，將百分表的表頭觸及光杠上母線的中間位置，轉動光杠，百分表讀數的一半就（jiù）是彎曲的程度（dù）。為準確起見，可以分別測量與中間相鄰的幾個位置。這樣做不但（dàn）能（néng）夠知道彎曲光杠最高點的位置；還能得出（chū）光杠彎曲度的最大值，並且在所彎曲的最高點做記號（hào），使之一目了然。

校正光杠的（de）方法如下：將光杠架在V形（xíng）鐵上，用T形槽螺釘和壓板壓（yā）在做記號處，擰緊（jǐn）螺（luó）母使光杠向相（xiàng）反的方向變形。壓緊後變形停留90 min以（yǐ）上。同時用銅（tóng）棒輕（qīng）輕敲擊（jī）壓板，以消除（chú）光杠本身的內應力，起到塑性變形的目的。然後鬆開壓板，進行直線度檢查，如果檢查結果（guǒ）仍不能達到徑向跳動量0.20 mm以內，就需要再一次進行壓緊、停留（liú）、敲擊、檢（jiǎn）查的過程。需要（yào）注意的是，每一次的壓緊都要記住擰緊壓板螺母的圈數，以便受力後仍然彎曲時增加圈數，使（shǐ）光杠受力進一步增加，從而彎曲程度加大。例如：先擰了6圈，鬆開後測量光杠的彎曲度，如果發現沒（méi）有多大的改變，那麽再壓時就需多（duō）擰一（yī）圈或兩圈（quān），使光杠的彎曲度加大（dà），達到塑（sù）性（xìng）變形的程度。以此類推，如果（guǒ）鬆開後徑向（xiàng）跳動量仍然（rán）在0.20 mm以上（shàng），就再多擰一（yī）兩圈。直到發現光杠（gàng）有（yǒu）校直的跡象時，再進行操作時就隻需要半圈或（huò）小半圈地增加（jiā）了（le）。隻有這樣做，才能做到對光杠的校直程度心中有數，校直才會有顯著效果。

通過（guò）上述（shù）方法，光杠（gàng）受力彎曲的問題就能徹底解決。

1.2 主要原因（yīn）二（èr）

產生等距離波紋另一原因是因加工精度（dù）或配合精度引起的，比如使用年限較久的車床，齒條、齒輪等部件容（róng）易磨損，這樣，產生等距（jù）離（lí）波（bō）紋的原因可能是：齒條磨損後加工精度達不到要求、齒輪軸磨損後加工精度達不到（dào）要求（溜板（bǎn）箱上與齒條齧合的齒輪軸）、齒條和床身導軌麵配合達不到要求、齒輪軸與溜板（bǎn）箱孔（kǒng）配合達（dá）不到要求、溜（liū）板箱縱向運動的輸出齒輪與床身上的齒條齧合不良等。這時產生的波紋與上述由於光（guāng）杠（gàng）同軸度或直線度的原因造成的波紋形（xíng）狀一樣，但距離有（yǒu）所不同，波（bō）紋的距離與齒條的周節相一致。

1.2.1 原因分析

這是由於溜板縱向運動時（shí），齒輪（lún）軸上的齒輪與齒條相齧合，當輸出齒輪與齒（chǐ）條接觸時（shí），與齒輪軸配合的（de）套與齒輪軸存在配合間隙，配合間隙較大時，齒輪軸在轉動時就會偏離原有（yǒu）的軌跡，從而在齒輪軸與齒條齧合時，齒輪軸的軸線就會發生偏移，導致齧合不良，進而產生周期（qī）性（xìng）的振動狀態，這是一個不正常的運（yùn）動，會（huì）造成了（le）大托板不能平穩移動，直接影響了溜板的直線運動，從而（ér）在工件上產（chǎn）生了（le）波紋。

1.2.2 解決方案

在齒輪與齒條之間通過壓鉛絲法，具體方（fāng）法為（wéi）：將直徑為頂間（jiān）隙的1.25～1.50倍的軟鉛絲用油脂粘在齒輪上（注意鉛絲長度不應短於5個齒距），然後用（yòng）力將（jiāng）齒輪轉動，使鉛絲置於齒輪與齒條結合（hé）麵上（shàng），經擠壓後，鉛絲變形（xíng），其厚度即為實際（jì）間（jiān）隙值，用遊標卡尺測（cè）量出鉛（qiān）絲厚度。然後根（gēn）據間隙來調整齒條的（de）位（wèi）置，使輸（shū）出（chū）齒輪與齒條（tiáo）的（de）齧合狀態達到最佳，保證傳動時平穩無阻滯 。

1.3 主要原因三

在工件端麵上產生等距離波紋和在外圓上產生的原因是一樣的，也都是由於傳動機構的影（yǐng）響。

1.3.1 原因（yīn）分析（xī）

與上述（shù）原因一致，中拖板絲杠彎曲導致直線度誤差、絲杠和絲母不同心導致的同軸度誤差、中拖板導軌間隙大導致徑向跳動。這3個原因使得中拖板在前進時，產生了左右的移動，走出了有規（guī）律（lǜ）的曲線，在工件上產生了波紋。波紋的距離（lí）和絲杠的螺距一（yī）致，即絲（sī）杠每轉一圈（quān），對中拖板就有一個周期性的影響，於是工件端（duān）麵上就留下了等距離的（de）波（bō）紋（wén）痕跡。

1.3.2 解決方案

與上述外圓波紋的（de）操作方法一致：一是校直中拖板絲杠，采用反壓緊法；二是使絲杠絲母同心，采用餘量合研修刮法（fǎ）；三是調整（zhěng）斜鐵，消除導軌間隙。這（zhè）3個問題解決了，波紋也（yě）就隨之消除了。

2 、雜亂（luàn）無章的波紋

此類波紋因（yīn）其雜亂而多種多樣，無明顯規（guī）律可尋，並（bìng）且間斷性地（dì）出現，因（yīn）此需要深入（rù）分析產（chǎn）生的原因（yīn），找準（zhǔn）切入（rù）點，才能事半（bàn）功倍，快速解決問題，經總結，大致有以下6種原因可導致此類波紋。如圖2所示。

2.1 主要原因一

主軸軸承磨損（sǔn），主軸（zhóu）旋轉時由於受力不均衡形（xíng）成振源引起（qǐ）主軸振動。

2.1.1 原因分析

主軸軸承在主軸上高速運轉，產（chǎn）生軸承磨（mó）損。

2.1.2 解決方案

更換主軸磨損軸承，新軸承裝配時，要注意應根（gēn）據誤差相消的方法。即：軸承（chéng）外圈跳（tiào）動（dòng）的最高點對準主軸箱孔跳動的最低點；軸承內孔（kǒng）跳動（dòng）的最（zuì）高點對準主軸軸徑（jìng）跳動（dòng）的最低點。這樣可以減小誤差，裝配精度也會隨之提高。

2.2 主要原因二

主軸與與（yǔ）之相配合的零件存在誤差，導致主軸在（zài）高速運轉時產（chǎn）生軸向竄動。

2.2.1 原因分析

主軸軸肩端麵的直線度誤差；主軸軸肩端麵與軸承承載端麵對主軸回轉軸線的垂（chuí）直度誤差；主（zhǔ）軸殼體軸承孔與主軸回轉軸線的垂直度誤差等。

2.2.2 解決（jué）方案（àn）

調整主軸（zhóu）後端的圓螺母，調整並消除平麵軸承、殼體等零件的間隙，減少主軸軸向竄動（dòng）量。調整時，先脫開主軸上的傳（chuán）動（dòng）齒輪，然後一邊旋轉主（zhǔ）軸一邊調整圓螺母，直至調整至鬆緊合適即可。

      2.3 主要原因三

      主軸殼體軸承孔與主軸軸承的外圈產生間隙。

2.3.1 原因分析

主軸箱體（tǐ）孔因長期磨損變形導致主軸殼體軸承孔與主（zhǔ）軸回轉（zhuǎn）軸線產生垂（chuí）直度（dù）誤差，使殼體與軸承間產生間隙。

2.3.2 解決方案

將主軸箱在（zài）數控鏜床上（shàng）按主軸後軸承孔找正，將主軸箱前軸承孔鏜大8～10 mm，用冷（lěng）縮法將外徑加工好而內徑留有加工（gōng）餘量（liàng）的鋼（gāng）套鑲入。待溫（wēn）度升（shēng）至常溫後，按與主軸軸承外（wài）圈過盈（yíng）0.005～0.020 mm的尺寸鏜（táng）成即可。

2.4 主要原（yuán）因四

四方刀台與刀架上平麵接觸不良（liáng）。

2.4.1 原因分析

四方刀台因長期使（shǐ）用導致變（biàn）形，與刀架上平麵產生平行度誤差，致使四方刀台與刀架上平麵（miàn）接觸不（bú）良。

2.4.2 解決方案

四（sì）方刀台夾緊刀具後，可用塗色法檢查底麵與刀架上平（píng）麵的接觸精度。通過修磨修刮，保證刀（dāo）台夾持刀具後，其底麵與刀（dāo）架上平麵仍能均勻地全麵接觸。

2.5 主要原因五

使用尾座支持工件進行加工時，頂尖套不穩定。

2.5.1 原因分析

頂尖錐柄與（yǔ）套筒錐孔磨損不能嚴密貼合（hé），頂尖軸承因磨損出現間隙。

2.5.2 解決方案

檢查頂尖錐柄與套筒錐孔的接觸情（qíng）況（kuàng），通過修磨（mó）或研（yán）磨，使其接觸良好（hǎo）。檢查頂尖軸承間隙，通過調整或更換，保證頂尖的旋轉（zhuǎn）精度。

2.6 主要原因六

因電動機運轉不平穩而產（chǎn）生振動。

解決方案（àn）：可校正電動機轉子的平（píng）衡，有條件的可以進行動平衡。

3 、螺旋（xuán）狀波紋

螺旋狀波紋像螺紋一樣，有間（jiān）距但不重（chóng）合，包絡在外圓上，如圖3所示。

3.1 主要原因

其原因主（zhǔ）要是主（zhǔ）軸間隙大、刀（dāo）具（jù）夾持不緊或刀杆剛性差。縱向進刀時，工件和刀具因產生共振而（ér）相互作（zuò）前後方向的位移，使切屑厚薄不（bú）均，工件表麵高低不平（píng），同時發出刺耳的響聲。

3.2 解決方案（àn）

一是（shì）調整主軸軸承，使主（zhǔ）軸的徑向間隙和軸向竄（cuàn）動量合乎精度標準（zhǔn）的要求；二是壓（yā）緊刀（dāo）具，消除鬆動現象；三（sān）是選（xuǎn）擇剛性好的刀（dāo）杆。

4、結 論

綜上所述，總結分析了臥式車床車削加工時產生3種主要波紋的原因，並從設備修（xiū）理的角度提出了解決方案，不僅提高了故障診斷的準確率，還縮短了診斷時間。