臥式車床加工中產（chǎn）生波紋的原（yuán）因分析及解決對（duì）策

0 引（yǐn）言

臥（wò）式車床經長期使用後，在車削工件時，工件外圓或端麵經常會出現不同程度的波紋現象（xiàng）。波紋的形狀、形式多樣，有等距離（lí）的、螺旋狀的，也有雜亂無章的 。有的（de）波紋與工件軸線垂直，有的則與（yǔ）工件軸線成平行狀態。總之，不同波紋形狀（zhuàng）對應的產生（shēng）原因也不同。但是不論哪種形式的波紋（wén），都會影響工件的（de）表麵質量，不能滿足工藝要求。所以，加工工件出現波紋必須找（zhǎo）出（chū）產生（shēng）的（de）根源，通過調整或修理予以根除。

根據（jù）多年的設備修理經驗，總結了以下幾種產生波（bō）紋的原因（yīn），並列舉了解決方案。

1、等距離（lí）波紋

等距離波紋是（shì）經常遇到的波紋之一，波紋成圓圈狀，與工件軸（zhóu）線（xiàn）垂直（zhí），且間距相同。如用記號筆在工件上劃過，每隔相等的軸向距離便（biàn）出現一段記號痕跡，痕跡是（shì）斷斷續續的，說明產生等（děng）距（jù）離波紋的波峰和波穀的高度差較大，如圖1所示。

1.1 主要原因一

在（zài）工件外圓上產生等距離波紋的原因主要是（shì）：由於受車床（chuáng）傳動件的（de）影響，溜（liū）板在沿著床身導軌作縱向運動（dòng）的同時，做周期（qī）性的上下或左右運動。致（zhì）使刀具在（zài）工件上把（bǎ）溜板的運動曲線反（fǎn）映出（chū）來 。

1.1.1 原因分析

在修理的時候首先分析是否由車床（chuáng）的光杠所引起的。由於光杠是細長結（jié）構，且極易彎曲。並且在車床工作時，光杠與溜板箱上（shàng）與（yǔ）之配合的光杠套由於車床轉動離（lí）心力的作用，產生間隙。當光杠彎曲時，光杠和光（guāng）杠套的受力點會（huì）隨著光杠的彎曲而不斷變化，光杠的徑向跳動量就會變大，再綜合床身和溜板（bǎn）導軌工作時產生的磨（mó）損量，致（zhì）使溜板箱下沉，從而引起光杠與溜板箱上光杠帶動的齒輪（lún）內（nèi）孔不同（tóng）心（俗稱“壓杠”）的現象。彎曲的光杠通過旋轉帶動溜板縱向進刀的同時，溜板隨著（zhe）光杠的周期性（xìng）跳動而作上下左右運（yùn）動，於（yú）是產生（shēng）了等距離波紋。這種（zhǒng）波（bō）紋的距離（lí）與光杠旋（xuán）轉一周而帶動溜板進刀的距離是相同的。以CA6140車床為例（lì），波紋間距為4 mm左右。

1.1.2 解決方案

1）測量光杠與齒輪內孔的（de）同軸度誤差。

此種方案需測量出光杠（gàng）與齒輪內孔的同軸度誤差，可（kě）用檢驗棒、刀口尺和塞（sāi）尺（chǐ）測量。具體方法是：在光杠套孔（kǒng）和齒輪孔中插入相同直徑的檢驗棒，移動溜板使檢驗（yàn）棒靠近。用刀口尺分別靠在其中較高的一個檢驗棒的上母線和（hé）側母線上，再用塞尺測量另一個檢（jiǎn）驗棒與刀口尺的縫隙，即可（kě）得出兩者同軸度的誤差值。

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

誤差值不大時，可刨去溜板上與溜板箱的結合麵（miàn）與誤差值相同的尺寸，使（shǐ）溜板箱抬高，然後再加工中拖板絲杠上的齒輪，使其負變位來保證齧合的方法。

通過上述方法，光（guāng）杠與齒輪內孔的同軸（zhóu）度誤差問題就能徹底解決。

2）測量光杠的彎曲度。

此種方案（àn）要測量光杠的彎曲度。將光杠架在兩（liǎng）個V形鐵上，采用百分表來測量，將百分表的表頭觸及光杠上母線的中間（jiān）位置，轉動光（guāng）杠，百分表讀數的一半就是彎曲的程度。為準確起見，可以分別測量與中（zhōng）間相鄰的幾個位置。這樣做不但（dàn）能夠知道彎曲光杠最高點的位置；還能得出光杠彎曲度的最大值，並且在所彎曲的最高（gāo）點（diǎn）做記號，使之一目（mù）了然。

校正光杠的方法如下：將光（guāng）杠架在V形鐵（tiě）上，用T形槽螺釘和壓板（bǎn）壓在做記號處，擰緊螺母使光杠向相反的方向變形。壓（yā）緊後變形停留90 min以上。同時用銅棒輕輕敲擊壓板（bǎn），以消除光杠本身的內應力，起到（dào）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（jié）果仍不能達到徑向跳動量0.20 mm以內（nèi），就（jiù）需要再一次進（jìn）行壓緊、停留、敲擊、檢查的過程。需要（yào）注意的是（shì），每一次的壓緊都要記住擰緊壓（yā）板螺母的圈數，以（yǐ）便受力後仍然彎曲時增加圈（quān）數，使光杠受力進一（yī）步增加（jiā），從而彎曲程度加大。例如：先擰了6圈，鬆開（kāi）後（hòu）測量光杠的彎曲度，如果發現沒有多大的改變，那麽再壓時就需（xū）多擰一（yī）圈或兩圈，使光杠的彎曲度加大，達到塑性變形的程度。以此類推，如果鬆開後徑向跳動量仍然在0.20 mm以上，就（jiù）再多擰一兩圈。直到發現光杠有校直的跡象時，再進行操作（zuò）時就隻需要半圈（quān）或小（xiǎo）半圈地增加了。隻有這（zhè）樣做，才能做到對光杠的校直程度心中有（yǒu）數（shù），校直才會有顯著效果。

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

1.2 主要原因二

產生等距離（lí）波紋另一原因是因加工精（jīng）度或配合精度引（yǐn）起的，比如使用年限較久的車床，齒條、齒輪等部件容易磨損，這樣，產生等距（jù）離波紋的原因可能是：齒條磨（mó）損後加工精度達不到要求、齒輪軸磨損後加工精度達不到要求（溜（liū）板箱上與齒（chǐ）條齧合的齒輪軸）、齒條和床身導軌麵（miàn）配合達不到要求、齒輪軸與（yǔ）溜板箱（xiāng）孔配合達不到要求、溜板箱縱向運動的（de）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（shù）由於光杠同軸度或直線度的原因造成的波紋形狀一樣，但距（jù）離有所不同，波紋的距離與齒條的周節相一致。

1.2.1 原因（yīn）分析

這是由於溜板縱向（xiàng）運（yùn）動時，齒輪軸上的齒輪與齒條相齧合，當輸出齒（chǐ）輪與齒條接觸時，與齒（chǐ）輪軸配合的套與齒輪軸存在配合間隙，配（pèi）合間隙較大時，齒（chǐ）輪軸在（zài）轉動時就會偏離原有的（de）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（zhì）齧合不良，進而產生周期性（xìng）的振動狀態，這是一個不正常的運動，會造成了大托板不能平穩移動，直接（jiē）影響（xiǎng）了溜板的直線（xiàn）運動（dòng），從而（ér）在工件上產（chǎn）生了波紋（wén）。

1.2.2 解決方案

在齒輪與齒條之（zhī）間（jiān）通過壓鉛絲法，具體方法為：將直徑為頂間隙的1.25～1.50倍的軟鉛絲用油脂粘（zhān）在齒（chǐ）輪上（注意鉛絲長度（dù）不應短於5個齒距），然後用力將齒輪轉動，使鉛絲（sī）置於齒輪與齒條結合麵（miàn）上，經（jīng）擠壓後，鉛（qiān）絲變形，其厚度即為實際間隙值，用遊標卡尺測量出鉛絲厚度。然後根據間隙來調整（zhěng）齒條的位置，使輸出齒輪與齒條的（de）齧（niè）合狀態達到最佳，保證傳動時平穩（wěn）無阻滯 。

1.3 主（zhǔ）要原因三

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

1.3.1 原因分析（xī）

與上（shàng）述原因一致，中拖板絲杠彎曲導致直線（xiàn）度（dù）誤差、絲（sī）杠和絲母不同心導（dǎo）致的同（tóng）軸度誤差、中拖板導（dǎo）軌間（jiān）隙大導致徑向跳動。這3個原因使得中拖板在前進時，產（chǎn）生了左右的移動，走出了（le）有規律的曲（qǔ）線，在工件上產生了波紋。波紋（wén）的距離和絲（sī）杠的螺距一致，即絲杠每轉一圈（quān），對（duì）中（zhōng）拖板就有一（yī）個周期性的影響，於是工件端（duān）麵上就留下了等距離的波紋痕跡。

1.3.2 解（jiě）決方案

與上（shàng）述外圓波紋的操作方法一致：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；三是調整斜鐵，消除導軌間（jiān）隙。這（zhè）3個問題解（jiě）決了，波紋也就隨之消除了（le）。

2 、雜亂無章的（de）波紋

此類（lèi）波紋因其雜亂而多種多樣，無明顯規律可尋，並且間（jiān）斷性地出現，因此需要深入分（fèn）析（xī）產生的原因，找準切入點，才能事半功倍，快速解決問題（tí），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（zhǔ）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（zhèn）源引起主軸振動。

2.1.1 原因分析

主軸軸承在主軸上高（gāo）速（sù）運轉，產生軸承磨（mó）損。

2.1.2 解決（jué）方（fāng）案

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

2.2 主要原因二

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

2.2.1 原因分析

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

2.2.2 解決方案

調整主軸後端的圓螺母（mǔ），調整並消除平麵軸承（chéng）、殼體等零件的間隙，減少主軸（zhóu）軸向（xiàng）竄動量。調整時，先脫開主軸上的傳動齒輪（lún），然後一邊旋轉主軸一邊調整圓（yuán）螺母（mǔ），直至調（diào）整至鬆緊合適即可。

      2.3 主要原（yuán）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

主軸箱體孔因長（zhǎng）期磨損（sǔn）變形導致主（zhǔ）軸殼體軸承孔與（yǔ）主軸回（huí）轉軸線產生垂直度誤差，使殼體與軸承間產生間隙。

2.3.2 解決方案

將（jiāng）主（zhǔ）軸箱（xiāng）在數控鏜床上（shàng）按主軸後軸承孔（kǒng）找正，將主軸箱前軸承孔鏜大8～10 mm，用冷縮法將外徑加工好而內徑留有加工餘量的鋼套鑲入。待溫（wēn）度升至常溫後，按與主軸軸承（chéng）外圈（quān）過盈0.005～0.020 mm的尺（chǐ）寸鏜成即可。

2.4 主要原因四

四方刀台與刀架上平麵接觸不良。

2.4.1 原因分析

四方刀台因長期使用導（dǎo）致變形，與刀架上平麵（miàn）產（chǎn）生平行度誤差，致使四方刀台與刀（dāo）架上平麵接觸不（bú）良。

2.4.2 解決（jué）方案

四方刀台夾緊刀具（jù）後，可（kě）用塗色法檢查底（dǐ）麵與刀架（jià）上平麵的接觸精度。通過（guò）修磨修刮，保證刀台夾持刀具後，其（qí）底麵與刀架上（shàng）平麵仍能均勻地全麵接觸。

2.5 主要原因五

使用尾（wěi）座支持（chí）工件進行加工時，頂尖套不穩定。

2.5.1 原因分（fèn）析

頂尖錐柄與套筒錐孔磨損不能嚴密貼合，頂尖軸承因磨損出（chū）現間隙。

2.5.2 解（jiě）決方案

檢查（chá）頂尖錐柄（bǐng）與套（tào）筒錐孔的接觸情況（kuàng），通過修（xiū）磨或研磨，使其接觸良好。檢（jiǎn）查頂尖軸承間隙，通過調整或更換，保證頂尖（jiān）的旋轉（zhuǎn）精度。

2.6 主（zhǔ）要原因六

因電動機運轉不平穩而產（chǎn）生振動。

解決方案：可校正電動機轉子的平衡，有條件的可以進行動（dòng）平衡。

3 、螺旋狀波紋

螺（luó）旋狀波紋像螺紋一樣，有間距但不重合，包絡在外圓上，如圖3所示。

3.1 主要原因

其原因主要是主（zhǔ）軸間隙大、刀具夾持不緊或刀杆剛性差。縱向進（jìn）刀時，工件（jiàn）和刀具因產生共振而（ér）相（xiàng）互作前後方（fāng）向的位移（yí），使切屑厚薄不均，工件表麵高低不平，同時發出刺耳的響聲。

3.2 解決（jué）方（fāng）案（àn）

一是調（diào）整主軸軸承，使主軸的徑向間隙和軸向竄動量（liàng）合乎精度標準的要求；二是（shì）壓緊刀具，消除鬆動現象；三是選擇剛性好的刀杆。

4、結 論

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