機床主軸傳動環節降噪應用實例

沈陽中捷機床有限公司 (遼寧 110041) 苗 青

沈陽機床成套設備有限責任公司 (遼寧 110013) 戰福操 王 義

在現代科技高速發展機床行業中，機床噪聲的大小已經成為評定機床性能的重要指標之一，機械行業標準《ZB J50004金屬切削機床 噪聲聲壓級的測定》也對機床的噪聲做出相關規定，非精密機床整機噪聲聲壓級不應超過83 dB(A)。機床的噪聲主要包括:機械噪聲、動力源噪聲及閥體噪聲等。機械噪聲一般是指機械傳動部件在運轉過程中產生的噪聲。動力源噪聲包括各個傳動軸電動機、液壓泵、冷卻泵、風扇運轉以及空氣壓縮機等帶來的噪聲。閥體噪聲主要是液壓閥和氣動閥工作時產生的噪聲。本文主要介紹降低機械噪聲產生的應用實例。

主軸箱是機床中必不可少的重要組成部分，同時也是機床噪聲的主要來源。在機床運轉過程中，整個傳動環節都會產生噪聲，包括主軸軸承與軸承孔的配合精度、相互嚙合的齒輪、傳動帶及帶輪等傳動機構中各個部件。下面以沈陽數控機床有限公司生產的SSCK63型數控車床的主軸箱傳動系統為例，來簡單介紹從帶輪上降低噪聲的方法。該機床的主電動機帶輪采用的是圓弧齒 (JB/T 7512.2—1994)同步帶，節距是8 mm的，帶輪寬度是90 mm，48齒帶擋圈的小帶輪，與其配套的主軸上的帶輪節距是8 mm，帶輪寬度100 mm，110齒無擋圈的大帶輪。如圖1～圖4所示，從左到右順序為:整改前小帶輪→整改前大帶輪→整改后小帶輪→整改后大帶輪。

圖1

圖2

圖3

圖4

同步帶規格是帶寬80 mm，節距8 mm，長度是1560 mm，工作狀態小帶輪5500 r/min，大帶輪在1800 r/min左右，傳動比是18/55。當機床正常運轉時，通過噪聲儀 (HS5633型數字聲級計)測得結果90 dB(A)，而且在傳動帶和帶輪結合處伴隨著尖叫聲，隨著轉速越快聲音越尖，改變傳動帶的松緊程度和調整兩帶輪的平行，尖叫聲依然存在。后來經過分析，好像是氣流通過窄縫處發出的尖叫。為見證噪聲的來源，將小帶輪拆下，在圖示位置用車床加工2處溝槽，深度低于帶輪的齒底，也就是在帶輪的圓周方向上加工兩個深槽，便于夾在同步帶和帶輪中間的空氣通過溝槽排出，避免產生尖叫。當加工完溝槽重新安裝后，再用噪聲儀進行測量，噪聲降低，但是效果不是很明顯，說明找到了問題的所在;再次改變排氣槽的結構，在帶輪圓周方向的槽內和帶輪軸向加工相交孔，小帶輪是48個齒，每隔4個齒鉆一個軸向孔，對應的圓周方向也按軸向孔的位置加工相交孔，安裝好后再次測量噪聲，有明顯效果，但數值還是超標;再次增加排氣孔結構，每隔2個齒鉆一個軸向孔，對應的圓周方向也按軸向孔的位置加工相交孔，按照修改小帶輪結構的方法對大帶輪也進行了整改后，重新安裝大小帶輪，調整傳動帶松緊程度后，測量空運轉噪聲值為80 dB(A)，整整降低了10 dB(A)。在保證帶輪強度的情況下鉆的孔越多，降噪效果越明顯。根據上述試驗得出結論，在帶輪上增加排氣槽對于主軸傳動系統降噪確有明顯效果，并且部分機床已經應用此結構。