數(shù)控沖床應(yīng)用中的噪聲控制

周家明

摘要：數(shù)控沖床在實(shí)際的運(yùn)行過程中很難避免會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的震動(dòng)，而震動(dòng)則又會(huì)使得數(shù)控沖床發(fā)生震動(dòng)，不利于優(yōu)良工作環(huán)境的營(yíng)造與工作效率、工作品質(zhì)的進(jìn)一步提升，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){到相關(guān)工作人員的生命健康。在本文中，筆者以數(shù)控沖床噪聲來源與相關(guān)評(píng)價(jià)內(nèi)容作為論述切入點(diǎn)，重點(diǎn)指出現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)試、噪聲分析等降噪措施，旨在為后續(xù)的數(shù)控沖床噪聲控制工作提供參考思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；沖床；應(yīng)用；噪聲控制

1.引言

從結(jié)構(gòu)上述說，數(shù)控沖床主要包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及導(dǎo)軌等，而在數(shù)控系統(tǒng)中心則存在分度工作臺(tái)、自動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及高速動(dòng)力卡盤等設(shè)備部件，由于數(shù)控沖床組成結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此，在設(shè)備的實(shí)際工作運(yùn)行過程中，由機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲也難以輕易消除。一般情況下，當(dāng)數(shù)控沖床設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出震動(dòng)響聲音量超過70分貝時(shí)，則可認(rèn)為所產(chǎn)生的聲音為噪聲。從另一角度分析，噪聲也通常被用來作為機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)的重要指標(biāo)，即在一定程度上，噪聲反應(yīng)了機(jī)械生產(chǎn)加工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平與實(shí)際制造情況，在產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。此外，在當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)力持續(xù)上升、發(fā)展的時(shí)代背景下，噪聲也開始成為—種嚴(yán)重的污染現(xiàn)象，并受到社會(huì)各界的重視與關(guān)注。

2.數(shù)控沖床噪聲的來源及評(píng)價(jià)分析

如前言內(nèi)容所示，在數(shù)控沖床的運(yùn)行工作過程中，其系統(tǒng)各成部分、結(jié)構(gòu)等均有可能發(fā)出噪聲，如，齒輪、軸承、電動(dòng)機(jī)甚至是空氣動(dòng)力噪聲等，針對(duì)噪聲這一工作環(huán)境污染現(xiàn)象而言，相關(guān)技術(shù)人員則可以通過改變相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)備的工作特性或者合理利用阻尼材料等措施進(jìn)行噪聲的控制，若相應(yīng)機(jī)械設(shè)備在安裝完全后，其運(yùn)轉(zhuǎn)工作所發(fā)出的噪聲仍舊沒有明顯改善，此時(shí)，工作人員則可以適當(dāng)利用隔聲技術(shù)以實(shí)現(xiàn)降低機(jī)床噪聲的目的，具體的隔聲方法如下：①將產(chǎn)生噪聲的機(jī)械設(shè)備全部密閉在隔聲間內(nèi)，使聲源與操作者隔開；②為數(shù)控沖床操作人員提供隔聲性能良好隔聲間，從而有效降低操作人員工作過程中所遭受的噪聲侵?jǐn)_；③在噪聲發(fā)出聲源與噪聲接收者之間設(shè)置相應(yīng)的噪聲阻隔屏障，從而有效阻隔噪聲的擴(kuò)散傳播。

作為污染工作環(huán)境、危害操作人員身體健康的重要因素，噪聲的控制與評(píng)價(jià)也漸漸在實(shí)際工作中獲得更多的關(guān)注。自1961年起，國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO8235就提出以噪聲評(píng)價(jià)曲線對(duì)具體噪聲所產(chǎn)生的聽覺損傷、語言干擾和室內(nèi)穩(wěn)態(tài)背景噪聲等基本情況進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，其噪聲加曲線圖如右圖所示。在噪聲評(píng)價(jià)曲線圖中，NR值表示噪聲評(píng)價(jià)曲線的號(hào)數(shù)，即中心率1000Hz的倍頻帶聲壓級(jí)的分貝數(shù)，在日常工作中也常將其成為噪聲評(píng)價(jià)數(shù)。

3.噪聲的測(cè)試系統(tǒng)

一般情況下，在企業(yè)的噪聲測(cè)量工作通常會(huì)以聲級(jí)計(jì)作為主要的測(cè)量?jī)x器。具體來說，作為數(shù)控沖床操作噪聲的主要測(cè)量?jī)x器，聲級(jí)計(jì)主要是按照一定的頻率計(jì)權(quán)與時(shí)間計(jì)權(quán)來進(jìn)行噪聲聲壓、聲級(jí)的具體測(cè)量，而在測(cè)量過程中，所收集的噪聲能夠經(jīng)由傳感器完成聲信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，此時(shí)，所轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)則會(huì)在放大器的放大作用后輸入到衰減器與輸入放大器。在輸入放大器這一部件的實(shí)際工作中，即使是十分微小的信號(hào)也能夠被相應(yīng)的放大，而一些較大、與處理系統(tǒng)不配適的信號(hào)則能夠在衰減器的作用下得到相應(yīng)的調(diào)整與改善，日此依賴，聲級(jí)計(jì)在噪聲測(cè)量工作中的適用范圍也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)將上述過程所傳遞的電信號(hào)進(jìn)行頻率濾波，使得電信號(hào)能夠充分地滿足計(jì)權(quán)特性的基本要求。最后，經(jīng)過綜合處理的信號(hào)則能夠經(jīng)過輸出衰減器與輸入放大器被傳遞至檢波器進(jìn)行下一步的檢波處理，再經(jīng)過交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的過程，從而通過指示器將具體測(cè)量的噪聲以分貝為單位具體指示出來。相關(guān)工作人員的實(shí)際噪聲測(cè)量工作開展之前，應(yīng)先對(duì)背景噪聲，也稱底噪聲進(jìn)行測(cè)量，這是由于本底噪聲會(huì)對(duì)數(shù)控沖床工作環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)量工作產(chǎn)生一定程度的影響，并且這種影響也很難排除。其次，在被測(cè)噪聲源運(yùn)行時(shí)，先測(cè)出測(cè)點(diǎn)處總噪聲聲級(jí)與頻譜，然后才在噪聲源停止工作時(shí)測(cè)量同一測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的噪聲聲級(jí)與頻譜。最后，對(duì)得到的噪聲聲級(jí)與平鋪進(jìn)行相應(yīng)的修正。當(dāng)本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差10分貝以上，則可忽略本底噪聲的影響；當(dāng)本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差3～10分貝，則可以依照本底噪聲修正值表格中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器噪聲值進(jìn)行一定范圍內(nèi)的修正，具體修正值如表所示；當(dāng)本底噪聲與聲源噪聲之間的分貝值相差<3分貝時(shí)，則具體測(cè)量效果則可視為無效。

4.數(shù)控沖床噪聲分析

相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)表明，數(shù)控機(jī)床處于開機(jī)狀態(tài)時(shí)，其數(shù)控沖床的大部分產(chǎn)生噪聲的零部件基本上都不工作，在這一狀態(tài)時(shí)，數(shù)控機(jī)床的整體噪聲值也相對(duì)較低；而當(dāng)機(jī)床開始正式工作時(shí)，機(jī)床沖頭打擊模具，會(huì)不斷地產(chǎn)生噪聲，除此之外，一些零部件也會(huì)產(chǎn)生噪聲，如電動(dòng)機(jī)、絲桿、齒輪、風(fēng)扇等，由此可見，處于正常工作狀態(tài)下的數(shù)控沖床設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲值會(huì)遠(yuǎn)大于開機(jī)狀態(tài)下的實(shí)際噪聲值。同時(shí)，也正是由于數(shù)控沖床在開機(jī)與工作狀態(tài)下噪聲信號(hào)的不同，相關(guān)測(cè)量人員則應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變工作思路，在控制數(shù)控機(jī)床方面應(yīng)適當(dāng)采用整機(jī)隔噪與局部隔噪相結(jié)合的方式，其中，整機(jī)隔噪操作就是通過在機(jī)床的四周安裝相應(yīng)的隔噪板來實(shí)現(xiàn)降噪效果，對(duì)于產(chǎn)生噪聲主要來源的數(shù)控沖頭部件而言，技術(shù)人員則可以在數(shù)控沖床的沖頭部分粘貼阻尼材料。通常情況下，在數(shù)控沖床的低頻部分所檢測(cè)出的噪聲聲值相對(duì)較小，且其噪聲信號(hào)的分布頻率主要為中頻與高頻（200H2以上），所以，相關(guān)技術(shù)人員要想有效降低數(shù)控機(jī)床的整體噪聲，則可以通過減小中、高頻噪聲值這—措施來實(shí)現(xiàn)。

在數(shù)控沖床應(yīng)用運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的噪聲也能夠通過提高數(shù)控沖床設(shè)計(jì)加工精度、完善中心校準(zhǔn)、優(yōu)化高速回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡以及在使用中加強(qiáng)潤(rùn)滑等措施加以控制，筆者現(xiàn)將主要控制辦法列舉如下：①電動(dòng)機(jī)：在電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造工作中，數(shù)控沖床中所采用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡量使用低噪聲的電動(dòng)機(jī)，并且，相關(guān)技術(shù)人員還可以在電動(dòng)機(jī)外層加設(shè)隔聲罩，此時(shí)，加設(shè)了隔聲罩的電動(dòng)機(jī)則一定要具備充分的工作散熱條件。②離合器：在數(shù)控沖床運(yùn)行過程中，若技術(shù)人員將轉(zhuǎn)鍵式剛性離合器以摩擦式離合器代替，其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的撞機(jī)噪聲至少可以減少5分貝。③齒輪：一般情況下，負(fù)荷、壓力角、修正系數(shù)、材質(zhì)以及安裝制造精度都會(huì)影響齒輪噪聲，而要想從提高齒輪加工精度方面減少噪聲，其控制成本相對(duì)較高，因此，在實(shí)際工作中，技術(shù)人員常采用噴涂阻尼材料的形式減少其震動(dòng)，相關(guān)研究表明，通過這一降噪措施，齒輪噪聲可有效降低2-5分貝。④軸承：安裝數(shù)控沖床軸承時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，其配合間隙要適當(dāng)，太松會(huì)增加噪聲，太緊則有可能增加噪聲的傳播途徑。

5.結(jié)語

對(duì)于沖床的零部件運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲而言，工作人員可采用整機(jī)隔噪的方法，對(duì)于機(jī)床振動(dòng)引起的噪聲，則可以適當(dāng)改變數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)，就上述兩種降噪方式相比，后者的實(shí)際實(shí)踐需要生產(chǎn)企業(yè)投入更多的生產(chǎn)成本，因此，筆者建議，在設(shè)備已經(jīng)購(gòu)置并安裝完成的前提下，其數(shù)控沖床降噪措施的應(yīng)用應(yīng)首選整機(jī)隔噪，其次，對(duì)于數(shù)控床身的主要噪聲來源，即沖頭而言，技術(shù)人員也可以通過粘貼阻尼材料實(shí)現(xiàn)