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为了提高主轴低速时的输出转矩,满足主轴低速大转矩的切削要求,在大中型数控机床中,主轴通常采用2级或3级齿轮换挡传动口相对于数控车床而言,数控铣床伽工中心)主轴换挡是系统自动根据主轴指令转速判别和更换挡位的,自动化程度更高,一旦出现故障,则可能涉及数控系统、机械、电气、液压等多方面原因,故障诊断更复杂。要解决好此类故障,维修人员必须掌握数控铣床伽工中心)主轴换挡的控制原理、常见故障的诊断方法及实际处理过程主轴齿轮换挡切换传动原理、主轴换挡的系统参数设定、自动换挡PMC控制以及典型故障的分析和诊断方法。

轴承噪声分析。该数控铣床的主轴变速系统共有滚动轴承38个。轴承与轴颈及支承孔的装配、预紧力、同心度、润滑条件以及作用在轴承上负荷的大小、径向间隙等都对噪声有很大影响。而且轴承本身的制造偏差,在很大程度上决定了轴承的噪声。滚动轴承最易产生变形的部位就是其内外环。内外环在外部因素和自身精度的影响下,有可能产生摇摆振动、轴向振动、径向振动、轴承环本身的径向振动和轴向弯曲振动。
与齿轮同理,轴承的转速越高,回转基频就越大,噪声也就随之增大轴承滚动体内外环各自的精度如果不高,将成为影响轴承噪声的主要因素滚动体或轴承的内外环上凹陷点很多,在频谱上表现出这些频率的高次谐波,引起的噪声也就越高。

一、齿轮噪声控制
由于齿轮噪声的产生是多因素引起的,其中有些因素是齿轮设计参数决定的针对故障铣床出现的主轴运动系统齿轮噪声的特点,在不改变原设计的基础上,在原有齿轮上进行修理和改进,以减少噪声。

(1)齿顶修缘。由于齿形误差和齿距的影响,在轮齿承载产生了弹性变形后,造成齿轮啮合时瞬时顶撞和冲击。因此,为了减少齿轮在啮合时由于齿顶凹凸而造成的啮合冲击,可进行齿顶修缘。齿顶修缘的目的是校正齿的弯曲变形和补偿齿轮误差,从而降低齿轮噪声。修缘量取决于齿距误差和承载后齿轮的弯曲变形量,以及弯曲方向等。修缘时主要针对该机床啮合频率最高的那几对齿轮和这些齿轮在模数为3、4、5mm时所采取的不同修缘量。在修缘时一定要注意修缘量的控制,并采取重复试验的方法,以免修缘量过大而破坏有效的工作齿廓,或修缘量过小起不到修缘的作用齿形修缘时,可根据这几对齿轮的具体情况只修齿顶或只修齿根,只有在单独修齿顶或修齿根达不到良好效果时,齿顶和齿根才共同修修缘量的径向和轴向值可分配给一个齿轮,也可根据情况分配给两个齿轮。

(2)控制齿形误差。齿形误差是由多种因素造成的,观察故障铣床传动系统中的齿轮,发现齿形误差主要是在加工过程中出现的,其次是因长期运行条件不好所致。齿形误差在齿轮啮合时出现的噪声比较常见。一般情况下,齿形误差越大出现的噪声也就越大。对于中凹齿形,轮齿在一次啮合中受到两次冲击,噪声很大,并且齿形越凹噪声就越大。因此将齿轮轮齿修形,使之适当呈中凸形,以达到降低噪声的目的。

(3)控制啮合齿轮中心距的改变。啮合齿轮实际中心距的变化将引起压力角的改变,如果啮合齿轮的中心距出现周期性变化,那么也将使压力角发生周期性变化,噪声也会周期性增大。对啮合中心距的分析表明,当中心距偏大时噪声影响并不明显,而中心距偏小时噪声就明显增大在控制啮合齿轮的中心距时,对齿轮的外径、传动轴的变形、传动轴与齿轮和轴承的配合都应控制在理想状态。这样可尽可能消除由于啮合中心距的改变而出现的噪声。

(4)注意润滑油对控制噪声的作用。润滑油在润滑和冷却的同时,还起一定的阻尼作用,噪声随油量和黏度的增加而变小。若能在齿面上维持一定的油膜厚度,就能防止啮合齿面直接接触,可衰减振动能量,从而降低噪声,所以用黏度大的油对减少噪声有利。该故障铣床的主传动系统采用的是飞溅润滑,而飞溅润滑会增加油的扰动噪声。实际仁齿轮润滑需油量很少,其主要目的是为了形成压力油膜,以利于润滑。实验证明,齿轮润滑以啮入侧给油最佳。这样,既起到了冷却作用,又在进入啮合区前,在齿面上形成了油膜。如果能控制溅起的油少量进入啮合区,降噪效果更佳。据此,将各个油管重新布置,使润滑油按理想状态溅入每对齿轮,以控制由于润滑不利而产生的噪声。http://021881.114my.cn/
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