数控加工中心主轴箱噪声原因分析及改进措施

数控加工中心主传动系统一般采用同步带, 齿轮变速, 电机直联和电机直驱等方式传递动力, 并可达到4500 r/min以上转速。驱动主轴会使机械系统内部产生摩擦、 (热, 力) 变形、滑移、冲击和振动, 从而产生机械系统噪声。加工中心的主传动系统的转速是由控制系统CNC通过程序无极变速完成, 比普通机床噪声更为连续, 下面昆山渡扬数控就来和你分享噪声产生原因及改进措施。

一、噪声分析

1.轴承噪声。与轴承相配的轴径和支撑孔公差等级、圆柱度、同轴度和轴承支撑孔端面跳动, 主轴的本体强度和刚度, 螺母锁紧力, 法兰盘压紧力, 润滑以及冷却方式等都对噪声有很大影响。滚动轴承的噪声是主传动系统中一个主要噪声源。在转速4500 r/min以上时表现尤为强烈, 主轴会产生轴向振动、径向振动、弯曲变形, 轴承环本身在离心力的作用下会产生径向振动和轴向振动。

2.同步带轮与同步带的噪声。数控铣削加工中心同步带传动系统是由主电机和主轴间用同步带来传动的。因此, 同步带轮与同步带运转也是主要噪声源之一。

3.齿轮的噪声。加工中心齿轮变速传动系统是由主电机和齿轮副来完成传动的。因此, 齿轮的啮合也是主要噪声源之一。

4.主轴箱的噪声。箱体内噪声通过多种渠道向外传播, 同时内部的振源迫使主轴箱一起振动, 当振源的频率达到主轴箱的固有频率是就会引起共振, 对加工质量、精度有直接的影响。

二、噪声改进措施

1.根据加工中心使用工况要求, 合理选择相应的轴承及其组合；设计中要正确选择与精密轴承相配合的孔和轴精度要求；选择合适的轴承润滑油；根据使用情况在轴承外圈支撑部位加设冷却油槽, 进行强行冷却。

2.主轴在高速运转时, 同步带轮和同步带的齿间瞬间啮合, 致使齿间截留的空气无法逸出, 而引起噪声, 噪声的大小由同步带轮与同步带的啮合长度有关, 为消除噪声可在同步带背的内表面开工艺凹槽或直接将凹槽开于带轮上, 以减少齿间截留的空气容量。回转系统刚性越强, 其表现出的噪声也就越小, 故设计带轮位置时, 尽可能将带轮靠近主轴后侧轴承处, 以达到更好的刚性。

3. 齿形修正，校正齿的弯曲变形和补偿齿轮误差, 从而降低齿轮噪声；降低齿形误差，一般情况下, 齿形误差越大, 产生的噪声也就越大, 因此须要提高齿轮制造精度、表面光洁度等级和提高装配质量；改进设计参数；选择合理的啮合齿轮中心距； 提高齿轮的抗振能力；使用恒温润滑油可有效抑制噪声。

4.改进主轴箱体的设计；结构布置合理，机械系统传递动力时, 零部件相互作用产生激力振动传动链越多则出现振动的概率也就越高, 进而引起噪声也越大, 故缩短传动链也可以降低噪声；主轴箱装配工艺窗口加盖板。