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龍門磨床磨削波紋產生機理及對策(二)
瀏覽次數:1443發布日期:2015-05-13
本文從磨削波紋產生的機理出發,簡略地分析了龍門磨床產生磨削波紋的原因,通過試驗進行論證和分析,提出了消除龍門磨床磨削波紋的一些解決方案。

  三、試驗過程
  1、試驗內容。我們先用D I T T E L在線動平衡系統和振動傳感器測得機床在空運轉狀態下的固有頻率fn和磨頭處的振幅A。然后進行試磨件磨削,相關參數如下:
  工作臺速度370~410 mm/s,測量波紋間距為18~20 mm,從而可得出波紋的頻率f,f=(370~410)/(18~20)=18.5~22.78Hz。
  將該試磨件用RM500表面輪廓分析儀進行分析,獲得該零件表面輪廓曲線。
  我們使用加速度計、信號分析儀等設備,通過磨削時不同的進刀量來測得砂輪主軸的徑向功率。首先來測量機床在空運轉狀態下砂輪——電動機系統的功率譜圖,如圖5所示。然后我們按照磨削寬度為20 mm,磨削深度分別是0.01 mm、0.04 mm和0.06 mm三種情況下得到的主軸徑向功率譜圖。
  我們又進一步對工件——床身系統和砂輪主軸系統進行了激振試驗,試驗發現工件——床身系統的固有頻率超過300 Hz,砂輪主軸系統的固有頻率接近330 Hz。
  2、數據分析。通過對試龍門磨床磨件的頻譜分析結果來看,在20 Hz附件工件表面的頻譜有一峰值。這與我們通過測量波紋后計算所得到的波紋頻率f(18.5~22.78 Hz)相符。而通過對機床空運轉和不同切深時的功率譜圖來看,在頻率為20 H z處,砂輪——電動機系統的徑向功率有一峰值。對比工件——床身系統的固有頻率和砂輪主軸系統的固有頻率都超過300 Hz,這與20 Hz差別很大,據此能排除自激振動產生波紋的可能性。如圖6、圖7、圖8所示,當逐漸增加背吃刀量時,20 Hz處的振幅變化不明顯,這也就說明該處的振動也不是混合顫振。
  通過相關磨削試驗、空運轉試驗及激振試驗取得的頻譜數據分析,得出龍門導軌磨床的磨削波紋的產生,主要是由于強迫振動引起的,而強迫振動的振源主要是砂輪——電動機系統中不平衡的旋轉體高速轉動時產生的。
  在該排除試驗中,我們還進行了其他大量的試驗對各項因素進行一一論證,zui后認為砂輪——電動機系統中不平衡的旋轉體高速轉動時產生的強迫振動是主要因素,其余試驗過程不再一一贅述。

  四、龍門磨床磨削波紋防治對策
  通過龍門磨床磨削波紋產生的機理分析,并結合龍門導軌磨床結構特點,建議采用以下主要手段來抑制磨削波紋的產生。
  1、電動機振動等級選擇方面。在選擇磨削主軸電動機時,其剩余不平衡量引起振動的雙振幅值不應大于4 m,減少電動機振源振幅,可有效減少磨削波紋的表現程度。
  2、磨頭電動機運行脈動控制方面。應嚴格控制因電動機定轉子之間間隙不均勻產生電流脈動,減少主軸轉速脈動,使磨削出力均勻,減少磨削波紋幅度。
  3、磨頭電動機隔振與平衡方面。①磨頭電動機與其安裝面之間應嚴格加裝防振墊,減小振源的傳播幅度。②磨頭電動機及主軸傳動帶輪需進行動平衡,嚴格控制因帶輪裝配后的不平衡引起的強迫振動。③磨頭電動機帶輪與磨頭帶輪軸線應嚴格控制平行度在0.05 mm以內,防止皮帶振顫引起的強迫振動。④砂輪卡盤與主軸錐度應接觸達到80%以上,并靠近大端。如果其接觸率低,特別是如果接觸部位靠近小端,會直接產生磨削波紋。
  4、磨頭主軸的徑向支撐剛度方面。磨頭主軸的徑向支撐剛度要達到380~1000 N/m,若主軸的支撐剛度過低會使主軸振動幅度加劇。
  5、砂輪選擇與安裝方面。
  1)由于砂輪離線平衡后的安裝、磨削過程中砂輪磨損的不均勻性、砂輪砂粒間隙的不均勻性及各種隨機因素的影響,砂輪在磨削過程中實時產生不平衡量,而砂輪不平衡量嚴重地影響磨削表面波紋度。因此,建議使用在線動平衡儀來實時處理上述問題產生的磨削波紋問題。
  2)注意選擇質量優良并與工件材質及表面熱處理相匹配的砂輪,也是降低磨削波紋的重要手段。
  3)質量不好的砂輪可以引起以下問題:磨粒不均使砂輪在磨削時吸水不均產生新的不平衡;磨粒質量差而引起鈍化過快引起振動。④砂輪的磨粒材質、硬度、結合劑選擇等相關參數正確匹配選擇,也是減少磨削波紋的手段。
  6、龍門磨床部件的接觸剛度方面。
  1)龍門磨床磨頭體殼與垂直滑板之間的接觸剛度:磨頭體殼與垂直滑板之間是特別重要結合面,其接觸剛度直接影響波紋度的產生,應嚴格按相關規定進行刮研,zui好將二者鑄為一體。
  2)Y/Z軸主要部件的接觸剛度問題:由于Y/Z軸是磨頭進給的運動機構,其運動剛度過低直接加大強迫振動的振幅,加大波紋產生的幾率。對于龍門導軌磨床Y/Z軸運動部件的接觸剛度是影響波紋的主要因素,一般表象體現在大吃刀磨削波紋度減小,小吃刀精磨波紋度加劇。其主要原因是大吃刀時人為消除間隙及接觸不良,增加接觸剛度,而小吃刀完全暴露出接觸剛度差問題致使波紋度加大。因此,嚴格控制裝配過程的質量,提高部件的接觸剛度,是減少波紋的重要手段。
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