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1、浅析平面磨床产生波纹的原因和消除方法表面波纹是平面磨床磨削加工中的常见问题，它是介于表面粗糙度和形状误差之间的周期性形状误差1。既影响美观，又影响使用性能。在某些场合是造成锈蚀和裂纹的祸首，使零件失效。1 影响波纹的主要原因波纹产生的原因除了砂轮的粒度和修整，砂轮的圆周速度以及工件的纵向运动速度之外，主要是砂轮主轴、轴瓦的精度和刚度；砂轮及其法兰的静平衡精度、电机转子的动平衡精度和其他原因引起的振动2。bswk |防松垫圈 1.1 砂轮主轴的动平衡精度的影响从实际工作我们可以看到高速转动的零件容易产生振动，因为高速转动零件由于制造木准确或安装的误差往往造成高速转动零件的重心偏移，因此就形成了
2、偏心转动，产生了很大的向心力 F 作用的轴上（见图 1） 。图 l 向心力作用示意图 F：MCo)2式中 F-向心力(N)M-高速旋转零件质量 (kg)e-重心偏移距离(m)旷一角速度(S-I)平磨砂轮主轴、风扇、挡圈、电机转子等因大修解体后，需更换和修整，重新组装易破坏磨头的平衡性。当 e 值增大时，磨床主轴在高速旋转bswk |防松垫圈 下将会引起整个磨床振动，破坏了平面磨床运转的平稳性，加工零件就容易产生波纹。1.2 加工或装配上的原因影响由于加工或装配上的原因使电机转子和定子之问的径向间隙不均匀，如图 2 所示。即 81娩影响转子整个磁场的不均匀性。其间隙不均匀度若超过 0.05mm
3、，在不均匀的磁场作用下，平面磨床的磨头要产生振动，使零件产生波纹。图 2 转子定子装配图bswk |防松垫圈 1.3 砂轮主轴及其轴瓦精度的影响砂轮主轴和轴瓦是平面磨床关键部件。砂轮主轴颈几何形状误差的大小和轴瓦刮研点数的多少，对平面磨床的旋转精度及其平稳性影响很大。当主轴存在较大的几何形状误差时，它与轴瓦的配合间隙势必不均匀，从而造成主轴径向跳动。当轴瓦刮研点数达不到要求时，势必造成轴瓦不圆度误差增大，影响配合间晾的均匀性，也造成主轴的径向跳动增大，从而影响加工质量。1.4 轴瓦的刚度及轴瓦与主轴配合刚度的影响bswk |防松垫圈 轴瓦的刚度及轴瓦与主轴的配合刚度，是影响平面磨床平稳性的
4、关键因素。砂轮主轴及其轴瓦刚度的大小是指它们在磨削时承载变形的能力（图 3） 。P/8 表示刚度大小。 （P：切削力，6：主轴变形量）P/8 比值越大，刚度越大。就是说在同样的切削力作用下，主轴变形越小，就不容易产生振动，工作起来越平稳。这主要是：选择主轴和轴瓦的结构形式是“分离结构多楔油膜轴承”或是正体结构的油膜轴承。主轴和轴瓦的接触点数2525rrwi2 为 20-25 点。主轴与轴瓦的配合间隙为0 Ol-0.015rmn。图 3 砂轮主轴线变形图 1.5 其他原因的影响bswk |防松垫圈 砂轮及其法兰的静平衡精度，液压系统的振动也是产生波纹的原因因素3。2 消除波纹的方法2.1 砂轮
5、主轴进行动平衡试验。试验时先使磨床主轴精度达到技术要求。然后把主轴、电机转子、风扇、挡圈等做整体旋转动平衡，在动平衡机上平衡力矩达到 510-4Nm。2.2 加强轴瓦的支承刚度，提高平面磨床的抗振性和平稳性。bswk |防松垫圈 改进轴瓦的结构，把原来半液体摩擦改为液体摩擦三瓣瓦结构形式。这种结构工作时能形成油膜，刚性好能承受较高的压力。据试验证明：分离结构多楔油膜轴承所形成油膜能承受的压力为 3MPa，是其它轴瓦结构的10 倍。改装后的平面磨床，轴瓦刚性好，运转平稳。轴瓦刮研点和轴瓦与主轴的配合间隙按标准达到要求。2.3 合理造择主轴的材料，保证砂轮的旋转精度。磨床主轴在旋转中，有时发现抱
6、瓦现象。原因是除了间隙调整不当之外，还有磨床主轴的表面硬度低，适应不了高速旋转的要求，造成了拉毛，破坏了油膜的形成。bswk |防松垫圈 主轴表面硬度和主轴旋转精度的关系，硬度越高，表面粗糙度越低，形成油膜越好，增加耐磨性，工作平稳，旋转精度高。过去平磨主轴材质选用 40Cr，实践证明，它的硬度满足不了高速旋转的要求。磨床主轴材料的选择按刚度、强度、耐磨性和热处理后的表面硬度和变形大小等因素来决定。对于平磨要求主轴耐磨性好，硬度高，为此，我们选主轴材质为18CrMnTi。热处理变形小，硬度达 HRC58-62 以上。耐磨性好，保证了改装后的平磨旋转精度。bswk |防松垫圈 2.4 检查、
7、调整电机转子和定子之间不均匀的缝隙，防止电机转子转动时振动。刮瓦时，采用工艺套定位的方法，使磨床主轴中心与壳体中心保持一致。并在组装时用塞尺检查转子和定子的间隙在 0.05mm 以内，保证了电机转子的正常旋转。3 结束语综上所述，波纹的产生是综合性的因素引起，正确分析上述各种因素，有的放矢，采取有效措施，是能够保证磨削工作的加工质量。表面波纹是平面磨床磨削加工中bswk |防松垫圈 的常见问题，它是介于表面粗糙度和形状误差之间的周期性形状误差1。既影响美观，又影响使用性能。在某些场合是造成锈蚀和裂纹的祸首，使零件失效。1 影响波纹的主要原因波纹产生的原因除了砂轮的粒度和修整，砂轮的圆周速度以
8、及工件的纵向运动速度之外，主要是砂轮主轴、轴瓦的精度和刚度；砂轮及其法兰的静平衡精度、电机转子的动平衡精度和其他原因引起的振动2。1.1 砂轮主轴的动平衡精度的影响bswk |防松垫圈 从实际工作我们可以看到高速转动的零件容易产生振动，因为高速转动零件由于制造木准确或安装的误差往往造成高速转动零件的重心偏移，因此就形成了偏心转动，产生了很大的向心力 F 作用的轴上（见图 1） 。图 l 向心力作用示意图 F：MCo)2式中 F-向心力(N)M-高速旋转零件质量 (kg)e-重心偏移距离(m)旷一角速度(S-I)平磨砂轮主轴、风扇、挡圈、电机转子等因大修解体后，需更换和修整，重新组装易破坏磨头
9、的平衡性。当 e 值增大时，磨床主轴在高速旋转下将会引起整个磨床振动，破坏了平面磨床运转的平稳性，加工零件就容易产生波纹。bswk |防松垫圈 1.2 加工或装配上的原因影响由于加工或装配上的原因使电机转子和定子之问的径向间隙不均匀，如图 2 所示。即 81娩影响转子整个磁场的不均匀性。其间隙不均匀度若超过 0.05mm，在不均匀的磁场作用下，平面磨床的磨头要产生振动，使零件产生波纹。图 2 转子定子装配图1.3 砂轮主轴及其轴瓦精度的影响砂轮主轴和轴瓦是平面磨床关键部件。砂轮主轴颈几何bswk |防松垫圈 形状误差的大小和轴瓦刮研点数的多少，对平面磨床的旋转精度及其平稳性影响很大。当主轴
10、存在较大的几何形状误差时，它与轴瓦的配合间隙势必不均匀，从而造成主轴径向跳动。当轴瓦刮研点数达不到要求时，势必造成轴瓦不圆度误差增大，影响配合间晾的均匀性，也造成主轴的径向跳动增大，从而影响加工质量。1.4 轴瓦的刚度及轴瓦与主轴配合刚度的影响轴瓦的刚度及轴瓦与主轴的配合刚度，是影响平面磨床平稳性的关键因素。砂轮主轴及其轴瓦刚度的大小是指它们在磨削时承载变形的能力（图 3） 。P/8 表示刚度大bswk |防松垫圈 小。 （P：切削力，6：主轴变形量）P/8 比值越大，刚度越大。就是说在同样的切削力作用下，主轴变形越小，就不容易产生振动，工作起来越平稳。这主要是：选择主轴和轴瓦的结构形式是“
11、分离结构多楔油膜轴承”或是正体结构的油膜轴承。主轴和轴瓦的接触点数2525rrwi2 为 20-25 点。主轴与轴瓦的配合间隙为0 Ol-0.015rmn。图 3 砂轮主轴线变形图 1.5 其他原因的影响砂轮及其法兰的静平衡精度，液压系统的振动也是产生波纹的原因因素3。bswk |防松垫圈 2 消除波纹的方法2.1 砂轮主轴进行动平衡试验。试验时先使磨床主轴精度达到技术要求。然后把主轴、电机转子、风扇、挡圈等做整体旋转动平衡，在动平衡机上平衡力矩达到 510-4Nm。2.2 加强轴瓦的支承刚度，提高平面磨床的抗振性和平稳性。改进轴瓦的结构，把原来半液体摩擦改为液体摩擦三瓣瓦结构形式。这种结构
12、工作时能形成油膜，刚性好bswk |防松垫圈 能承受较高的压力。据试验证明：分离结构多楔油膜轴承所形成油膜能承受的压力为 3MPa，是其它轴瓦结构的10 倍。改装后的平面磨床，轴瓦刚性好，运转平稳。轴瓦刮研点和轴瓦与主轴的配合间隙按标准达到要求。2.3 合理造择主轴的材料，保证砂轮的旋转精度。磨床主轴在旋转中，有时发现抱瓦现象。原因是除了间隙调整不当之外，还有磨床主轴的表面硬度低，适应不了高速旋转的要求，造成了拉毛，破坏了油膜的形成。主轴表面硬度和主轴旋转精度的关系，硬度越高，表面粗糙度越低，形成油膜越好，增加耐磨性，工作平稳，bswk |防松垫圈 旋转精度高。过去平磨主轴材质选用 40C
13、r，实践证明，它的硬度满足不了高速旋转的要求。磨床主轴材料的选择按刚度、强度、耐磨性和热处理后的表面硬度和变形大小等因素来决定。对于平磨要求主轴耐磨性好，硬度高，为此，我们选主轴材质为18CrMnTi。热处理变形小，硬度达 HRC58-62 以上。耐磨性好，保证了改装后的平磨旋转精度。2.4 检查、调整电机转子和定子之间不均匀的缝隙，防止bswk |防松垫圈 电机转子转动时振动。刮瓦时，采用工艺套定位的方法，使磨床主轴中心与壳体中心保持一致。并在组装时用塞尺检查转子和定子的间隙在 0.05mm 以内，保证了电机转子的正常旋转。3 结束语综上所述，波纹的产生是综合性的因素引起，正确分析上述各种
14、因素，有的放矢，采取有效措施，是能够保证磨削工作的加工质量。表面波纹是平面磨床磨削加工中的常见问题，它是介于bswk |防松垫圈 表面粗糙度和形状误差之间的周期性形状误差1。既影响美观，又影响使用性能。在某些场合是造成锈蚀和裂纹的祸首，使零件失效。1 影响波纹的主要原因波纹产生的原因除了砂轮的粒度和修整，砂轮的圆周速度以及工件的纵向运动速度之外，主要是砂轮主轴、轴瓦的精度和刚度；砂轮及其法兰的静平衡精度、电机转子的动平衡精度和其他原因引起的振动2。1.1 砂轮主轴的动平衡精度的影响bswk |防松垫圈 从实际工作我们可以看到高速转动的零件容易产生振动，因为高速转动零件由于制造木准确或安装的误差往往造成高速转动零件的重心偏移，因此就形成了偏心转动，产生了很大的向心力 F 作用的轴上（见图 1） 。图 l 向心力作用示意图 F：MCo)2式中 F-向心力(N)M-高速旋转零件质量 (kg)e-重心偏移距离(m)旷一角速度(S-I)平磨砂轮主轴、风扇、挡圈、电机转子等因大修解体后，需更换和修整，重新组装易破坏磨头的平衡性。当 e 值增大时，磨床主轴在高速旋转下将会引起整个磨床振动，破坏了平面磨床运转的平稳性，加工
